新型DCS組態(tài)軟件框架和數據庫的研究與開發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)生產規(guī)模的日益擴大，集散控制系統(tǒng)(DCS)在工業(yè)過程控制領域的應用越來越廣泛。DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件是運行在工程師站和操作員站、用于過程監(jiān)視與控制的應用軟件，是DCS系統(tǒng)集中操作和管理的體現。集散控制系統(tǒng)配以成熟的組態(tài)軟件，是目前控制領域發(fā)展的一個重要方向，因此本課題研究具有重要的理論意義和實際價值。 本文首先介紹了基于CAN總線的新型DCS系統(tǒng)的體系結構。其次，根據新型DCS系統(tǒng)要求和特點，在對組態(tài)軟件進行需求分析的基礎

2、上，研究了組態(tài)軟件的體系結構，將組態(tài)軟件分為開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境兩部分，并運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)軟件的框架和數據庫系統(tǒng)，并根據功能模塊劃分，采用面向對象的程序設計方法，在Windows平臺下利用Visual C++6.0開發(fā)工具，重點研究并實現了組態(tài)軟件的數據庫系統(tǒng)，開發(fā)了負責組態(tài)軟件與現場控制站通信的I/O驅動程序，完成了組態(tài)軟件可視化環(huán)境的設計與實現。 框架設計是組態(tài)軟件開發(fā)的第一步，本文

3、首先從體系結構、軟件各部分協(xié)調工作的功能圖和功能模塊劃分三方面對軟件框架進行了詳細闡述。然后集成組態(tài)軟件的各功能模塊，實現了包括開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境在內的軟件框架的可視化設計。基于文件和數據庫的數據管理機制實現了數據信息從組態(tài)到運行的傳遞。分析了開發(fā)環(huán)境下的組態(tài)流程和運行環(huán)境下各模塊間的通信機制。 數據庫系統(tǒng)是組態(tài)軟件的核心，在對數據庫系統(tǒng)的總體需求和系統(tǒng)結構進行分析的基礎上，將數據庫系統(tǒng)分為組態(tài)數據庫和實時運行數據庫兩部分。組態(tài)

4、數據庫用來保存系統(tǒng)組態(tài)信息，對組態(tài)數據庫的數據結構進行描述，完成組態(tài)數據庫的設計和實現。重點論述了基于SQL Server 2000的實時運行數據庫的設計思路和實現方法。采用面向對象設計方法對實時數據建模，借鑒內存數據庫的設計思想，并將AVL搜索樹、基于鎖的并發(fā)控制等一系列技術應用到實時運行數據庫的設計中，提高了實時性能，滿足新型DCS系統(tǒng)實時性要求。詳細論述了實時數據在內存中的數據結構及存儲方式。面向對象的實時數據模型巧妙實現了實時運

5、行數據庫與關系數據庫的映射，使得實時運行數據庫的歷史數據保存和查詢可以利用SQL Server 2000完成。實現了數據庫系統(tǒng)與其它功能模塊之間基于組件對象模型(COM)的數據交換接口。 I/O驅動程序基于動態(tài)鏈接庫技術和多線程技術實現，這樣的設計方便驅動程序調度，優(yōu)化了資源配置，提高了系統(tǒng)的實時性。驅動程序利用Socket實現TCP/IP網絡通信，完成組態(tài)軟件通過工業(yè)以太網對現場實時數據進行分布式采集的功能。文中詳細論述了驅動