山东大学硕士学位论文摘要本课题中介绍的新型D C S ，指的是基于工业以太网和现场总线技术的新型控制系统，它是山东省科技厅的一个重大科研攻关项目新型D C S 在软硬件方面都有很多优点，从具体功能和技术实现角度分析，同时运用模块化思想，其专用组态软件可被划分成若干模块，而具有仿真功能的控制组态软件是其中一个重要组成模块，用来完成在新型D C S 主控模块中运行的控制策略的组态、仿真及实际运行监控传统的控制组态软件只能进行控制策略的组态，不具有仿真功能而本文介绍的新型D C S 控制组态及仿真软件做了改进，不仅可以供技术人员进行控制策略组态，还可以提供给操作人员进行仿真培训只要使其控制组态的模式和现场模式保持一致，就可以进行仿真调试，而不必在实际的D C S 控制室进行试验，这样可以达到减少投资、降低或避免工艺投放风险的目的根据开发的实际需求，采用面向对象( O O P ) 的程序设计方法，在W i n d o w s2 0 0 0 平台下，利用M i c r o s o f tV i s u a lC + + 6 ．0 ，完成了针对此新型D C S 控制策略组态和仿真的控制组态软件的设计。
本文首先介绍了课题的研究背景和意义，分析了基于工业以太网和C A N 总线的新型D C S 系统的体系结构，接着分析了系统专用组态软件的模块化结构以及控制组态软件的系统结构和分布式架构，并确定了本系统软件开发的模型为螺旋模型根据系统组态的人性化要求，提出了基于I E C 6 1 1 3 1 ．3 标准中功能块图编程语言的组态环境设计和工程化管理的方案，并利用V i s u a lC + + 的多文档／视结构，实现了可视化组态环境根据面向对象和模块化的设计思想，抽象出了控制组态各种相关对象的类定义介绍了对工厂模式的使用，以及利用有向图拓扑、改进的J o h n s o n 算法和D A G 排序算法完成对算法功能模块的排序采用动态链接库技术( D L L ) 实现了对用户二次开发功能的支持本文详细说明了系统所设计的仿真功能的实现方法控制组态软件以统一的实时数据通信接口与整个组态软件交互使用多线程机制实现仿真算法调度文中还详述了用以建立被控对象数学模型的多种基本算法功能模块的仿真算法实山东大学硕士学位论文现原理具体介绍了实际运行、与主控模块之间的通信机制，并创造性的提出了修改控制策略的一种实现方法。
通过仿真测试，并与M a t l a b 的仿真结果进行对比，验证了仿真结果的准确性，表明本文提出的设计方案和实现方法是正确可行的在水箱液位控制系统中的实际应用也取得了很好的效果，可见本系统具有很好的实际应用价值最后对下一步工作进行了展望关键字：控制组态；仿真；I E C 6 11 3 1 ．3 ：改进的J o h n s o n 算法；二次开发n山东大学硕士学位论文A B S T R A C TN e wD C S ( D i s t r i b u t e dC o n t r o lS y s t e m ) m e n t i o n e di n t h i sp r o j e c ti san e wc o n t r o ls y s t e mb a s e do ni n d u s t r i a lE t h e m e ta n dF i e l d b u s ，w h i c hi sam a j o rs c i e n t i f i cr e s e a r c hp r o j e c tf r o mD e p a r t m e n to fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yi nS h a n d o n gP r o v i n c e ．I th a sm a n ya d v a n t a g e si nb o t hh a r d w a r ea n ds o f t w a r e ．C o n s i d e r i n gs p e c i f i cf u n c t i o n sa n dt e c h n i c a lr e a l i z a t i o n ，c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ec a nb ed i v i d e di n t os e v e r a lm o d u l e sb a s e do nm o d u l a r i z a t i o nm e t h o d ．C o n t r o lc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ew i t l lt h ef u n c t i o no fs y s t e ms i m u l a t i o ni sa l li m p o r t a n tp a r ta m o n gt h e s em o d u l e s ．I tC a nr e a l i z ec o n f i g u r a t i o n , s i m u l a t i o na n dr e a l - t i m er u nm o n i t o r i n go fc o n t r o ls t r a t e g i e sw h i c hr u ni nn e wD C S ’Sf i e l dc o n t r o ls t a t i o n ．T r a d i t i o n a lc o n t r o lc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r eC a nc o n f i g u r a t ec o n t r o ls t r a t e g i e s ，b u tC a n ’ts i m u l a t et h e s es t r a t e g i e s ．N e wD C S ’Sc o n t r o lc o n f i g u r a t i o na n di t ss i m u l a t i o ns o f t w a r ei n t r o d u c e di nt h i sp r o j e c tm a k e ss o m ei m p r o v e m e n t s ．I tC a nb eu s e dt oc o n f i g u r a t ec o n t r o ls t r a t e g i e sb ye n g i n e e r s ，a n di ta l s oC a np r o v i d eo p e r a t o r s 晰t l ls i m u l a t i o nt r a i n i n g ．I no r d e rt os i m u l a t ec o n t r o ls t r a t e g i e s ，c o n f i g u r a t i o nm o d em u s tb ei d e n t i c a l 而mf i e l do p e r a t i n gm o d e ．A sar e s u l t ，f i e l d w o r ka n dd e b u g g i n gc a nb er e a l i z e db ym e a n so fs i m u l a t i o ns o f t w a r e ．I n v e s t m e n t sc a r lb er e d u c e d ，a n ds o m er i s k so fp r o d u c t i o nC a nb ea v o i d e d ．T om e e tr e q u i r e m e n t so fs o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，O b j e c t - O r i e n t e dP r o g r a m m i n g( O O P ) i su s e da sp r o g r a md e s i g nm e t h o d ．O nt h ep l a t f o r mo fW i n d o w s2 0 0 0 ，n e wD C S ’sc o n t r o lc o n f i g u r a t i o na n di t ss i m u l a t i o ns o f t w a r ei sr e a l i z e di nM i c r o s o f tV i s u a lC H6 ．O ．B a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h i sp r o j e c ta r ei n t r o d u c e di n t h i sp a p e r , a n da r c h i t e c t u r eo fn e wD C Sb a s e do ni n d u s t r i a lE t h e r n e ta n dF i e l d b u si Sa l s oi n t r o d u c e d ．T h e n ，m o d u l a r i z a t i o n ，s y s t e ms t r u c t u r ea n dd i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r ea r ea n a l y z e di nd e t a i l ．S p i r a lM o d e l ( S M ) i sa d o p t e dt ob et h em o d e lo fs o f t w a r ed e v e l o p m e n t ．C o n s i d e r i n gc o n f i g u r a t i o ns o f t ' w a r er e q u i r e m e n t s ，t h i ss y s t e ma d o p t e sF u n c t i o nB l o c kD i a g r a mw h i c hi so n eo ft h ef i v eI E C 61131 - 3s t a n d a r dl a n g u a g e st oa c h i e v eI I I山东大学硕士学位论文c o n f i g u r a t i o ne n v i r o n m e n td e s i g na n dp r o j e c t sm a n a g e m e n t , t h e nu s eM D Ia r c h i t e c t u r eo fV i s u a lC + + t oi m p l e m e n tv i s u a lc o n f i g u r a t i o ne n v i r o n m e n t ．T h ed e f i n i t i o n so fs e v e r a lr e l a t i o n a lc l a s s e sa r ea b s t r a c t e da c c o r d i n gt oO b j e c t ·O r i e n t e dP r o g r a m m i n ga n dm o d u l a rd e s i g np h i l o s o p h y ．T h ep a p e rg i v e sav e r yd e t a i l e di n t r o d u c t i o nt Ot h ei m p o r t a n tt o p i 。