3.6现场总线控制系统软件结构

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创建对象的程序称为客户应用程序,它可以
接受、显示和存储对象。客户应用程序能够 接受、指向、显示和存储由OLE服务器程序创 建的对象(这些对象本身可包含各种数据), 提供工具给用户激活和操作对象,提供方法 将链接和嵌入的对象放入或移出文档,并能 在需要时激活服务器应用程序。

某些应用程序既可以是服务器应用程序,也 可以是客户应用程序,如Word、Excel等。
③温链路

温链路是一种仅仅由客户向服务器请求 的数据获得后,如服务器的数据发生了变化, 由服务器主动将变哈后的数据发送给客户, 但在通知时并不带变化后的数据,仅当客户 确认需要该数据后再将该数据传递给客户。
(5)热链路的建立过程
建立对话、请求数据、数据交换、终止对话。
3.对象的嵌入与链接(OLE)技术

响应快速、实时性强;结构紧凑、易于 裁剪和配置;开放性好、易于开发和嵌入。
2

现代软件技术
1.面向对象技术(OO) (1)结构化程序设计方法及其“危机” ①结构化程序设计方法提出的编程技术 基本思想和方法 模块和封装、数据抽象、E—R模型及数 据方法 ②主要特点 标准程序库、提高软件可重用性(重复 使用)
(1)在Word中插入Excel表格(对象)。
(2)OLE

OLE 是将不同应用软件、不同操作系统中 的对象组合程一个功能强大的新应用;可以使 得个应用程序能够紧密正确地使用另一个应用 程序的服务。因此,OLE是一种高级的进程间 通信机制。它把用户从应用程序为中心的应用 环境解脱出来,代之以文档为中心的计算环境。 在前一种环境中,完成任务的工具是单个的应 用程序,而以文档为中心的计算环境,用户能 综合使用多种程序来完成任务。

热链路:
热链路在客户向服务器请求的数据得到之后,
如服务器的数据发生了变化,而客户又希望得 到变化后的数据,这是由服务器主动将变化后 的数据发送给客户。通过一次热链对话请求, 客户可以多次从服务器获得数据。

冷链路

冷链路使一种仅仅由客户向服务器请求数 据传递的对话方式,如客户向服务器多次请求 数据,就要多次请求数据传递对话。
(3)Linux操作系统
是UNIX的兼容产品,几乎具有UNIX的优 点,同时还具有其没有的功能。 (4)Windows NT操作系统 可扩充性、可移植性、可靠性、可兼容性。 Windows NT系统模型主要包括3个部分: 客户/服务器模型、对象模型、对称多处理模 型。Windows NT的另一个特色是引入了“线 程”的概念,“线程”是比进程更小的一个 单位,它是进程内的一个执行单元和可调度 实体。同一进程中的线程是共用一个内存空 间的。采用线程的好处是更易于实现并行性。


3)两个组件技术标准
1)公共对象请求代理体系结构(CORBA)
Common
Object Request Breaker Architecture—— 对 象 管 理 组 织 ( OMG , Object Management Group);
(COM/DCOM)
2)组件对象模型/分布式组件对象模型
⑤文件管理 文件目录管理、文件存储空间管理、文件的
保护与机密、文件的使用和运行。
2.通用操作系统 (1)DOS操作系统
(2)UNIX操作系统
小型机、微型机 标准的UNIX是一个多用户、多任务、交互式
分时操作系统。就其运行的稳定性而言, UNIX操作系统远比Windows要高,其通信能力 也远比Windows NT要强,单价格非常昂贵, 通常用于大型系统。
2.计算机监控技术是一门综合技术

计算机技术(软件技术、接口技术、通 信技术、网络技术、显示技术) 自动控制技术 自动检测和传感技术

3.效益 经济效益:稳定和优化生产工艺、提高产品
质量、降低能源和原材料消耗、降低成本;
社会效益:降低劳动者的生产强度Fra Baidu bibliotek提高管
理水平。
1.2 计算机监控系统的组成
1. 计 算 机
2.
3.
4.
1.3 计算机监控系统常用软件
1.计算机操作系统
管理和控制计算机软硬件资源,并且能 为用户创造便利的工作环境的一组计算机程 序的集合。 (1)按照程序运行的调度方法,可以将操 作系统分为以下三种类型: ①顺序执行系统 ②分时操作系统 ③实时操作系统
现场总线控制系统构成原理
现场总线控制系统的硬件构成5.计算
机服务 6.数 据库 3.设备管 理系统 4.通信 系统 2.控制 系统
1.测量 系统
图1
现场总线控制系统体系结构
现场总线控制系统的软件
企业管理层
1.操作系统 2.网络管理软件 3.通信软件 4.组态软件
(数据网络)
过程监控层 (数据网络)

Component Object Model / Distributed Component Object Model—— Microsoft
(4)COM组件技术的原理及特性
COM不仅仅提供了组件之间接口的标准,还引 入了面向对象的思想。 COM组件、COM对象、COM接口之间的关系:


OLE ( Object Linking and Enbedded )是在 DDE技术的基础上发展起来的新技术。OLE的任 务不再是交换数据,而是交换完整的对象。
对象显示在Word视图中; 数据存储在Word文档中; 编辑时,双击对象,调出对象操作程序; Word能够对对象进行存储和管理,不知道 对象的数据格式。

(3)DDE应用程序分类
DDE应用程序可以分为客户应用程序和服 务器应用程序。 发起对话请求数据交换的应用程序称为 客户应用程序,响应请求的应用程序称为服 务器应用程序。 DDE有三种对话方式:热链路(Hot link)、冷链路(Cool link)和温链路 (Warm link)。

(4)DDE的三种对话方式
(2)OPC技术产生的背景 在传统的控制系统中, I/O 智能设备之间及
I/O智能设备与控制系统之间的数据通信是通 过驱动软件来实现的。加重了开发商的负担, 同时有以下弊端: 1)为特定硬件开发启动程序,采用不同的数 据交换协议,无法优化操作; 2 ) I/O 设备任何变化都会造成驱动程序不兼 容; 3)两个应用程序不能同时访问同一设备; 4)不能即插即用。

3)OLE应用程序的分类
在大多数OLE文档中,应用程序分为客户 应用程序( Client application )和服务器 应用程序(Sever application)。

能创建、编辑对象,运行对象中含有详 细数据结构的应用程序称为服务器应用程序 (或对象服务器)。当用户激活对象时,服 务器应用程序开始启动,然后用户可以编辑 和播放在服务器应用窗口内的对象。
COM规范有以下几个特性: (1) (2) (3) (4)
客户/服务其模型 语言无关性 进程透明性
应用程序级客重用性
用于过程控制的OLE(OPC)规范 (1)什么是OPC?
用于过程控制的对象链接与嵌入技术 ( OPC , OLE for Process Control ),是基 于Microsoft的COM/DCOM和Active X的技术。 包含了工业自动化应用中使用的一整套的接 口、属性和方法的标准,是把OLE应用在过程 控制中的技术。 OPC 提供了应用程序与 I/O 接 口设备之间数据通信的共同接口,而与过程 中的控制软件或装置无关。

(2)计算机操作系统的功能
①进程管理

进程是关于某个数据集合的可并发的一 次运行活动。
区别进程和程序
操作系统对进程的管理:进程的建立、终止、
挂起、激活、阻塞和唤醒。同时,操作系统 还要为运行的程序以及相关的数据分配内存 空间,并为各进程间的通信进行管理。
②作业管理 作业就是用户为完成一次事务处理而交给计

③ “软件危机”的原因和表现 ④结构化程序设计方法的缺点 可重用性差、以过程和操作为中心



2.面向对象的设计方法(OOP)
①面向对象动机本原则 ②基本思想和方法
2.动态数据交换技术(DDE)
(1)Windows数据交换方式
剪贴板、动态连接库DDL、动态数据交换 DDE(Dynamic Data Exchange)以及对象链 接与嵌入等。 (2)DDE技术 动态数据交换技术(DDE)是在Windows 系统中支持的进程间的通信机制。它是以共 享全局(Global)内存来实现数据交换的, 是Windows软件最为突出的特点之一。DDE可 以用来实现许多应用程序功能(包括:连接 实时数据、建立综合文档、执行应用程序之 间的数据查询)。
现场控制层 (控制网络)
现场总线控制系统体系结构
1
2 3
计算机监控系统的组成 现代软件技术
监控组态软件原理
1

计算机监控系统的组成
监控:

(1)狭义:系统内部操作员(运行员)站、工程师 站的功能及组成
(2)广义:计算机监控系统 硬件 软件



操作系统
现代软件技术
监控组态软件 → 操作员站、工程师站


4.嵌入式(Embedded System)操作系统
(1)嵌入式系统的定义:以应用为中心和以
计算机技术为基础,软硬件可裁剪,关切能 够适应宿主系统对其功能、可靠性、成本、 体积、和功耗地功能多方面的要求的系统。 (嵌入式系统与其监控的对象(宿主)是紧 密地为一体的系统)
(2)嵌入式操作系统的特点
(4)存储和寻址方式
OLE对象的存储和寻址方式:链接和嵌入。 嵌入是将对象的数据信息完整地放置在客户 机应用程序的过程。链接时在客户机应用程序中 存储对象的一些描述信息和过程。这些描述包括 对象文件及其路径名称,编辑这个对象的服务器 应用程序的名称等。 对于嵌入,原始对象的改变无法影响那些已 嵌入的对象,而链接方式中的对象可以不依赖于 超文本而自身发生变化,并且链接对象的应用可 以胡斯文档相对较小一些,因为链接对象只有一 个而同时被多个文档所共用。
算机的一项任务。
作业管理的任务就是为方便用户建立作业、
组织调度系统内部资源执行,并在完成任务 后将其撤消。
③存储器管理
内存分配、、地址映射、内存保护、内存扩
充。
④设备管理 按照一定的算法分配设备;控制和实现输入
输出操作,如通道程序控制、启动设备、及 时响应及处理中断信号;对输入输出缓冲区 进行管理;实现虚拟设备技术。
1.1 计算机监控系统的概念
1.定义
计算机监控是利用传感装置将被控对象中 的物理参量转换为电量,再将这些代表实际 物理参量的电量送入输入装置中转换为计算 机可识别的数字量,并且在计算机的显示装 置中以数字、图形或曲线的方式显示出来, 从而使得操作人员能够直观地而迅速地了解 被监控对象的变化过程。
特点: (1)多作业环境
实时系统的多作业、多任务而带来的并发性
和实时性,要求操作系统对资源分配具有很 强的控制和调度能力。在计算机监控系统中, 通常可以采取设立前台和后台两个作业区的 方法来解决。
(2)任务的事件驱动
基本驱动方式:事件驱动和时间驱动。
(3)中断与中断优先
实时操作系统充分利用计算机的中断功 能来改变CPU执行程序的顺序,以达到实时处 理的目的。这种总是保证优先级别最高的任 务占用CPU的方式,称为优先级别抢占式调度。 (4)同步与异步 事件分为同步事件和异步事件。 如果事件B的发生和事件A的发生有因果关系, 则它们为同步事件,同步事件驱动的任务称 为同步任务。

3.实时操作系统 主要特点:实时性强、可靠性高、稳定性好。
实时操作系统在任何时刻总是保证优先级别高
的任务占用CPU和其他资源,而且保证系统响 应的时间是可以容忍和确定的。系统对现场进 行不间断地监视,一旦有事件发生,系统就能 “实时”地做出响应。这除了靠硬件的性能来 保证之外,主要由实时操作系统的事件驱动方 式和任务调度来决定。
4.COM/DCOM (1)面向对象未解决的困难
软件开发周期长、维护困难、开放性差、 难以重用。 (2)组件技术 组件是独立于特定的程序设计语言和应 用系统,具有可重用性、能自包含的软件部 分。将一个庞大的软件分成多个模块,每个 模块保持一定的功能独立性,在协同工作的 同时,通过互相之间的接口交换信息来完成 任务,将这样的软件模块称为组件。
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