组态软件图形组态模块和数据库访问模块设计与实现

论文摘要

为了克服传统工业控制软件柔性差、开发周期长、不易维护、重复使用率低且价格昂贵等缺点,本文研究监控组态软件的关键技术,在Windows环境下,以VC7.0作为主要开发工具,完成了其中图形组态模块、数据采集存储模块、数据存储模块的设计与实现。本文采用设计模式中工厂模式来设计组态软件图形组态模块。设计模式是面向对象技术的实际应用。在实际软件项目中,工厂模式(Factory Method)是应用最广泛的设计模式。工厂模式定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。工厂模式的应用使本系统的结构精巧简洁、易于理解。在以后维护中,很容易找到需要修改的地方,减少了维护的工作量。在需要添加新增功能时,也只需编写新的功能的代码,而不用去修改以前的逻辑,减少了新添加功能时带来的工作量。本文就图元的创建、保存、修改、绘图界面闪烁等项目中遇到的基本问题进行了详尽描述。数据采集模块收集数据处理单元通过以太网发送上来的实时数据,只在运行状态时运行。它采集工业实时数据,放入内存以供View模块访问,如实时趋势。数据采集模块利用共享“内存映像文件”即FileMapping技术,解决组态软件与下位机数据处理单元的交互通信问题。数据采集模块还对采集来的数据按照历史库、SOE、报警等业务逻辑进行处理。本文引入数据库缓冲访问技术,解决数据库访问慢和缓冲数据。数据库缓冲访问是通过多个进程可访问的队列来实现的。该队列利用内存映像文件实现,由于该队列有几个不同的线程会同时访问,本论文采用Windows内核对象:互斥量、信标实现同步。需要访问数据库的进程将数据库访问请求放入队列中,由另一个数据库访问模块进行实际的读取数据操作。该技术的应用,提高了数据库访问速度,提高了本系统可采集点的数目,可达到4万个点的采集。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 监控组态软件简介
• 1.2 组态软件在监控系统中的地位
• 1.3 课题来源
• 1.4 课题所研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 图形组态模块设计
• 2.1 图形组态模块的功能
• 2.2 图形组态设计思想
• 2.2.1 目前通用的图形设计方法
• 2.2.2 面向对象设计思想
• 2.3 图形组态系统的设计
• 2.3.1 工厂模式
• 2.3.2 基于工厂模式的类设计
• 2.4 图形组态模块的实现
• 2.4.1 基本图元分类
• 2.4.2 图形元素类的实现
• 2.4.3 图元的保存
• 2.4.4 图元的创建
• 2.4.5 典型图元编辑操作实现
• 2.4.6 图形组合和分解
• 2.4.7 图形对象拾取判断
• 2.4.8 绘图界面闪烁处理
• 2.5 动画连接模块的实现
• 2.5.1 动画连接概述
• 2.5.2 动画连接组态的实现
• 2.6 工程浏览器模块
• 2.7 本章小结
• 第三章 数据存储模块设计
• 3.1 数据存储模块整体架构
• 3.2 组态软件中需要存放在数据库中的数据
• 3.3 本系统对数据库的性能要求
• 3.4 Berkeley DB数据库介绍
• 3.5 本章小结
• 第四章 数据采集模块设计
• 4.1 数据采集模块整体架构
• 4.2 Windows 网络编程介绍
• 4.3 数据采集模块实现
• 4.4 采集模块与分散控制站通信数据
• 4.5 事故追忆、Sequence Of Event、报警处理
• 4.5.1 事故追忆
• 4.5.2 SOE处理
• 4.5.3 报警处理
• 4.6 本章小结
• 第五章 数据库访问模块设计与实现
• 5.1 进（线）程间通信及同步互斥
• 5.1.1 Windows内核对象
• 5.1.2 Win32 中进程间通信
• 5.1.3 进（线）程间的同步互斥
• 5.2 数据库缓冲访问设计思想
• 5.3 生产者-消费者模型
• 5.4 多进程同步访问队列的实现
• 5.4.1 多线程同步访问队列
• 5.4.2 内存映射文件实现
• 5.5 数据库访问模块测试
• 5.5.1 硬件环境
• 5.5.2 软件环境
• 5.5.3 测试结果
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果