內(nèi)嵌腳本的組態(tài)軟件策略模塊設計與實現(xiàn)
方正，梁宵，周曉杰，柴天佑
（東北大學自動化研究中心，遼寧沈陽110004)
摘 要：針對于目前組態(tài)軟件存在邏輯控制與算法開發(fā)功能不夠完善的問題，提出了一種基于控制策略流程圖和有限狀態(tài)機( fsm)相結(jié)合的策略模塊設計方法。該方法首先根據(jù)控制策略進行流程圖繪制，采用有限狀態(tài)機方法生成相應腳本，利用編譯囂進行解釋執(zhí)行實現(xiàn)控制策略。軟件采用visual c++平臺開發(fā)，經(jīng)該軟件生成的系統(tǒng)可根據(jù)組態(tài)結(jié)果直接實現(xiàn)控制策略、實時曲線和工藝流程繪制等功能。最后通過對某回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)組態(tài)，證明了設計的有效性。
關鍵詞：組態(tài)軟件；控制策略；有限狀態(tài)機；腳本
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1引言
組態(tài)軟件是近年來工控領域十分活躍的部分，它的出現(xiàn)和興起為工控軟件的設計注入了新的活力。從整體上看，國外組態(tài)軟件發(fā)展較為成熟，但價格昂貴，和硬件聯(lián)系緊密且普遍無中文界面。而國內(nèi)的組態(tài)軟件大多注重于監(jiān)控畫面、檢測監(jiān)控點的開發(fā)，控制算法則大多采用獨立于組態(tài)軟件的matlab進行設計。隨著控制系統(tǒng)的復雜化，人們對組態(tài)軟件的開放性和可重用性提出丁更多要求，這使得組態(tài)軟件必須提供更強大的算法開友功能。
本文在分析組態(tài)軟件的模塊化結(jié)構設計基礎之上，提出了一種策略模塊的設計和實現(xiàn)方法。該方法將腳本生成技術、有限狀態(tài)機和編譯技術相結(jié)合，在搭建控制結(jié)構框圖的過程中即可完成控制策略的開發(fā)，為組態(tài)軟件提供二次開發(fā)功能。本文所開發(fā)的組態(tài)軟件使用戶不僅可以利用組態(tài)軟件的各個模塊構建一個監(jiān)控系統(tǒng)，同時也可以采用軟件提供的腳本技術，少量編程就可以方便地創(chuàng)建控制策略，生成所需的控制系統(tǒng)。
2組態(tài)軟件模塊化結(jié)構設計
組態(tài)軟件因為其功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構成。程序設計采用面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構化編程思想，利用vc++特有的document/view結(jié)構和mdi（多文檔應用程序開發(fā)），將系統(tǒng)劃分為繪圖模塊層、策略模塊層、數(shù)據(jù)庫模塊層和通信模塊層4個抽象層。
每一層為上層提供服務，同時又是下層的客戶，層次之間通過接口和協(xié)議進行交互，層內(nèi)的內(nèi)容被隱藏起來，這樣只要接口協(xié)議不變，某一層的改動就不會影響其他層，提高了軟件的可移植性。數(shù)據(jù)字典包含了整個系統(tǒng)的所有變量，一部分變量接收通訊模塊的采集數(shù)據(jù)，一部分變量用于策略模塊的中間變量，另外一部分變量將策略模塊計算結(jié)果發(fā)送回通訊模塊。策略模塊用于構建算法，利用繪圖模塊組成顯示和人機交互部分，通訊模塊最后將軟件平臺和硬件設備連接起來，具體結(jié)構，如圖1所示。
3策略模塊的設計與實現(xiàn)
1) 策略圖元
策略圖元用來組成設計者的設計思想，直觀地表達一種控制策略。因此，它除了具有顯示，讀寫和保存等基本功能以外，還要能表現(xiàn)一定的邏輯關系，多種策略圖元經(jīng)過一定的排列組合可以表達出不同的策略設計思想。根據(jù)策略圖元的功能，可以做下面設計：
①圖元的顯示單獨設計圖元顯示類，其基類從cw nd派生，類中的函數(shù)主要實現(xiàn)圖元的繪制，鼠標響應如復制，剪切等。另外策略圖元同時需要存儲數(shù)據(jù)，用以后面生成腳本。其中，派生出來5種主要類：主路類，反饋類，前饋類，連接器類，連接線類。
②圖元的數(shù)據(jù)單獨設計圖無數(shù)據(jù)類，其基類從cobject派生，類中的函數(shù)主要實現(xiàn)保存圖元的屬性，比如位置，大小，維護圖元鏈表等。同時，它與圖元的顯示類類似，同樣具有一些方法用于數(shù)據(jù)層面的復制和剪切等。另外，設計屬性框類用于編輯圖元的名稱和表達策略的函數(shù)等。圖元數(shù)據(jù)類在圖元顯示類中實例化對象，當用戶對當前顯示圖元進行操作的時候，在數(shù)據(jù)層面也同樣有相應操作。
③圖元的連接連接線是一種特殊圖元，通過連接線，把策略圖元按照一定順序連接起來，用來表達邏輯并生成腳本。箭頭的方向用來表示數(shù)據(jù)流向，連接線類包含兩個變量from,和to，from為變量保存來自的圖元，to為箭頭指向的圖元，為后面生成腳本做準備。此 |
