本文介绍计算机优化控制系统集成软件平台在过程控
制中的作用, 阐述了集成软件平台的概念、结构及功能, 提出
了总体结构的组成, 并分别介绍了各个模块的研究设计、开发
方法

严义

包健

曾文华

Xiamen University Institutional Repository

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.    http://www.cnki.net计其机优 化 控制 系挽集 成软件平台的研 究加 夕万杭州 电子工业学院计算机科学与技术系抓包健 严义 曾文华【摘要 】本文介绍计 算机优化控制 系统集成软件平 台在过程控制 中的作用,阐述 了 集成软件平 台的概念、结构 及功 能,提 出了总体结构 的组成,并分别介绍 了各个模块的研究设计、开发方 法。关键字 集成软件平 台 优化控制系统 用 户接 口技术创新,引 言等 支 持 的 向用 户 开 放 的 软 件 开 发层 面。整 个 系 统 是在环境下用 开发而成,图 给 出系统结构。作为监控优化层 的集成 软件平 台,除 了 负责 设备 的管理外,还要提供系统构造和用 户 开发接 口 两大功能。前者是平 台的 内置功能,使得用 户可 以通过组态方式完成系统的构造,这些功能可 以满足监控优化层任务的一般性要求。后者则允许用户在平 台的支持下用 高级语言独立地开发 自己 的应用软件,如建立对象 的数学模型,开发特定 的优化控制算法等,以满足监控层任务的特殊要求。用户在集成软件平 台开发接 口支持下 完成的应用软件最纠是与平 台一起运行,这些应用软件是挂在平 台软件 的接 口 上,并与集成软件平台共 同构成监控优化层的集成系统 的 应用捌块享受软件平台提供的内置功能,由模块管理系统统一进行调度管理。计算机集成制造系统 是七十年代 开始兴起的制造高技术,它将制造技术发展过程中成熟的各种分散系统结合成为一个有机的整体。近二十年来,在制造工业和连续过程工业都得到 了巨大的发展并被普遍认为是未来的工业控制模式 在连续过程工业中的实现称为计算机集成过程系统,目前较为流行 的趋势是采用总体设计、分布实施的战略,重点是解决现有系统集成和 局 部系统 的集成 问题。一个企业的 层次结构如 图 所示。图中最底 下二层与具体的工业对象结合最为紧密,随着、工业控制机的广泛应用,为实现 奠定 了坚实的硬件基础。在直接数字控制层,己经有 了相 当丰富的控制软件包和 多种图形化的组态工具,系统的构造十分方便 而监控优化层 已成 了实现的瓶颈。主要的问题是缺乏一个支撑环境,软件投资大,专用性强,移植和 维护费用 高。因此开发适合于监控优化层集成需要的软件平台,已成 了实现该层系统集成的关键。它是实现软件集成 的必 由之路,也是系统从硬集成、封 闭式集成走 向软集成和 开放式集成的关键技术集成软件平 台软件组成系统软件主要核心 是任务调度和模块管理,通过五大模块实现集成软件平台的主要功能。监控优化层的各个任务是通过多个模块完成的,这些模块的启动和终止,模块运行周 期 的设定 以及模块间的状态查询,模块间逻辑约束关系的设定 由模块管理系统完成。见 图。集成软件平台调度与管理模块严讯胃理数据库系统誉亨处理人机界面刃‘”按 口通讯设置通 讯处理数据库接 」警报分析计算警于显示流程图显示优化了空制操作势示趋显图一不棒显经营决策直接数字控制才 屯产过程应用 应用集成软件平台操作系统计算机硬件系统图 层 次结构 图 集成软件平 台结构集成 软件平 台 是 由基本 系统 操作 系统、数据库、网 络图 集成软件平 台的主要模块结 构通讯管理模块优化控制系统与下层设备间的通讯 由通讯管理模块实现。它分成通讯设置模块和通讯处理模块,通讯设置模块提供对通讯端 口 的在线 设置功 能。通讯处理模块完成数据 的采集与输出。数据库系统在优化控制系统中,存在着大量的实时数据的处理 各控制点的模拟量、开关量、中间计算量。一方面,过程模拟量巡检任务,将各模拟量的值周期地采集进来 采集进来的数据经优化控制计算出中间计算量又周期性地输 出。如过程数据显示、控制调 节、报警检测都要用到这些数据。为了减少内存开支,并减少各任务之 间的数据交换。在系统中,要有一个公共·威撞中丈寸视组态靛杆 。沙邮局订阅号 元 年一© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.    http://www.cnki.net暨要霎夔夔夔一一一一一 一一 一的 实时数 据区,即实 时数据 库。同 时,为 系统能对 过程数 据进 动作,以提醒 操作员 注意。并要求 操作 员及时完 成报警 确认动行 保存和 过程状 态的趋 势分 析。又 要建立 历史数据 库以保 存各 作。系统报 警是 反映软 件系 统本 身的 故障,如通 讯系 统的故个 控制点 位号 在不 同时 问采集 的过程 数据。障、非 法操作 引起的 故障等 等。木 系统 采用 数 据库 管理系 统开 发工 报警 处理模 块还应 对各种 报警进 行报警 记录,报警 记录数具。根据 优化 控制 的要 求,设 计若 干需 要监控 的 温度、压 据结构 见表。⋯牛巍报警 处理模 块 人 机界面报 警系 统在系 统中 占有很重 要的位 置,报警系 统可分 为两 人机 交互界 面 监 控优化 系统需 要以直 观的方 式显 示系统部 分 过 程报警 和系统 报警。过程报 警是指 各工位 控制点 的被 当前 的状态 和变化 趋势,以 及提供 操作 人员 对系统 的干 预能控 量的报 警,每 个控制 回路 的报警信 息,通 过数据 通讯传 输到 力,如 修改数 据属性、改变 回路状 态和应 用模块 运行方 式,以本 系统,根据工 位优先 级和警 报值 的高低程 度进行 相应的 报警 及 输入 所需的 数据等。任务 由人机 系统完 成。见第 页· 一一、一元 年 由。局订 阅号一⋯德 国工业 防尘、防水、防爆机 拒© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.    http://www.cnki.net可采用 如下两条指令来实现,,先执行指令, ,此时 将输 出高电平,由于输 出端 口 具有锁存功能,将持续输出高电平。接着再执行指令, ,若此时 由于外 围电路的影响致使 端为低 电平,这样,该指令的执行 结果为输出高电平,则输 出低 电平,而不再是高电平,产生了错误的输出。因此,要保持 持续输 出高电平,则必须采取如下措施,,,这样才 能真正保证 和 端输 出高电平。、看 门狗的使用看 门狗计数器作为一种 自动复位装置作用很大,但对于执行周 期 长,且 随机执行 的程序来说,则不 宜启动看 门狗定时器。因为,若看 门狗有效,会造成系统的定时复位,造成系统无法正 常工 作。笔者 曾编制过一个用 于控制继 电器开关的程序,当看 门狗 定 时器有效时,执行 的结果 是 继 电器定时开闭,不能很好工作,当将看 门狗定时器设置为无效时,则执行结果令人满意。、关于 语句和 语句在 的特殊功能寄存器中,有一个寄存器用于存放程序计数器的值。程序计数器用于存放要执行的下一条指令的地址。中的值随指令周期的增加而增加,除非有指令修改 中的值。就 单片机而言,的程序存储器的容量为 字节,要能实现对 字节存储器 的访 问,程序计数器的容量必须为 位才能实现。如图 所示,就 语句而言,指令提供了一个 位 的 值,而 锁存器 却仅映射 了中的 位值,因此,对 语句而言,跳转 的 目的地址不能超过 字节,若超过就会 出错同样,如 图 所示,对于 指令或修改 的指令如,和 以 为 目标的任何指令,指令字也仅提供 了 调用地址或 引用地址 的 一 位,而 总是为“ ”因此,所有的子程序调用或指令跳转都被限制在 一字节 的地址段 内,而决不能超 出此范围。否则,就会 出错。所以,所有的子程序都必须位于程序的前端 一 字节区段内,且跳转指令只 可 以从后 向前跳转。以上介绍 的几个编程注意事项都是笔者在实际应用 中所遇到 问题的总结,希望能对大家有所帮助。参考文 献武锋 系列单片机的开发应用技术 北京 北京航空航天大学 出版社,作者简介 王美清 硕 士 毕业于北京航空航天大学制造工程系 现任北京航空航天大学机械制造及 自动化学院讲师从事控制与检测,机 电一体化及数控技术方面的研究与 开发收稿 日期接第 页 友好方便的人机界面是整个系统能够长期稳定运行 的重要保证。面 向对象 的丰富的可视化编程方法为界面的设计提供了 良好方便的手段本系统开发了一系列 图形化显示界面和操作界面,系统能以流程图、趋势显示 图、棒图等多种方式 向操作人员报告系统的运行状态、参数报警等情况。操作人员也可及时将控制器参数和分析数据方便地通过对话框输入。图、分别给 出本系统部分人机界面用户接 口用户接 口 提供二种方式,一种是静态连接方式 即 函数型,这种方式用户优化程序直接 由 开发,然后连接编译生成。另一种是动态连接方式即动态连接库 型,用户优化程序可 以由 各种 开 发工 具 开 发 如、、 、等。目前后 种连接方式 比较简单方 便,用户优化程序无需和 系统连接编译,可独立 生成。技术创新结 束语·⋯· ·· ·⋯指令字复陈为 ’ 匕一 ‘‘本系统应用 面 向对象 的设计方法,人机界面采用 图形化界面达到 了功能明确、操作和显示一致,界面具有所见即所得功能 系统 的宽容性、美观性、可控性都达到 比较好 的效果。用户优化控制采用该集成软件平台可大大缩短系统开发周期。可望在炼油化工过程优化控制中,如常压塔优化控制系统、减压塔优化控制系统、催化裂化优化控制系统得 到广泛应用。参考文献王常力,罗安,集散型控制系统选型与应用,清华大学出版社,著, ·程序员指南,科学 出版社,著,语言参考手册,科学出版社,作者简介 包键,女,年 出生,毕业于华东理工 大学,工程硕士,现杭州 电子工业学 院计算机科学与技术系讲师,从事计算机教学与计算机控制方面的科研工作。图 指令四、结论图 或修改 指令刀一牛 元 年 邮局仃阅号一刀· ·德国墓乘房尘李厉永乏防廖耘涛宜 邻 左

计其机优化控制系挽集成软件平台的研究

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/13093/%e8%ae%a1%e7%ae%97%e6%9c%ba%e4%bc%98%e5%8c%96%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e9%9b%86%e6%88%90%e8%bd%af%e4%bb%b6%e5%b9%b3%e5%8f%b0%e7%9a%84%e7%a0%94%e7%a9%b6.pdf?sequence=1&isAllowed=y

计其机优化控制系挽集成软件平台的研究

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