现场总线控制系统组态软件的研究

摘要

随着工业自动化水平的提高，以及计算机技术的广泛应用，人们对工业监控软件的通用性和灵活性提出了更高的要求。传统的工业控制软件是由用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。而且由于控制对象单一，导致软件重复使用率低。当控制对象发生变化时，不得不通过修改源程序来满足新的应用要求，不仅使开发周期变得更长，也使维护费用增加。 组态软件(configuration software)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，把用户从这些困境中解脱出来。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。 组态软件是用于工业自动化和过程监视与控制的应用软件，它为自动化项目提供人机接口或SCADA系统，实现现场总线控制系统与管理网络的互连，充分利用系统资源，通过屏幕画面及图表的配合使用，从整体和细节两个方面对生产过程进行监控。广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、冶金、制药、水利、电力、食品、水处理等其它自动化领域。随着各种新兴技术不断融入到组态软件中，组态软件必将会有更强的竞争力和更为广阔的市场前景。 本文在研究现场总线控制系统及其组态软件体系结构的基础上，采用多线程技术及模块化设计方法实现了组态软件的基本功能框架，使开发出的组态软件具有图形组态、实时数据采集、数据处理等基本功能。图形组态环境采用文档——视图结构模式设计，实现了双缓冲机制绘制图形对象以及基本的图形对象编辑功能，并设计实现了组态软件的图库，力求具有丰富的工程图形对象和灵活的组态环境，以适应不同应用领域的需求。 本文详细阐述了驱动程序的体系结构和工作过程，采用动态链接库(DLL)技术设计驱动程序，并引入了OPC技术，使组态软件具有良好的开放性，以方便接入最先进的现场总线设备和第三方集散控制系统。另外，对于实时数据库的数据结构和点类型进行了介绍，研究了数据保存方法，并实现了点组态结果的保存。简单探讨了组态软件在远程监控应用中面临的挑战以及解决方案。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章 绪论

第二章 现场总线控制系统组态软件总体设计

第三章 图形组态设计

第四章 驱动程序设计

第五章 实时数据库设计

第六章 组态软件在远程监控中的应用

第七章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文