計算機控制系統(tǒng)第章

計算機控制系統(tǒng)第7章計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計圖7-1過程計算機控制系統(tǒng)軟件組成框圖

7.1計算機控制系統(tǒng)概述7.1.1計算機控制系統(tǒng)軟件的組成直接程序，與控制過程或采樣/控制設(shè)備直接有關(guān)的程序，參與系統(tǒng)的實際控制過程，完成與各類I/O模板相關(guān)的信號采集、處理和各類控制信號的輸出任務(wù)，性能直接影響系統(tǒng)的運行效率和精度，是軟件系統(tǒng)設(shè)計的核心部分。規(guī)范服務(wù)性程序，指完成系統(tǒng)運行中的一些規(guī)范性服務(wù)功能的程序，如報表打印輸出、報警輸出、算法運行、各種畫面顯示等。輔助程序，包括接口驅(qū)動程序、檢驗程序，設(shè)備自診斷程序等。7.1.2軟件功能實時數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理控制算法控制輸出邏輯控制報警監(jiān)視畫面顯示和報表輸出可靠性功能管理功能通信功能流程畫面制作功能7.2

實用數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫管理員四部分組成。

(1)數(shù)據(jù)庫（DB）：物理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述數(shù)據(jù)

(2)硬件支持系統(tǒng)：服務(wù)器，大規(guī)模存儲設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備(3)軟件支持系統(tǒng)：操作系統(tǒng)，宿主語言，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(4)數(shù)據(jù)庫管理員

數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個層次：內(nèi)層、概念層和外層，其體系結(jié)構(gòu)如圖7-2所示。這三種模型用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)定義語言（DDL）描述分別得到外模式（或子模式）、概念模式（或模式）、內(nèi)模式（或存儲模式）。為實現(xiàn)這三個抽象級別之間的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這三級結(jié)構(gòu)間提供兩層變換：外模式/模式變換、模式/內(nèi)模式變換。應(yīng)用A應(yīng)用B應(yīng)用C應(yīng)用D應(yīng)用E外模式1外模式2外模式3外層 （單個用戶的視圖）概念模式概念層（全局視圖）外模式/模式變換內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫內(nèi)層（存儲視圖）模式/內(nèi)模式變換圖7-2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三種數(shù)據(jù)模型：即層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型和關(guān)系模型。層次模型用樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型叫層次模型。其特征是：有且只有一個節(jié)點（根節(jié)點）無父節(jié)點；除根節(jié)點外，其它節(jié)點有且僅有一個父節(jié)點，如圖7-3所示。網(wǎng)絡(luò)模型若取消層次模型的兩個特征，即一個節(jié)點可能有兩個以上的父節(jié)點，便形成網(wǎng)絡(luò)，這種用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示的實體與實體之間聯(lián)系的模型叫做網(wǎng)絡(luò)模型，其結(jié)構(gòu)如圖7-4所示。關(guān)系模型表格是一種常用的數(shù)據(jù)表示方法，用表格數(shù)據(jù)來表示實體與實體之間聯(lián)系的模型叫關(guān)系模型。在層次模型和網(wǎng)絡(luò)模型中，文件中存放的是數(shù)據(jù)，各文件之間的聯(lián)系是通過指針來實現(xiàn)的。而在關(guān)系模型中，文件中存放兩類數(shù)據(jù)：一類是實體本身的數(shù)據(jù)；另一類是實體間的聯(lián)系，這種聯(lián)系是通過存放關(guān)鍵字來實現(xiàn)的。ABCGDFE圖7-3

層次模型示意圖圖7-4

網(wǎng)絡(luò)模型示意圖BCDGEFA在數(shù)持據(jù)庫劍系統(tǒng)注中用免于管沫理數(shù)澤據(jù)庫鍋的軟秋件稱短為數(shù)青據(jù)庫最管理濟系統(tǒng)DB歇MS。數(shù)才據(jù)庫亂系統(tǒng)棚的一躺切操蘋作，翅包括勉查詢紹、更亡新以格及控嗎制都叼通過DB慌MS進行萄。DB汪MS對數(shù)妻據(jù)的膊管理晨通過容操作拜系統(tǒng)映（OS）實就現(xiàn)，DB掉MS與OS之間逢的接營口稱稼之為春存儲貍記錄縣接口芹，與朱用戶雀之間述的接汁口稱喝之為油用戶膨接口筐。DB顏MS提供稅數(shù)據(jù)乒語言桿給用攝戶，垃包括索數(shù)據(jù)劃定義臺語言魔（DD顯L）和報數(shù)據(jù)怨操作拔語言產(chǎn)（DM翻L）。DB靜MS的主音要功間能數(shù)據(jù)鞭庫的錘定義偷功能數(shù)據(jù)司庫操撓作功胖能數(shù)據(jù)冤庫控究制功她能數(shù)據(jù)早庫建級立和秩維護綱功能數(shù)據(jù)爛字典關(guān)系告數(shù)據(jù)誘庫查脫詢語菜言SQ仇L1)數(shù)據(jù)龍定義躁語言（Da吼ta歸D淺ef舟in勁it用io擊n襪La漸ng渠ua流ge，DD豪L），蔑用于叮定義油、撤帳消和富修改中數(shù)據(jù)圣模式珍；2)查詢爐語言（Qu敏er處y慰La跳ng阿ua豬ge，QL），錫用于握查詢學(xué)數(shù)據(jù)踩；3)數(shù)據(jù)譜操縱超語言（Da經(jīng)ta牧M冤an氏ip叢ul奴at喇io價n劇La茅ng典ua憶ge，DM艘L），棋用于犯增、霧刪、域改數(shù)不據(jù)；4）數(shù)據(jù)平控制薄語言（Da瓜ta腫C沿on郵tr意ol亦L饑an籠gu纖ag旗e，DC國L），行用于吼數(shù)據(jù)就訪問咳權(quán)限典的控超制。7.村2.遙2計算家機控抗制系弓統(tǒng)中刺的實帶時數(shù)怪據(jù)庫實時甚數(shù)據(jù)孟庫系礙統(tǒng)（RT聾DB匹S）就彩是其伍事務(wù)稱和數(shù)盤據(jù)都娃是有劉定時拍特性灰或顯應(yīng)式的段定時宇限制太的數(shù)勿據(jù)庫測系統(tǒng)批。圖7-當(dāng)5實時帖數(shù)據(jù)墾庫系范統(tǒng)在惜企業(yè)顯信息秧化中仙的地碌位實時隸數(shù)據(jù)束庫的爸功能儀和特拿點1)數(shù)據(jù)嫁描述尚（模座型、唐模式毒）；2)數(shù)據(jù)呆正確徹性維豬護（摧完整休性、促一致勒性檢廟驗）朽；3)有效憶的數(shù)邀據(jù)存廢?。ㄑ?dāng)?shù)據(jù)望庫組參織、狼操作集與存?zhèn)稳》綕q法）帳；4)查詢奸和事勇務(wù)的雅正確仰執(zhí)行拋（事匙務(wù)管擦理、適調(diào)度月與并祖發(fā)控慈制）叫；5)數(shù)據(jù)初的安雅全性殺和可王靠性意保護野（安槍全性稈檢驗籮、恢猜復(fù)）爽。圖7-盜6實時御數(shù)據(jù)桌系統(tǒng)足層次禽結(jié)構(gòu)7.兆2.淹3實時災(zāi)數(shù)據(jù)晉庫設(shè)下計圖7-挎7德Ag但il封or系統(tǒng)速組成扛及邏體輯結(jié)購構(gòu)圖圖7－8即ES賽P-畢iS示ys系統(tǒng)導(dǎo)結(jié)構(gòu)Datasource(PLC/DCS/Other)PlantinstrumentationPI-UDS(PIServer)PIPI-Clienttools-ProcessBook-DataLink-PI-ProfilePIDataAcquisition(andbuffering)nodePIEnterprisemanagement-ERP-LIMS-MaintenanceProcessimprovement

-SimcaP-Looptuning-Sigmafine-APC-SQCIntranet/Internet-PIICE-PIActiveView-Reports圖7-脹9奮PI系統(tǒng)蝕結(jié)構(gòu)圖7-羊10工業(yè)積監(jiān)測灘控制雅系統(tǒng)她功能公結(jié)構(gòu)扁圖7.矮2.騰4實時摩數(shù)據(jù)克庫的秘實例圖7-購11實時連數(shù)據(jù)揮庫體眉系結(jié)跪構(gòu)7.畜3計算押機控乳制系裕統(tǒng)的襯軟件輩設(shè)計(1套)操作舌系統(tǒng)插的功會能和鈔任務(wù)作業(yè)京管理處理付機管木理(或稱CP沉U管理)存儲朽管理設(shè)備贏管理文件鐮管理(2報)華操作止系統(tǒng)貼的分狼類1)鈔按諒功能肝分類①罰批處宋理操渠作系秩統(tǒng)②印分時昂操作倆系統(tǒng)③需實時旬操作務(wù)系統(tǒng)2)檢按卡計算肅機配梨置分毯類3)鵝按敘用戶燃/任叢務(wù)分藝類(3胳)瘡典遠型的陪操作捕系統(tǒng)1)劑W假in豪do葵ws溜NT侮操作桐系統(tǒng)2)止W餓in夜do革ws斗2線00驢0系愉列3)進V辱MS蜓操作重系統(tǒng)4)爸L嘴in撥ux紛與R衡T瀉Li搜nu靈x操涂作系姓統(tǒng)(4芝)操作汪系統(tǒng)賢的選蘇擇操作捷系統(tǒng)雨提供雨的開料發(fā)工前具操作侮系統(tǒng)貫向硬傾件接悅口移響植的豈難度呼。操作女系統(tǒng)匪的內(nèi)屬存要檢求。開發(fā)兆人員遵是否仆熟悉雙此操鞭作系蟲統(tǒng)及兆其提妹供的扇AP陰I。操作止系統(tǒng)累是否機提供荷硬件呀驅(qū)動采程序桂，如蠶網(wǎng)卡驅(qū)動隙程序等。操作晶系統(tǒng)扎的可蠶剪裁易性。操作餅系統(tǒng)燈的實郵時性恢能。計算惡機控縣制系責(zé)統(tǒng)應(yīng)逼用程川序開何發(fā)平舅臺處理擺器的悼選擇①咐處理值性能②贊技術(shù)嬌指標(biāo)③秤功耗④雖軟件反支持遷工具⑤評是否土內(nèi)置謙調(diào)試撥工具⑥膨供應(yīng)殖商是寨否提縱供評娃估板糧。計算西機控義制系很統(tǒng)應(yīng)劑用程愉序開損發(fā)平升臺編程削語言撿的選耐擇①塑通用含性②應(yīng)可移碧植性中程度③徑執(zhí)行零效率④為可維吧護性(1乎)烏匯編臣語言(2刃)喪高級遞語言(3款)田組態(tài)軌軟件計算雄機控機制系迎統(tǒng)應(yīng)噸用程衫序開殃發(fā)平搜臺計算嫌機控蓄制系凍統(tǒng)實天時數(shù)非據(jù)庫目的選避擇(1猜)數(shù)據(jù)橫存儲工效率肆和最負大采知集標(biāo)貧簽點塵數(shù)(2聚)系統(tǒng)伏訪問目結(jié)構(gòu)(3熟)二次柴開發(fā)煩能力涉和開掠放性(4在)接口暈技術(shù)(5脈)數(shù)據(jù)幟緩沖閥功能瘡和容盡錯功柜能(6繭)已有例的應(yīng)賢用軟途件(7閉)數(shù)據(jù)顫備份熟和安遵全機出制(8某)可移據(jù)植性羊和可皂擴展廊性計算袍機控競制系私統(tǒng)應(yīng)緩用軟踩件的肉構(gòu)建(1吧)控制怒系統(tǒng)族軟件轟設(shè)計音的目患的和樂任務(wù)總體螞設(shè)計——決定長軟件潑的總內(nèi)體結(jié)續(xù)構(gòu)，爪又稱慣為“佩概要烤設(shè)計渣”或酒“結(jié)耐構(gòu)設(shè)萄計”竄；詳細典設(shè)計——決定戰(zhàn)軟件組中每刮一模旋塊內(nèi)吉部的猶邏輯御過程雕，又障稱為柜“過悟程設(shè)介計”熱或“甩算法位設(shè)計冷”。(2己)控制嗎系統(tǒng)樸軟件奪設(shè)計董的基糊本原鏡則1)抽象(a諒bs詳tr誤ac俱ti送on頑)2)細化(r續(xù)ef打in奶em返en依t)3)模塊喇化(m壇od蛾ul忠ar謊it受y)4)信息首隱藏(i場nf圈or咐m(xù)a柱ti壺on東h狼id慚in詠g)計算蘆機控除制系杰統(tǒng)應(yīng)百用軟期件編之程的水基本綿方法(1緩)結(jié)構(gòu)終化程汁序設(shè)爐計(2顧)面向裕對象滿設(shè)計圖7-躁12程序襖的基還本控搜制結(jié)寒構(gòu)a)順序資結(jié)構(gòu)b)選擇皇結(jié)構(gòu)c)循環(huán)茅結(jié)構(gòu)實時突控制鄭程序侵的結(jié)與構(gòu)設(shè)色計(1蹄)數(shù)據(jù)吵采集撫及數(shù)滋據(jù)處杯理程寫序(2置)控制缸算法玻程序(3鋼)控制衣量輸個出程立序(4浴)實時僚時鐘晶和中巷斷處東理程進序(5唐)數(shù)據(jù)呆管理鉗程序(6仔)數(shù)據(jù)秤通信綠程序7.危4工控略組態(tài)游軟件組態(tài)Co頭nf召ig黑ur且at特io燈n，是握使用圖軟件沉工具終對計棟算機菠及軟挨件的芝各種雪資源巖進行啞配置鐘，使辭計算婆機或譽軟件斜自動曉執(zhí)行梢特定著的任擦務(wù)。1.工控機組態(tài)誦軟件豈的組杰成(1底)系統(tǒng)奇開發(fā)員環(huán)境矩系統(tǒng)艷開發(fā)旺環(huán)境鄉(xiāng)豐由若喘干個糞組態(tài)閘程序孝組成趴，如立圖形德界面容組態(tài)撒程序公、實懇時數(shù)黑據(jù)庫杏組態(tài)現(xiàn)程序譯等。(2櫻)系統(tǒng)間運行雨環(huán)境昂系統(tǒng)廉運行暖環(huán)境畫由若倚干個區(qū)運行督程序遠組成冤，如精圖形端界面鉤運行庸程序澆、實閣時數(shù)哨據(jù)庫閥運行拐程序療等。2.基本偉組態(tài)謎軟件型必備遭的功跟能組懂件(1栽)應(yīng)用混程序眾管理絨器(2步)圖形嶄界面掛開發(fā)/運行頓程序(3娛)實時昂數(shù)據(jù)遙庫系柏統(tǒng)組執(zhí)態(tài)/運行衣程序(4荷)糧I/薄O驅(qū)動健程序3.組態(tài)買軟件途其他旦功能燒組件(1冒)通用鏡數(shù)據(jù)譜庫接卡口(O補DB府C接口)組態(tài)/運行鋪程序(2威)策略(控制殖方案)編輯/生成解組件(3壇)實用宗通信筍程序婆組件4.組態(tài)經(jīng)軟件忙的數(shù)餃據(jù)處弟理流涂程組態(tài)癥軟件受通過I/厭O驅(qū)動蘆程序汁從現(xiàn)砍場I/溫O設(shè)備瞞獲得學(xué)實時目數(shù)據(jù)陽，對穗數(shù)據(jù)勸進行聰必要任的加籃工后什。一竊方面津以圖蓋形方禿式直鑼觀地獻顯示拾在計趁算機敞屏幕綿上；商另一鋼方面道按照妄組態(tài)出要求疤和操驢作人零員的繪指令登將控弊制數(shù)版據(jù)送配給I/澤O設(shè)備屋，對塔執(zhí)行告機構(gòu)浮實施?？刂齐p。將結(jié)需存罵儲的脊采集麗信息青存儲番到歷搭史數(shù)退據(jù)庫撕并對瓶歷史海數(shù)據(jù)略檢索僻請求乏給予京響應(yīng)歪。當(dāng)夜發(fā)生沙報警菊時及詳時將叼報警蛾以聲逼音、奮圖像徑的方狂式通喬知操住作人到員，抽并記赤錄報印警的自歷史恒信息栽，以脊備檢活索。5.組態(tài)啞軟件住的性袖能及憤特點(1誓)實時域多任并務(wù)(2換)高可務(wù)靠性(3菊)標(biāo)準(zhǔn)榜化工控體組態(tài)虎軟件瞇開發(fā)掩及調(diào)川試1.詢“組態(tài)徐王”狗通用突版軟狗