計算機測控系統(tǒng)軟件設計1

第六章計算機測控系統(tǒng)的軟件設計2、計算機測控系統(tǒng)的應用軟件設計1、計算機測控系統(tǒng)的軟件概念

3、程序設計舉例軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，它是程序、數據及其相關文檔的完整集合；程序是按事先設計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數據是使程序能正常操縱信息的數據結構；文檔是與程序開發(fā)，維護和使用有關的圖文材料。1計算機控制系統(tǒng)的軟件概念

根據功能可以分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩類。

z應用軟件系統(tǒng)軟件1.1計算機軟件分類系統(tǒng)軟件用來管理計算機系統(tǒng)的資源，并以盡可能簡便的形式向用戶提供使用資源的服務，包括操作系統(tǒng)、系統(tǒng)實用程序、系統(tǒng)擴充程序（操作系統(tǒng)的擴充、漢化）、網絡系統(tǒng)軟件、設備驅動程序、通訊處理程序等。操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)是一個功能強、規(guī)模大的管理程序。

單用戶操作系統(tǒng)：專用于單個微機，如DOS操作系統(tǒng)。多用戶操作系統(tǒng)：專用于多個終端的主機，如UNIX多用戶操作系統(tǒng)。網絡操作系統(tǒng)：專用于網絡系統(tǒng)，如NOVELL、WindowsNT是網絡操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)：專用于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，如WinCE、PalmOS、Linux等。

操作系統(tǒng)分類Windows幾代典型的操系統(tǒng)啟動界面輔助軟件開發(fā)人員進行軟件開發(fā)工作使用的各種工具軟件，借以完成軟件開發(fā)工作，提高軟件生產效率，改善軟件產品的質量等，它主要包括軟件開發(fā)工具、軟件評測工具、界面工具、轉換工具、軟件管理工具、語言處理程序、數據庫管理系統(tǒng)、網絡支持軟件以及其他支持軟件。

支撐軟件軟件公司或用戶為解決某類應用問題而專門研制的軟件。主要包括科學和工程計算機軟件、文字處理軟件、數據處理軟件、圖形軟件、圖象處理軟件、應用數據庫軟件、事務管理軟件、輔助類軟件、控制類軟件等。計算機測控系統(tǒng)軟件屬于應用軟件，它主要實現企業(yè)對生產過程的實時控制和管理以及企業(yè)整體生產的管理控制。

應用軟件按CIMS模型結構體系，計算機測控系統(tǒng)通常五部分組成，自底向上依次是：設備控制層：實現對車間各設備單獨控制，保證設備按生產工藝要求正常工作；過程控制層：按工藝生產過程實現控制，選擇恰當控制策略和方案進行實時控制，使生產過程目標達到最優(yōu)；

計算機測控系統(tǒng)軟件組成調度層：協調組織各車間、部門進行按計劃進行生產，以滿足企業(yè)市場要求；

管理層：對生產過程、生產質量、人員、物料等生產管理要素進行管理；

決策層：根據前面各層的數據，進行統(tǒng)計、分析，為企業(yè)領導提供決策支持；企業(yè)長期計劃決策企業(yè)生產最優(yōu)調度生產裝置實時全局最優(yōu)（協調）計算機集散控制系統(tǒng)DCS工業(yè)生產過程過程計算機測控系統(tǒng)的軟件需求框圖裝置優(yōu)化層先進控制層直接控制層局部優(yōu)化先進控制先進控制局部優(yōu)化先進控制先進控制先進控制先進控制實時數據采集：采集現場控制設備的數據，過程控制參數；控制策略：為控制系統(tǒng)提供可供選擇的控制策略方案；閉環(huán)輸出：在軟件支持下進行閉環(huán)控制輸出，以達到優(yōu)化控制的目的；報警監(jiān)視：處理數據報警及系統(tǒng)報警；畫面顯示：使來自設備的數據與計算機圖形畫面上的各元素關聯起來；1.2計算機測控系統(tǒng)軟件功能

報表輸出：各類報表的生成和打印輸出；數據存儲：存儲歷史數據并支持歷史數據查詢系統(tǒng)保護：自診斷、掉電處理、備用通道切換和為提高系統(tǒng)可靠性和維護性所采取的措施；通信功能：各控制單元間、操作站間、子系統(tǒng)間的數據通信功能；數據共享：具有與第三方程序的接口，方便數據共享；(1)控制系統(tǒng)的輸入輸出軟件

I／O接口程序I／O驅動和調理程序實時數據庫

測控系統(tǒng)軟件的分類

關于實時系統(tǒng)

對外部事件及時響應并進行處理的系統(tǒng)。可分為實時過程控制系統(tǒng)和實時信息處理系統(tǒng)。實時過程控制系統(tǒng)：主要用于各種類型的過程控制，對由傳感器送來的數據進行及時地加工處理，病根據處理結果控制相應的執(zhí)行機構。實時信息處理系統(tǒng)：多用于實時事務處理，接收從遠地終端送來的服務請求，在規(guī)定時間內對請求做出正確回答。數據和事務都具有定時特性或受到定時限制的數據庫。其本質特征是定時限制，可歸納為兩類：與事務相聯的定時限制，比如“截止時間”；與數據相聯的“時間一致性”。時間一致性是作為過去的限制的一個時間窗口，引起時間一致性的原因的是：數據庫中數據的狀態(tài)與外部環(huán)境中對應實體的實際狀態(tài)要隨時一致，由事務存取的數據狀態(tài)在時間上要一致。實時數據庫RTDB(Real-TimeDataBase)(2)測控系統(tǒng)的運算軟件

連續(xù)運算算法：加減法運算、乘法運算、除法運算；邏輯運算算法：如與、或、非、異或；(3)測控系統(tǒng)的操作顯示軟件操作顯示畫面

打印信息

操作監(jiān)控層監(jiān)控軟件編制可采用兩種方法：一是采用VisualBasic、VisualC、Delphi、PB等基于Windows平臺的開發(fā)程序來編制；二是采用監(jiān)控組態(tài)軟件來編制。組態(tài)軟件組態(tài)軟件是監(jiān)控系統(tǒng)不可缺少的部分，其作用是針對不同應用對象，組態(tài)生成不同的數據實體。組態(tài)過程是針對具體應用的要求進行各種與實際應用有關的系統(tǒng)配置及實時數據庫、歷史數據庫、控制算法、圖形、報表等的定義，使生成的系統(tǒng)滿足應用設計的要求.

監(jiān)控組態(tài)軟件屬于監(jiān)控層級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，以靈活多樣的組態(tài)方式為用戶提供開發(fā)界面和簡捷的使用方法，同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設備。測控系統(tǒng)軟件性能的主要指標系統(tǒng)功能是否完善：能否提供足夠多的控制算法；系統(tǒng)內各種功能能否完善地協調運行：如進行實時采樣和控制輸出的同時，又能同時顯示畫面，打印管理報表和進行數據通信操作。人機接口是否良好：有豐富的畫面和報表形式，較多的操作指導信息。另外操作要方便、靈活。系統(tǒng)的可擴展性能如何：即是否能不斷地滿足用戶的新要求和一些特殊的需求。設計過程通過軟件的需求分析，要明確需要軟件解決什么問題；而設計的作用，就是使開發(fā)出來的軟件能夠適應并真正解決問題。設計階段拿出的結果還不是程序，而是用偽代碼或某種圖形工具描述的程序的邏輯過程?？刂葡到y(tǒng)軟件設計的目的和任務2測控系統(tǒng)軟件設計總體設計：決定軟件的總體結構；詳細設計：決定軟件中每一模塊內部的邏輯過程。設計的步驟抽象：抽象是對一個系統(tǒng)的簡化描述或規(guī)范說明，包括“數據抽象”、“控制抽象”和“過程抽象”細化：實質是分解；模塊化：是軟件設計中最古老的一條原則；信息隱藏：一個模塊內部的數據與過程，應該對沒有必要了解這些數據與過程的其它模塊隱藏起來；其他：一致性、完整性、可驗證性等。控制系統(tǒng)軟件設計的基本原則按適當的原則把軟件劃分為一個個較小的、相關而又相對獨立的模塊。模塊獨立性可以從兩個方面來衡量。內聚（模塊強度，塊內聯系）：模塊內部各個部分之間的聯系；耦合（塊間聯系）：模塊和模塊之間的聯系；軟件劃分模塊時的原則：應盡可能使塊內聯系增強，塊間聯系減弱。模塊化設計程序設計者在開始設計時就有全局觀點，對欲開發(fā)的軟件有全面的了解；然后由頂層起逐層向下分解，直至所有的模塊都達到便于管理的目的為止。設計過程中的大概步驟：設計管理程序并進行測試對每一個程序標志進行程序設計對最后形成的整個程序進行測試自頂向下設計首先對最低層模塊進行編碼、測試和調試，在這些模塊正常工作的基礎上，