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計算機系統分析員論文-工業控制的常規應用
論實時控制系統與企業信息系統的集成——論文3：工業控制的常規應用【摘要】
本文通過“工控組態軟件”項目的開發，著重討論實時系統與信息系統的集成。近年來，國內外的組態軟件取得了很大的發展，已廣泛應用于企業生產。組態軟件以實時數據庫作為核心技術，綜合了工控、網絡、圖形處理與數據庫訪問接口等技術，是技術含量較高的一類軟件產品，具有良好的應用前景和市場潛力，因此，有多家信息技術公司都在開發工業組態軟件。
我有幸參與了該項目，在該項目中擔當了分析與設計的部分任務，該軟件采用Windows 2000操作系統，主要采用VC6.0進行開發。以下本文將從我所開發的組態軟件的特征、軟件的體系結構設計、實時數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實施管理等幾方面加以論述。
【正文】
工業控制組態軟件在工業界有著相當廣泛的應用，此類軟件允許用戶在圖形界面下對控制系統的各種采樣點、過程輸出點、設備、生產車間、控制回路、文件報警、生產報表、控制策略、網絡設備和生產工藝畫面進行定義與組態。使用該類軟件時，用戶甚至可以不寫一行程序就能夠構成自己的控制系統，有些功能強大的組態軟件還可提供與網絡、Internet、數據庫訪問接口等的連接功能，使現場控制系統能相對方便地和企業的信息管理系統加以集成，某信息技術公司決定開發新的具有一定通用性的工業組態軟件，作為技術骨干，我在該項目中擔當了分析與設計的部分任務，該軟件采用了Windows 2000操作系統，主要采用VC6.0進行開發。
本文將從我們所開發的組態軟件的基本特征、軟件的體系結構設計、實時數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實施管理等幾方面加以論述。
l. 我所從事開發的組態軟件的基本特征
通過分析國內外的組態軟件的特點和當前的技術發展情況，我認為我們著手開發的組態軟件應當突出下述三個特征：
（1）“實時與可靠”是此類軟件賴以生存的應用前提，但是目前還是有很多的組態軟件做不到這一點。
（2）具備良好的網絡連網能力與分布功能。
（3）有效地采用ODBC（開放的數據庫連接），便于和其他信息系統集成。
這個項目在技術上，應著重于組態軟件的體系結構設計與實時數據庫的設計上需求分析則應著重分析國內外同類軟件的功能，通過比較與鑒別，才能產生真正優秀的軟件。
2. 組態軟件的系統體系結構
本軟件采用的是三層體系結構，設計結構時要具有開放性和良好的可擴充性。
（1）軟件的底層是硬件訪問控制層。這一層所采用的是前幾年才推出來的OPC（OLE for Process Control）技術，采用該技術的好處是OPC是微軟參與制定的標準接口技術，有眾多的硬件廠商支持，所采用的OLE技術使軟件具有良好的適應性和擴展能力。
（2）中間層是實時數據庫。該層是整個系統的核心，在設計上除了具有一般實時數據庫具有的特性之外，應當為應用層提供了兩類接口：一是應用編程接口API（比如以DLL的方式實現），二是ODBC接口，該接口使系統具有很好的開放性，便于系統集成。
（3）上層是應用程序層。在該層通過ODBC接口訪問實時數據庫，可以通過SQL語句查詢數據庫的數據。
3、本項目涉及到實時數據庫設計
在設計時，我們著重考慮了以下的四個方面：
（1）實時數據庫的基本功能：實時數據庫完成實時數據庫的采集、輸出、報警文件等的管理，也進行歷史數據的管理。
（2）實時性設計：由于本系統所采用的操作系統是Windows 2000．它的實時性較差，因此要求任務管理定時器必須具有良好的實時性，在系統設計時，我們采用了搶占式服務的高精度定時器，在一定程度上保證了系統具有良好的實時性。
（3）任務調度：其目標主要是使系統在各時間段達到較理想的負荷任務的均衡性。
（4）ODBC接口設計：即開發相應的驅動程序，實現ODBC功能，使之完全遵守SQL約定，這樣能允許應用程序的開發手段和開發工具多樣化，允許可以采用VC、VB或Delphi等作為開發語言，也使數據庫具有很好的開放性。但SQL語句不能實現數據發生時間方面的選擇，影響了實時性，因此，系統自動給每個數據庫加上時戳，SQL可以通過時戳進行時間控制來選擇（讀取）數據，從而滿足了實時性方面的基本要求。
4. 本系統的可擴充性與可維護性設計
組態軟件綜合了多種技術，其體系結構與數據結構都較為復雜，再加上我們又希望能適應的實際應用場景有著復雜多變性，因此要求系統必須具有良好的可擴展性與對維護性，以滿足功能與性能上不斷變化的要求。在系統的設計技術上，我們大量地采用組件技術，如OPC，COM/DCOM與3D圖形控件等，組件技術的采用使系統具有了良好的可擴展性與可維護性，降低了系統的復雜度。而且也使我們較方便地獲得第三方支持，例如，請經驗豐富的圖形處理專家編寫圖形處理控件，就能加快軟件開發的進度。
5. 本項目中軟件項目實施和管理
組態軟件的需求在當前工業控制領域中是較成熟的，基本能滿足一般用戶的功能上需求，通過比較多家組態軟件，可以發現：在它們之間有80％的功能是相同的或雷同的，由于我們項目開發的起步較晚，在自控領域里，我們處于劣勢，因此我們提出了“重技術分析，輕需求分析”的思路，即把重點放在組件設計與體系結構的實現上。
在人員的配備上則根據組態軟件的技術組成特點，組織一批在自控、網絡、組件、實時系統設計和硬件上各有所長的VC高手組成一支精干高效的隊伍。
在開發進度上則反復強調“質量第一，進度第二”的原則。
在我們的項目實施中，可靠性作為設計的首要原則，要求項目組成員養成良好的編程習慣，每天必須完成認真的工作日志，每周要寫工作總結，完成一段程序代碼之后，即應自己先進行從里到外的測試，只有從基礎抓起，才能保證組態軟件的質量。
通過本項目的開發成功，我深切地體會到要使組態軟件在企業實時控制與信息系統集成中發揮其應有的作用，必須注意以下各點：先進的體系結構；支持ODBC的實時數據庫；強大的網絡功能；功能日益強大的腳本語言等。我期待著本人通過在這個領域中的辛勤耕耘，將會結出更多更豐碩的IT成果。
評注：
本文抓住了企業實時控制與信息系統集成中的一類關鍵軟件——組態軟件項目的開發，進行了較有條理的討論，思路很清晰。
由于項目在一定程度上的“通用性”，未能結合具體的應用背景論述；但本文的一個缺點是未能給出開發與應用的實際效果例子，也未能對開發中遇到的困難與問題展開深入的探討。（本文主要參考了廣東王啟飄等人的論文）
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