基于Internet/Intranet的工业控制组态软件的设计与实现

摘要

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使组态软件的发展有着光明的前景。 本文研究了工业控制组态软件的系统结构和设计方法，将组态软件划分为以下模块：实时数据库系统、屏幕显示模块、通信模块、报警模块、历史数据库模块、第三方软件通信模块，采用网络技术、数据库技术、通信技术、组件技术、XML技术等实现了基于Internet/Intranet的工业控制组态软件——ENetPort组态软件。 ENetPort组态软件以实时数据库系统为核心，采用传统的数据库系统、文件管理系统和内存缓冲区三者相结合的方法，利用多种存储介质来构造实时数据库系统，从而满足组态软件对实时性的要求；将面向对象的编程思想引入实时数据库的设计中，运用STL链表数据结构存储实时数据，大大提高了数据的访问速度；用XML来描述组态参数，方便用户描述和交换数据；利用动态链接库来建立组态软件运行实时数据库，提高程序的执行效率。 与此同时，ENetPort组态软件设计了支持多种设备的通信模块，支持串行通信和TCP/IP网络通信，提供了统一的设备驱动程序的接口，方便用户自主开发设备驱动程序，实现了ENetPort组态软件对各种设备驱动程序的兼容；采取通信调度与设备驱动程序相配合的方案，解决了设备驱动程序争用端口的问题。 屏幕显示模块采用VG图形引擎来开发监控画面，充分使用VG图形引擎提供的大量的监控图元并集成了VG丰富的图形功能，适用面广，可扩展性高。 在与第三方软件的通信集成方面，ENetPort组态软件提供了与支持DDE协议的数据源进行数据交换的接口；也可以作为客户端程序，与合乎OPC标准的服务器程序进行数据交换。 除此之外，本文还详细介绍了系统其它功能模块、安全性和可靠性的设计与实现。最后介绍了系统的测试方案和测试结果，对本次毕业设计进行总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1组态软件介绍

1.2组态软件的现状及发展趋势

1.3研究目的和意义

1.4基于Internet/Intranet的工业控制组态软件的可行性分析

1.4.1以太网技术的迅猛发展

1.4.2基于Internet/Intranet的组态软件的可行性分析

1.5本文的主要工作

第二章组态软件总体设计

2.1组态软件的基本结构和特点

2.2用户需求分析

2.3系统的总体设计

2.3.1设计概念

2.3.2物理结构

2.3.3 eNet硬件介绍

2.3.4软件模块划分

2.4系统的技术方案

2.5本章小结

第三章组态软件开发的相关技术和理论

3.1面向对象技术

3.2数据库访问技术

3.3组件技术

3.4多线程技术

3.5 XML(eXtensible Markup Language)技术

3.6本章小结

第四章实时数据库系统的设计与实现

4.1概述

4.2实时数据库系统的设计

4.2.1实时数据库的存储策略

4.2.2与实时数据库相关的功能模块

4.2.3实时数据库事务调度分析设计

4.3实时数据库系统的实现

4.3.1组态参数数据模型的建立

4.3.2实时数据数据模型的建立

4.3.3利用XML实现组态参数相关操作

4.3.4利用DLL建立系统运行实时数据库系统

4.3.5实时数据的采集算法

4.3.6利用关系数据库实现历史数据相关操作

4.4本章小结

第五章通信模块的设计与实现

5.1概述

5.2串行通信

5.3 TCP/IP网络通信

5.4设备驱动程序的设计与实现

5.4.1驱动接口的设计原则

5.4.2组态软件与各种I/O设备间的基本通信流程

5.4.3数据项分包处理的实现原理

5.4.4设备驱动程序的实现

5.5通信调度的设计

5.5.1通信调度模块

5.5.2调度队列的实现

5.6本章小结

第六章屏幕显示模块的设计与实现

6.1概述

6.2用户监控界面的设计

6.3屏幕显示的算法流程图

6.4主视图监控显示的设计

6.5 VG监控画面的设计与实现

6.5.1 VG图形引擎介绍

6.5.2组态软件与VG控件的交互

6.5.3监控画面的显示

6.6实时曲线图和实时柱状图的设计

6.7与其它模块的接口

6.8本章小结

第七章与第三方软件通信集成的设计与实现

7.1概述

7.2 DDE接口

7.3 OPC技术的应用

7.3.1 OPC产生的背景

7.3.2 OPC的特点

7.3.3 DDE与OPC的比较

7.3.4基于OPC的通信实现过程

7.4本章小结

第八章系统安全性和可靠性的设计与实现

8.1系统访问安全设计

8.2双机热备

8.3系统故障应对策略

8.4通信故障的处理

8.5采集数据失真的处理

8.6数据库故障的处理

8.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢