开放式工业自动化控制系统的软件框架
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
开放式工业自动化控制系统的软件框架
2282007,43(13)ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用
开放式工业自动化控制系统的软件框架
易凡,徐华,王家廒,贾培发
YIFan1,2XUHua1,2WANGJia—xin1,2JIAPei—fa,
1.清华大学智能技术与系统国家重点实验室.北京100084
2.清华大学计算机科学与技术系,北京100084
1.StateKeyLabofIntelligentTechnologyandSystems,TsinghuaUniversity,Beijing10008 4,China
2.DepartmentofComputerScienceandTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084, China
E-mail:yi-f04@.an
YIFan,XUHua,WANGJia—xin,etal?Softwareframeworkofopencontrolsystemsforindustrialautomation?Computer EngineeringandApplications,2007,43(13):228-232.
Abstract:Thispaperproposesasoftwareframeworkofopencontrolsystemsforindustrialaut omation,OCSIAsoftwareframework
forshort,whichhashierarchicalarchitectureandcomprisesbasedrivelayer,corecontrollaye randsupervisoryapplicationlayer
frombottomtotop.Basedrivelayerisresponsiblefordirectdrivingphysicaldevicesofvariou skindsofinterfacetypesincluding
serialport,parallelportandfieldbus,and,providestoptwolayerswithHardwareIndependent Interfaceintheformofchannels
asadataserver.Corecontrollayerachievesindirectcontrolofphysicaldevicesbycommunica tingwithbasedriverlayerthrough
channels,monitorssystemstatusesinread—timemodeandpostsalarminform~iontosupervisoryapplicationlayerwhenan
exceptionalstatusOCCUrs.Supervisoryapplicationlayerprovidesinteractiveinterfacesbe tweensystemsupervisorandsystem, facilitatessystemsupervisortosuperviseandcontrolthewholesysteminreal-timemode.The correctnessandfeasibilityofOCSIA softwareframeworkisvalidatedbydesigningandimplementinganinstancemodelofatransf ercontrolsystem.
Keywords:opencontrolsystems;softwareframework;industrialautomation
摘要:提出了一种用于工业自动化领域的开放式控制系统软件框架.简称OCSIA 软件框架.OCSIA软件框架具有层次化结构,
从低到高依次是基础驱动层,核心控制层和监管应用层.基础驱动层负责直接驱动包括串口,并口,现场总线等各种接口类型的物
理设备.并作为数据服务器.以通道的形式向上层提供硬件无关接口.核心控制层通过通道与基础驱动层通信,实现对物理设备的
间接控制:并实时监测系统状态,在系统状态发生异常时,向监管应用层发送报警信息.监管应用层提供系统监管人员与系统的交
互接口.方便系统监管人员对系统运行环境的实时监视和控制.通过设计和实现一个传输控制系统的实例模型验证了OCSIA软
件框架的正确性和可行性.
关键词:开放式控制系统;软件框架;工业自动化
文章编号:1002—8331(2007)13—0228—05文献标识码:A中图分类号:TP3l1
1引言
我国正在走一条"以工业化带动信息化.以信息化促进工
业化"的新型工业化道路.快速发展的信息技术在工业中的广
泛应用能够显着提高工业生产的效率和效益.更快,更好地促
进工业的现代化建设.
工业自动化是工业信息化建设中的一个重要方面,自动化
控制系统是自动化硬件设备和自动化软件系统的总称.由于世
界上不同设备供应商提供的硬件设备纷繁复杂.有些甚至不相
兼容.如何构建一个软件系统来有效集成工业自动化系统中所
需的各种硬件设备成为一个关键问题.开放式控制系统l1_,包
括四个特性:可扩展性,互操作性,可移植性和可伸缩性,能够
较好解决上述问题.
在开放式控制系统的研究中,影响较大的包括美国的O.
MAC,日本的OSEC和欧洲的OSACA.其中,欧洲OSACAm是
用于FA系统的一种参考平台.PC—ORC[1是基于OSACA参考
模型提出的一种开放式机器人控制系统参考平台,包括硬件平
台,操作系统模块和应用软件模块三个层次,并在应用软件模
块中根据功能不同,进一步细分出管理模块,应用编程接口模
块和网络模块三个子组件.RT0CH是基于OSACA参考平台和
PC—ORC参考模型提出的一种基于RTLinux的开放式控制系
统.整个系统采用层次化,模块化设计,结构清晰,便于二次开
发.具有开放式控制系统的多种特性.
随着信息技术的快速革新,一些标准化技术已经应用到开
放式工厂自动化系统的构建中.其中包括Linux开放源码操作
系统,面向对象软件工程,平台无关的Java编程语言,基于
Web的信息发布等,以及其他一些规范和标准,如SQL语言方
便了数据的存储,查询和管理,OPC(OLEforProcessContro1)
和XML语言使得系统中不同应用程序间可以正确地交互,现
场总线技术方便了智能现场设备间的快速互联和通信.Mi.
和C#语言也为这一领域带来了新的机遇[61.
易凡,徐华,王家廒,等:开放式工业自动化控制系统的软件框架2007,43(13)229 以RTOC~为参考.本文提出了一种具有层次化结构的开
放式工业自动化控制系统OCSIA(OpenControlSystemsfor IndustrialAutomation)的软件框架.这个软件框架具有基础驱
动层,核心控制层和监管应用层三个层次,能够为工业自动化
控制系统的开发提供一个良好的框架支持.本文第2部分简要
介绍面向对象方法学,设计模式和框架,第3部分概述这一层