計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1

第六章計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)2、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)1、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件概念

3、程序設(shè)計(jì)舉例軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，它是程序、數(shù)據(jù)及其相關(guān)文檔的完整集合；程序是按事先設(shè)計(jì)的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)，維護(hù)和使用有關(guān)的圖文材料。1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件概念

根據(jù)功能可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。

z應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件1.1計(jì)算機(jī)軟件分類系統(tǒng)軟件用來管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，并以盡可能簡(jiǎn)便的形式向用戶提供使用資源的服務(wù)，包括操作系統(tǒng)、系統(tǒng)實(shí)用程序、系統(tǒng)擴(kuò)充程序（操作系統(tǒng)的擴(kuò)充、漢化）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(gè)功能強(qiáng)、規(guī)模大的管理程序。

單用戶操作系統(tǒng)：專用于單個(gè)微機(jī)，如DOS操作系統(tǒng)。多用戶操作系統(tǒng)：專用于多個(gè)終端的主機(jī)，如UNIX多用戶操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：專用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如NOVELL、WindowsNT是網(wǎng)絡(luò)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(dòng)界面輔助軟件開發(fā)人員進(jìn)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(chǎn)效率，改善軟件產(chǎn)品的質(zhì)量等，它主要包括軟件開發(fā)工具、軟件評(píng)測(cè)工具、界面工具、轉(zhuǎn)換工具、軟件管理工具、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用問題而專門研制的軟件。主要包括科學(xué)和工程計(jì)算機(jī)軟件、文字處理軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形軟件、圖象處理軟件、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件、事務(wù)管理軟件、輔助類軟件、控制類軟件等。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件屬于應(yīng)用軟件，它主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制和管理以及企業(yè)整體生產(chǎn)的管理控制。

應(yīng)用軟件按CIMS模型結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)通常五部分組成，自底向上依次是：設(shè)備控制層：實(shí)現(xiàn)對(duì)車間各設(shè)備單獨(dú)控制，保證設(shè)備按生產(chǎn)工藝要求正常工作；過程控制層：按工藝生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)控制，選擇恰當(dāng)控制策略和方案進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使生產(chǎn)過程目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)；

計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件組成調(diào)度層：協(xié)調(diào)組織各車間、部門進(jìn)行按計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，以滿足企業(yè)市場(chǎng)要求；

管理層：對(duì)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)質(zhì)量、人員、物料等生產(chǎn)管理要素進(jìn)行管理；

決策層：根據(jù)前面各層的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持；企業(yè)長(zhǎng)期計(jì)劃決策企業(yè)生產(chǎn)最優(yōu)調(diào)度生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)全局最優(yōu)（協(xié)調(diào)）計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS工業(yè)生產(chǎn)過程過程計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件需求框圖裝置優(yōu)化層先進(jìn)控制層直接控制層局部?jī)?yōu)化先進(jìn)控制先進(jìn)控制局部?jī)?yōu)化先進(jìn)控制先進(jìn)控制先進(jìn)控制先進(jìn)控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：采集現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的數(shù)據(jù)，過程控制參數(shù)；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(jìn)行閉環(huán)控制輸出，以達(dá)到優(yōu)化控制的目的；報(bào)警監(jiān)視：處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；畫面顯示：使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來；1.2計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件功能

報(bào)表輸出：各類報(bào)表的生成和打印輸出；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)保護(hù)：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(hù)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(shù)據(jù)通信功能；數(shù)據(jù)共享：具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享；(1)控制系統(tǒng)的輸入輸出軟件

I／O接口程序I／O驅(qū)動(dòng)和調(diào)理程序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫

測(cè)控系統(tǒng)軟件的分類

關(guān)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)

對(duì)外部事件及時(shí)響應(yīng)并進(jìn)行處理的系統(tǒng)?？煞譃閷?shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)：主要用于各種類型的過程控制，對(duì)由傳感器送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)地加工處理，病根據(jù)處理結(jié)果控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：多用于實(shí)時(shí)事務(wù)處理，接收從遠(yuǎn)地終端送來的服務(wù)請(qǐng)求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)請(qǐng)求做出正確回答。數(shù)據(jù)和事務(wù)都具有定時(shí)特性或受到定時(shí)限制的數(shù)據(jù)庫。其本質(zhì)特征是定時(shí)限制，可歸納為兩類：與事務(wù)相聯(lián)的定時(shí)限制，比如“截止時(shí)間”；與數(shù)據(jù)相聯(lián)的“時(shí)間一致性”。時(shí)間一致性是作為過去的限制的一個(gè)時(shí)間窗口，引起時(shí)間一致性的原因的是：數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的狀態(tài)與外部環(huán)境中對(duì)應(yīng)實(shí)體的實(shí)際狀態(tài)要隨時(shí)一致，由事務(wù)存取的數(shù)據(jù)狀態(tài)在時(shí)間上要一致。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫RTDB(Real-TimeDataBase)(2)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)算軟件

連續(xù)運(yùn)算算法：加減法運(yùn)算、乘法運(yùn)算、除法運(yùn)算；邏輯運(yùn)算算法：如與、或、非、異或；(3)測(cè)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(tái)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(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，組態(tài)生成不同的數(shù)據(jù)實(shí)體。組態(tài)過程是針對(duì)具體應(yīng)用的要求進(jìn)行各種與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)的系統(tǒng)配置及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、控制算法、圖形、報(bào)表等的定義，使生成的系統(tǒng)滿足應(yīng)用設(shè)計(jì)的要求.

監(jiān)控組態(tài)軟件屬于監(jiān)控層級(jí)的軟件平臺(tái)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(jiǎn)捷的使用方法，同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備。測(cè)控系統(tǒng)軟件性能的主要指標(biāo)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(nèi)各種功能能否完善地協(xié)調(diào)運(yùn)行：如進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和控制輸出的同時(shí)，又能同時(shí)顯示畫面，打印管理報(bào)表和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信操作。人機(jī)接口是否良好：有豐富的畫面和報(bào)表形式，較多的操作指導(dǎo)信息。另外操作要方便、靈活。系統(tǒng)的可擴(kuò)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的作用，就是使開發(fā)出來的軟件能夠適應(yīng)并真正解決問題。設(shè)計(jì)階段拿出的結(jié)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(shè)計(jì)的目的和任務(wù)2測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)：決定軟件的總體結(jié)構(gòu)；詳細(xì)設(shè)計(jì)：決定軟件中每一模塊內(nèi)部的邏輯過程。設(shè)計(jì)的步驟抽象：抽象是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述或規(guī)范說明，包括“數(shù)據(jù)抽象”、“控制抽象”和“過程抽象”細(xì)化：實(shí)質(zhì)是分解；模塊化：是軟件設(shè)計(jì)中最古老的一條原則；信息隱藏：一個(gè)模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)與過程，應(yīng)該對(duì)沒有必要了解這些數(shù)據(jù)與過程的其它模塊隱藏起來；其他：一致性、完整性、可驗(yàn)證性等?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基本原則按適當(dāng)?shù)脑瓌t把軟件劃分為一個(gè)個(gè)較小的、相關(guān)而又相對(duì)獨(dú)立的模塊。模塊獨(dú)立性可以從兩個(gè)方面來衡量。內(nèi)聚（模塊強(qiáng)度，塊內(nèi)聯(lián)系）：模塊內(nèi)部各個(gè)部分之間的聯(lián)系；耦合（塊間聯(lián)系）：模塊和模塊之間的聯(lián)系；軟件劃分模塊時(shí)的原則：應(yīng)盡可能使塊內(nèi)聯(lián)系增強(qiáng)，塊間聯(lián)系減弱。模塊化設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)者在開始設(shè)計(jì)時(shí)就有全局觀點(diǎn)，對(duì)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(dá)到便于管理的目的為止。設(shè)計(jì)過程中的大概步驟：設(shè)計(jì)管理程序并進(jìn)行測(cè)試對(duì)每一個(gè)程序標(biāo)志進(jìn)行程序設(shè)計(jì)對(duì)最后形成的整個(gè)程序進(jìn)行測(cè)試自頂向下設(shè)計(jì)首先對(duì)最低層模塊進(jìn)行編碼、測(cè)試和調(diào)試，在這些模塊正常工作的基礎(chǔ)上，