工业控制系统数据通信平台的设计与实现

摘要

随着数据通信技术的不断发展，工业控制系统的信息化开放性设计逐渐成为了控制领域的一种重要技术。统一管理的通用数据通信平台是工业控制系统信息发展的未来趋势。鉴于过去工业控制系统平台的数据开放性低，当扩展联合开发第三方控制系统时存在通信方式的多样性，需要开发提供不同的数据接口。从而导致开发效率低、可靠性和数据安全性低，延长了系统开发时间和严重的拖慢了项目的进程。本数据通信平台采用一种适用于工业控制系统的数据接口，并且提供用户权限管理来提高数据通信的安全性。同时平台还提供了多种适用于普遍控制系统的通信方式，解决了数据信息化开放式问题。因此，设计统一通用数据通信平台是工业控制系统数据信息发展的必然趋势。
　　工业控制系统的数据通信平台开发是由多个设计模块，接口和通信方式组成。为了更高效、全面地实现系统平台，本设计采用面向对象设计方法的Rational Rose建模软件对平台进行UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）建模设计。平台的建立是基于工业控制系统接口的通用性和通信的开放性考虑，也需要对国内外主流工业控制系统进行分析。首先，对系统的功能性和非功能性需求进行需求建模，并使用用例图表示开发平台的模块功能。然后，对系统静态结构和动态行为建模。静态结构建模则通过类图和类关系图描述不同类的信息以及层次结构。动态行为建模则是通过时序图、协作图、状态图和活动图对平台实现对象的时序、动作、消息传递等不同交互的表达。最后，由于平台具有多种的通信方式，需要描系统与外部设备的物理架构则通过实现建模的配置图和组件图进行说明。C++语言可以有效地实现不同类之间的继承关系和设计面向对象的开发。通过Rational Rose建模工具导向生成VC6.0的程序代码框架，提高了开发效率并减少程序设计的工作量。使用VC6.0的进行开发，可以易于实现人机交互界面和通用接口。在软件设计开发中，主要划分了用户权限管理模块、通用数据接口模块、多线程通信模块三大模块实现了数据通用平台。在测试和调试后，达到了工业控制的要求并在火电厂仿真优化控制站项目中得到实际应用。
　　数据通信平台的设计解决的工业控制系统信息化开放问题，有效地扩展了控制系统与第三方控制系统开发的功能。对于提高国内工业自动控制行业技术水平和更深入探索通信方法研究具有深远的实际意义。

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第1章 绪 论

1.1 论文的选题背景

1.2 论文的研究意义

1.3 论文的主要研究内容

第2章 工业控制系统数据通信平台的需求分析

2.1 平台的需求获取

2.2 平台的需求分析

2.3 基于UML的平台需求建模

2.4 本章小结

第3章 工业控制系统数据通信平台的设计与分析

3.1 平台的设计目标

3.2 平台的概要设计

3.3 基于UML的平台静态结构建模

3.4 基于UML的平台动态行为建模

3.5 基于UML的平台实现建模

3.6 本章小结

第4章 工业控制系统数据通信平台的实现

4.1 系统开发工具和运行环境

4.2 工业控制系统数据通信平台实现的关键技术

4.3 工业控制系统数据通信平台的界面实现

4.4 本章小结

第5章 工业控制系统数据通信平台的应用

5.1 仿真控制系统优化控制站的结构设计

5.2 平台优化运行组态实现

5.3 平台优化控制效果

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢