新型DCS组态软件脚本系统的研究与开发

论文摘要

组态软件是用于工业自动化和过程监控的应用软件,它为自动化项目提供人机接口,实现现场总线控制系统与管理网络的互连。它的出现,为自动化工程技术人员提供了一种采用搭积木的方式制作现场控制过程和控制界面的工具。它能根据用户对被控对象和控制目的的要求在模块间进行任意组合,不仅满足了被控对象的个性需求,也缩短了软件开发时间,节省了开发费用。然而,随着工业自动化水平的不断提高,人们对组态软件的开放性、可维护性和可重用性提出了更高的要求。为组态软件提供二次开发功能成为满足上述要求的一个重要途径,许多成功的组态系统都采用脚本技术来支持现有系统的二次开发。采用这种模式进行开发的组态系统一般情况下都将自身的一些重要、安全的功能留给脚本,让脚本解释装置来控制并使用,实现组态软件自身功能的重利用。从目前情况看,国内工业监控组态软件仍停留在以C或Basic语言作为脚本的水平上,而国外虽然有采用面向对象的脚本语言,但平台间的可移植性并不完善。本文根据工业监控组态软件的常见结构,在研究了组态软件脚本功能现状和发展趋势的基础上,采用面向对象的JavaScript作为脚本语言并创造性地采用目前在浏览器Mozilla FireFox上用的底层引擎——基于C语言的跨平台开源内核SpiderMonkey作为脚本引擎,研究开发了新型组态软件的脚本模块,更灵活、更安全地解决了组态软件的二次开发问题。本课题来源是山东省科技厅重大科研攻关项目:基于工业以太网与现场总线技术的新型控制系统,项目编号为31400004010437。课题从设计需求到开发完成并通过测试,历经一年多时间。本文详细阐述了基于JavaScript语言、SpiderMonkey引擎的新型组态软件脚本模块的设计,分为脚本配置模块和脚本引擎模块,均采用动态链接库形式实现,并提供了诸多接口与组态软件的其它模块衔接,完成整体系统的实时通讯。根据软件开发模型,每个模块都进行了详细的需求分析、风险分析、设计实现和软件测试。其中脚本配置模块是为方便脚本编写而实现的配置界面,根据脚本动作的驱动事件不同,分为六种动作脚本加以实现。脚本引擎模块的作用是一个JavaScript脚本解释器,在实现了能够解释JavaScript内建对象、函数等的基础上,还实现了对自定义对象和函数的支持与解释。除了能够解释正常脚本之外,引擎模块还实现了脚本预编译排错功能,保证了脚本组态的安全。在系统的各个模块中,脚本与数据库模块之间的数据交换采用COM技术实现,与图形界面运行环境之间实现多线程调用。通过研究设计,最终实现了组态软件运行平台可以执行用户根据自身需要所开发的脚本代码的功能。本文最后根据《软件测试规范》对设计完成的脚本模块进行了周密的测试,包括单元测试和功能测试,并对整个组态软件系统进行了系统测试,使功能得到了完善,性能得到了优化。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 组态软件的研究现状及发展趋势
• 1.3 组态软件中脚本的重要性及研究现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 创新点
• 1.6 小结
• 第2章 组态软件的系统分析与设计
• 2.1 新型集散控制系统结构
• 2.2 组态软件结构设计
• 2.3 软件开发模型
• 2.4 小结
• 第3章 组态软件脚本模块的研究
• 3.1 几种面向对象脚本语言的综合评测
• 3.2 JavaScript技术
• 3.2.1 JavaScript特点
• 3.2.2 几种基于JavaScript语言的脚本引擎性能评测
• 3.3 SpiderMonkey简介
• 3.3.1 脚本解释执行流程
• 3.3.2 SpiderMonkey的使用方法
• 3.4 小结
• 第4章 组态软件脚本配置模块的设计实现
• 4.1 脚本配置模块需求分析
• 4.1.1 消息驱动机制
• 4.1.2 动作脚本分类
• 4.1.3 脚本配置模块功能需求
• 4.2 脚本配置模块详细设计
• 4.2.1 主界面的设计实现
• 4.2.2 配置界面的功能实现
• 4.2.3 脚本配置模块的接口设计实现
• 4.3 小结
• 第5章 基于SpiderMonkey的脚本引擎模块的设计实现
• 5.1 脚本引擎模块需求分析
• 5.1.1 脚本引擎模块的设计目的
• 5.1.2 脚本引擎模块的功能需求
• 5.2 脚本引擎模块详细设计
• 5.2.1 引擎框架设计
• 5.2.2 实现自定义对象和方法的必要性
• 5.2.3 自定义对象的实现
• 5.2.4 自定义方法的实现
• 5.2.5 预编译检错功能实现
• 5.2.6 脚本引擎模块的接口设计实现
• 5.3 脚本引擎与数据库模块的数据交换
• 5.3.1 COM特点及其接口技术
• 5.3.2 单线程中接口的调用
• 5.3.3 多线程中接口的调用
• 5.3.4 脚本引擎对数据库组件的接口调用
• 5.4 脚本引擎支持下的动态画面
• 5.5 小结
• 第6章 组态软件脚本模块的测试
• 6.1 测试设计
• 6.2 脚本引擎单元测试
• 6.3 脚本引擎功能测试
• 6.4 组态软件系统测试
• 6.4.1 系统测试准备
• 6.4.2 系统详细测试
• 6.5 小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 课题总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果
• 学位论文评阅及答辩情况表