新型DCS组态软件脚本系统的分析与开发教学内容.docx
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除山东大学硕士学位论文摘要组态软件是用于工业自动化和过程监控的应用软件,它为自动化项目提供 人机接口,实现现场总线控制系统与管理网络的互连。它的出现,为自动化工 程技术人员提供了一种采用搭积木的方式制作现场控制过程和控制界面的工 具。它能根据用户对被控对象和控制目的的要求在模块间进行任意组合,不仅 满足了被控对象的个性需求,也缩短了软件开发时间,节省了开发费用。然而,随着工业自动化水平的不断提高,人们对组态软件的开放性、可维 护性和可重用性提出了更高的要求。为组态软件提供二次开发功能成为满足上 述要求的一个重要途径,许多成功的组态系统都采用脚本技术来支持现
2、有系统 的二次开发。采用这种模式进行开发的组态系统一般情况下都将自身的一些重 要、安全的功能留给脚本,让脚本解释装置来控制并使用,实现组态软件自身 功能的重利用。从目前情况看,国内工业监控组态软件仍停留在以C或Basic语言作为脚 本的水平上,而国外虽然有采用面向对象的脚本语言,但平台间的可移植性并 不完善。本文根据工业监控组态软件的常见结构,在研究了组态软件脚本功能 现状和发展趋势的基础上,采用面向对象的JavaScript作为脚本语言并创造性地采用目前在浏览器Mozilla FireFox上用的底层引擎基于C语言的跨平台开源内核SpiderMonkey作为脚本引擎,研究开发了新型组态软件的
3、脚本模块, 更灵活、更安全地解决了组态软件的二次开发问题。本课题来源是山东省科技厅重大科研攻关项目:基于工业以太网与现场总 线技术的新型控制系统,项目编号为31400004010437。课题从设计需求到开发 完成并通过测试,历经一年多时间。本文详细阐述了基于JavaScdpt语言、SpiderMonkeyi弓l擎的新型组态软件脚 本模块的设计,分为脚本配置模块和脚本引擎模块,均采用动态链接库形式实 现,并提供了诸多接口与组态软件的其它模块衔接,完成整体系统的实时通讯。 根据软件开发模型,每个模块都进行了详细的需求分析、风险分析、设计实现和软件测试。其中脚本配置模块是为方便脚本编写而实现的配置界
4、面,根据脚 本动作的驱动事件不同,分为六种动作脚本加以实现。脚本引擎模块的作用是 一个JavaSeript脚本解释器,在实现了能够解释JavaScriptI为建对象、函数等的基此文档仅供学习和交流山东大学硕士学位论文 础上,还实现了对自定义对象和函数的支持与解释。除了能够解释正常脚本之外,引擎模块还实现了脚本预编译排错功能,保证了脚本组态的安全。在系统 的各个模块中,脚本与数据库模块之间的数据交换采用COM技术实现,与图形 界面运行环境之间实现多线程调用。通过研究设计,最终实现了组态软件运行 平台可以执行用户根据自身需要所开发的脚本代码的功能。本文最后根据软件测试规范对设计完成的脚本模块进行了
5、周密的测试, 包括单元测试和功能测试,并对整个组态软件系统进行了系统测试,使功能得 到了完善,性能得到了优化。关键词:组态软件,脚本,JavaSeript,SpiderMonkey,COM山东大学硕士学位论文 ABSTRACTConfiguration software is one kind of application software used in industrial antomarlon,process monitoring and control applications,which provides manmachine interface for the automation
6、 project and achieves interconnectionbet、een Fieldbus control system and management networkIts appearance provides a means for automation engineering personnel to implement field control process and interface by using a modular methodArbitrary combination of the modules canbe used according to the r
7、equirements of the control target and control purpose fromcustomer,which can not ordy meet different needs of the control target,but also shorten the software development time,and save development costsHowever,aS industrial automation evolves,people are raising higher exDectations of the open featur
8、es,maintainability and reusability of the configuration softwareProviding reusability for configuration software is an important way to address the problems mentioned aboveMany successful configuration software supports reusability of existing systems by script technology The important and securityr
9、elated functionalities are implemented by script in the configuration software developed by this modeThe script interprets and controls the试stnlment and implements the reusability of the functionalities of theconfiguration softwareJudging from the current situation,some domestic industrial monitorin
10、g and control configuration software still uses C or Basic language aS scriptAlthough objectoriented script language is available in foreign countries,the portabilitybetween different platforms still needs to be improvedBased on the commonstnlcnlre of the industrial monitoring,control configuration
11、software,the study of script function and development trend of configuration software,this paper developsthe script module of new generation configuration software and flexibly addresses戗le reusability of configuration software by using object-oriented JavaScript asscript language and using C langua
12、ge based,CROSS。platform and open SOurCelit山东大学硕士学位论文SpiderMonkey which is the bosom of the engine used in the browser MozillaFireFox currently as script engineThe topic is the major scientific research projects of Science and Technology Office in Shandong Province:New Control System based on Industr
13、ial Ethemet and FieldbusItem number is:3 1400004010437It took more than a year to designrequirements,development and testingThis paper thoroughly describes script module design of new generation configuration software based on JavaScript language and SpiderMonkey engine, which is divided into script
14、 configuration module and script engine moduleThey are both implemented by dynamic link library,provide many interfaces to interfacewith other modules of the configuration software and achieve real timecommunication of the whole systemEach module has a detailed requirement analysis,design,implementa
15、tion and testingThe script configuration module is designed to make the configuration easy,which is divided into six kinds of actions to implement according to the different driver incident of each actionThe script engine module acts as a JavaScript interpreter,which can interprete not only the basi
16、s of JavaScript but also the self-defined functionsIn order to guarantee the safety of script,the script engine module provides a function of precompilerOf all the modules within the system,the script uses COM technology to implement the data exchange with library module and multithreading is also i
17、mplemented between different running modulesThrough research and design of the author,the functionality that the configuration software platform running the customized script from customer is eventually realizedFinally,in according with the software testing norms,tffxs paper also conducts thorough t
18、ests,which includes unit test,functional test and performance test to improve the functionality and optimize the performance of the script modulesKEY WORDS:Configuration Software,Script,JavaScript,SpiderMonkey,COMIV原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下, 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的
19、科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:二盈牟 El期:2盟壁幽a关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论 文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)I论文作者签名:幺蒸导师签名: m锈UV山东大学硕士学位论文第1章绪论 11课题的研究背景及意义本课题是山东省科技厅重大科研攻
20、关项目“基于工业以太网与现场总线技术 的新型控制系统的一个子课题,项目编号为31400004010437。集散控制系统英文简写DCS(Distributed Control System),是相对于集中 式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础之 上发展、演变而来的,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显 示(CRT)和控制(Contr01)4C技术。其基本思想是“分散控制、集中操作、 分级管理、配置灵活、组态方便”。特点可以概括为:实现分散控制,使危险 分散;集中监视操作,便于科学管理;采用图像显示,完善人机功能;控制范 围扩展,能
21、在线进行系统组态和参数设置;采用数据通信和分块控制,减少现 场配线;应用自诊断技术及冗余结构,提高系统可靠性;采用面向控制的语言, 操作使用简单方便【l】。尽管市场上DCS系统技术相对比较成熟,但是仍然存在通信技术落后、分 散程度不高等问题【2】,而且随着计算机和现场总线等相关技术的迅速发展,新型 集散控制系统的推出成为必然。作为集散控制系统软件平台出现的组态软件,主要用于对工业生产过程实现 监视和控制,包括工业生产的人机界面监控、实时控制、开放的数据接口、通信 联网和实时数据库等方面内容【31。它不仅可以提高监控系统的可靠性和稳定性, 同时还能大大的缩短程序开发周期,提高效率,且维护简单方便
22、。目前组态软件 的国内市场主要是由国外知名企业产品占领,系统运行稳定可靠但价格昂贵,对 于中小型企业来说,难以接受。鉴于此,本项目研究国外组态软件的最新发展状 况,目标定位在中小型DCS组态软件上,使其在通用性、开放性、集成性、可 扩展性和可移植性上有自己的特色,以满足中小型企业的需要,提高工业生产的 自动化水平。因此,该项目具有很好的理论研究价值和实际意义,具有广阔的市 场潜力和经济效益。本课题作为“基于工业以太网与现场总线技术的新型控制系统”项目的子课山东大学硕士学位论文 题,在研究了新型DCS组态软件的基础上,深入研究了组态软件脚本功能,开发设计了新型DCS组态软件的脚本模块,从而使系统
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