虚拟DCS标准化功能块库及数据接口的研究及开发

摘要

随着DCS的大量应用，DCS仿真也显得越来越重要。DCS的全范围仿真正在向所谓“虚拟”技术方向发展。结合国内外虚拟DCS的特点，课题组设计了一套基于IEC61131-3标准的虚拟DCS仿真系统并分模块进行开发，其中包含了5个模块:工程师站，虚拟DPU，标准化功能块库，对象模型和HMI，本文完成了其中的标准化功能块库及数据接口的开发工作。
　　标准化功能块库是虚拟DCS算法的载体，包含了控制所需的各种功能和功能块，通过接口向虚拟DCS提供服务。本文首先介绍IEC61131-3标准，然后根据该标准及虚拟DCS的特点设计了基于COM组件技术的标准功能块库的开发方案，采用进程内组件的形式来实现，并使用ATL进行开发。根据IEC61131-3标准，本文使用VARIANT数据类型定义了其中的基本数据类型并设计了一种统一的参数传递方式，将所有功能和功能块的对外接口进行了标准化。将标准库中的功能和功能块分对象，分接口的进行设计开发，并针对虚拟DCS的特点对部分功能块进行了部分修改，同时还添加了部分控制类功能块以满足虚拟DCS的仿真要求。本文采用COM的包容模型设计了统一的调用方式，通过一个调度对象包容所有功能和功能块所在的COM对象，然后根据功能码进行初始化和调用，通过接口向虚拟DPU提供服务。本文还编写了相关程序对功能块库进行了测试和验证，保证其准确性和有效性。最后使用上述完成的数据接口与虚拟DPU进行交互，同时与工程师站完成信息的统一工作，完成虚拟DCS的集成，达到满意的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 DCS控制系统

1．2 DCS仿真与虚拟DCS

1．2．1 DCS仿真的研究现状

1．2．2 虚拟DCS技术

1．3 论文的主要内容

1．3．1 课题组虚拟DCS介绍

1．3．2 本文的主要内容

第2章 IEC61131-3标准的研究

2．1 IEC61131-3标准的产生及应用

2．1．1 IEC61131-3标准的产生

2．1．2 IEC61131-3标准在DCS中的应用

2．2 IEC61131-3标准的主要内容

2．2．1 公共元素

2．2．2 软件模型

2．2．3 通信模型

2．2．4 编程语言

2．3 IEC61131-3标准的特点

2．4 本章小结

第3章 基于COM组件技术的标准功能块库的设计

3．1 COM的概念

3．2 COM结构

3．2．1 对象与接口

3．2．2 客户／服务器模型

3．3 COM的实现

3．3．1 进程内组件和进程外组件

3．3．2 COM对象的管理

3．4 基于COM技术的标准功能块库的设计

3．4．1 标准功能块库的需求分析

3．4．2 标准功能块库的结构设计

3．5 本章小结

第4章 标准功能块库及数据接口的实现

4．1 使用ATL建立标准功能块库

4．1．1 ATL介绍

4．1．2 标准功能块库的建立

4．2 标准数据类型的定义与参数传递的统一

4．2．1 VARIANT数据类型

4．2．2 标准数据类型的定义

4．2．3 参数传递的统一

4．3 功能和功能块的实现

4．3．1 功能的实现

4．3．2 功能块的实现

4．3．3 针对虚拟DCS的部分修改

4．4 功能和功能块的调用

4．5 标准功能块库的测试

4．5．1 功能的测试

4．5．2 功能块的测试

4．6 系统的集成

4．6．1 与虚拟DPU的交互

4．6．2 与工程师站的信息统一

4．7 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文主要工作总结

5．2 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