组态软件图形组态模块和数据库访问模块设计与实现

摘要

为了克服传统工业控制软件柔性差、开发周期长、不易维护、重复使用率低且价格昂贵等缺点，本文研究监控组态软件的关键技术，在Windows环境下，以VC7.0作为主要开发工具，完成了其中图形组态模块、数据采集存储模块、数据存储模块的设计与实现。 本文采用设计模式中工厂模式来设计组态软件图形组态模块。设计模式是面向对象技术的实际应用。在实际软件项目中，工厂模式(FactoryMethod)是应用最广泛的设计模式。工厂模式定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂模式的应用使本系统的结构精巧简洁、易于理解。在以后维护中，很容易找到需要修改的地方，减少了维护的工作量。在需要添加新增功能时，也只需编写新的功能的代码，而不用去修改以前的逻辑，减少了新添加功能时带来的工作量。本文就图元的创建、保存、修改、绘图界面闪烁等项目中遇到的基本问题进行了详尽描述。 数据采集模块收集数据处理单元通过以太网发送上来的实时数据，只在运行状态时运行。它采集工业实时数据，放入内存以供View模块访问，如实时趋势。数据采集模块利用共享“内存映像文件”即FileMapping技术，解决组态软件与下位机数据处理单元的交互通信问题。数据采集模块还对采集来的数据按照历史库、SOE、报警等业务逻辑进行处理。 本文引入数据库缓冲访问技术，解决数据库访问慢和缓冲数据。数据库缓冲访问是通过多个进程可访问的队列来实现的。该队列利用内存映像文件实现，由于该队列有几个不同的线程会同时访问，本论文采用Windows内核对象：互斥量、信标实现同步。需要访问数据库的进程将数据库访问请求放入队列中，由另一个数据库访问模块进行实际的读取数据操作。该技术的应用，提高了数据库访问速度，提高了本系统可采集点的数目，可达到4万个点的采集。

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第一章绪论

1.1监控组态软件简介

1.2组态软件在监控系统中的地位

1.3课题来源

1.4课题所研究的主要内容

1.5本章小结

第二章图形组态模块设计

2.1图形组态模块的功能

2.2图形组态设计思想

2.2.1目前通用的图形设计方法

2.2.2面向对象设计思想

2.3图形组态系统的设计

2.3.1工厂模式

2.3.2基于工厂模式的类设计

2.4图形组态模块的实现

2.4.1基本图元分类

2.4.2图形元素类的实现

2.4.3图元的保存

2.4.4图元的创建

2.4.5典型图元编辑操作实现

2.4.6图形组合和分解

2.4.7图形对象拾取判断

2.4.8绘图界面闪烁处理

2.5动画连接模块的实现

2.5.1动画连接概述

2.5.1动画连接组态的实现

2.6工程浏览器模块

2.7本章小结

第三章数据存储模块设计

3.1数据存储模块整体架构

3.2组态软件中需要存放在数据库中的数据

3.3本系统对数据库的性能要求

3.4 Berkeley DB数据库介绍

3.5本章小结

第四章数据采集模块设计

4.1数据采集模块整体架构

4.2 Windows网络编程介绍

4.3数据采集模块实现

4.4采集模块与分散控制站通信数据

4.5事故追忆、Sequence Of Event、报警处理

4.5.1事故追忆

4.5.2 SOE处理

4.5.3报警处理

4.6本章小结

第五章数据库访问模块设计与实现

5.1进(线)程间通信及同步互斥

5.1.1 Windows内核对象

5.1.2 Win32中进程间通信

5.1.3进(线)程间的同步互斥

5.2数据库缓冲访问设计思想

5.3生产者-消费者模型

5.4多进程同步访问队列的实现

5.4.1多线程同步访问队列

5.4.2内存映射文件实现

5.5数据库访问模块测试

5.5.1硬件环境

5.5.2软件环境

5.5.3测试结果

5.6本章小结

第六章结论和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果