新型DCS組態(tài)軟件框架和數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，集散控制系統(tǒng)(DCS)在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件是運(yùn)行在工程師站和操作員站、用于過(guò)程監(jiān)視與控制的應(yīng)用軟件，是DCS系統(tǒng)集中操作和管理的體現(xiàn)。集散控制系統(tǒng)配以成熟的組態(tài)軟件，是目前控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向，因此本課題研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。 本文首先介紹了基于CAN總線的新型DCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。其次，根據(jù)新型DCS系統(tǒng)要求和特點(diǎn)，在對(duì)組態(tài)軟件進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)

2、上，研究了組態(tài)軟件的體系結(jié)構(gòu)，將組態(tài)軟件分為開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分，并運(yùn)用模塊化思想將組態(tài)軟件劃分成若干功能模塊。最后，研究了組態(tài)軟件的框架和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并根據(jù)功能模塊劃分，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，在Windows平臺(tái)下利用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具，重點(diǎn)研究并實(shí)現(xiàn)了組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了負(fù)責(zé)組態(tài)軟件與現(xiàn)場(chǎng)控制站通信的I/O驅(qū)動(dòng)程序，完成了組態(tài)軟件可視化環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 框架設(shè)計(jì)是組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的第一步，本文

3、首先從體系結(jié)構(gòu)、軟件各部分協(xié)調(diào)工作的功能圖和功能模塊劃分三方面對(duì)軟件框架進(jìn)行了詳細(xì)闡述。然后集成組態(tài)軟件的各功能模塊，實(shí)現(xiàn)了包括開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境在內(nèi)的軟件框架的可視化設(shè)計(jì)。基于文件和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息從組態(tài)到運(yùn)行的傳遞。分析了開(kāi)發(fā)環(huán)境下的組態(tài)流程和運(yùn)行環(huán)境下各模塊間的通信機(jī)制。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是組態(tài)軟件的核心，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的總體需求和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分為組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。組態(tài)

4、數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)保存系統(tǒng)組態(tài)信息，對(duì)組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，完成組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)論述了基于SQL Server 2000的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建模，借鑒內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)思想，并將AVL搜索樹(shù)、基于鎖的并發(fā)控制等一系列技術(shù)應(yīng)用到實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，提高了實(shí)時(shí)性能，滿足新型DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。詳細(xì)論述了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)方式。面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型巧妙實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)

5、行數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的映射，使得實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)保存和查詢可以利用SQL Server 2000完成。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與其它功能模塊之間基于組件對(duì)象模型(COM)的數(shù)據(jù)交換接口。 I/O驅(qū)動(dòng)程序基于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)和多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)方便驅(qū)動(dòng)程序調(diào)度，優(yōu)化了資源配置，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。驅(qū)動(dòng)程序利用Socket實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，完成組態(tài)軟件通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式采集的功能。文中詳細(xì)論述了驅(qū)動(dòng)