计算机控制系统面向对象组态软件研究与实现

论文摘要

组态软件是针对数据采集与过程控制的专用软件,它是使用在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,它能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,进行系统集成。在工业控制领域中,组态软件占据着非常特殊而且重要的地位,并且组态软件为自动化工程设计人员实施控制任务提供了便利的条件。但是,当前组态软件仍然存在一些问题:分析和设计主要侧重于过程;设计过程相对复杂,对工程设计人员要求较高;数据变量设置有许多限制,致使用户不能灵活运用于实际的系统中;系统调试复杂;解问题空间和实际系统脱离;从控制角度看,控制算法单一。针对当前组态软件存在的问题,本文提出了“面向对象组态软件”的概念,并给出了具体的解决方案:（1）改进传统组态软件的体系结构;（2）在系统中设置控制算法类库。立足于计算机控制系统领域,采用Visual C++6.0开发了一个体现上述解决方案的面向对象组态软件平台——澳润组态1.0。论文主要由四部分组成,第一部分包括面向对象方法学的概述、面向对象组态软件理论的阐述以及开发面向对象组态软件使用的软件工具;第二部分是计算机控制系统面向对象组态软件的分析和设计部分,给出了系统的分析模型和设计模型;第三部分是计算机控制系统面向对象组态软件的实现部分,给出了工程管理器、系统开发环境和系统运行部分的实现;第四部分使用一个应用实例——液位过程控制实验系统验证了软件平台的有效性。论文最后总结了作者所做的主要工作,并展望了组态软件的发展前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 组态软件技术概述
• 1.1.1 组态软件的概念
• 1.1.2 组态软件的特点
• 1.1.3 组态软件的功能及基本特性
• 1.2 组态软件的发展现状
• 1.3 当前组态软件的不足
• 1.4 课题的背景及研究内容
• 2 面向对象方法学与面向对象组态软件理论
• 2.1 面向对象方法学概述
• 2.2 面向对象组态软件理论研究
• 2.2.1 面向对象组态软件的概念
• 2.2.2 面向对象组态软件设计方案
• 2.3 建模工具与开发工具
• 2.3.1 建模工具——Rational Rose
• 2.3.2 开发工具选择
• 2.4 本章小结
• 3 计算机控制系统面向对象组态软件分析与设计
• 3.1 系统问题域与系统功能描述
• 3.1.1 系统问题域
• 3.1.2 系统功能描述
• 3.2 系统用例模型
• 3.2.1 系统总体用例图
• 3.2.2 工程管理用例图
• 3.2.3 系统开发环境用例图
• 3.2.4 系统运行用例图
• 3.3 系统类图
• 3.3.1 系统开发环境类图
• 3.3.2 系统运行部分类图
• 3.4 系统包图
• 3.5 系统人机交互部分设计
• 3.6 系统数据接口部分设计
• 3.6.1 文件系统部分
• 3.6.2 数据库部分
• 3.7 系统控制驱动部分设计
• 3.8 本章小结
• 4 计算机控制系统面向对象组态软件实现
• 4.1 工程管理器的实现
• 4.1.1 新建应用功能的实现
• 4.1.2 删除应用功能的实现
• 4.1.3 启动系统开发环境功能的实现
• 4.2 系统开发环境的实现
• 4.2.1 开发环境人机交互界面的实现
• 4.2.2 系统硬件结构及配置部分的实现
• 4.2.3 系统控制回路部分的实现
• 4.2.4 系统工艺流程部分与系统信息监控部分的实现
• 4.3 系统运行部分的实现
• 4.3.1 系统运行控制驱动的实现
• 4.3.2 实时数据库的实现
• 4.3.3 数据处理的实现
• 4.4 本章小结
• 5 应用实例——液位过程控制实验系统
• 5.1 控制任务描述
• 5.2 系统实施和运行
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的论文目录