组态监控软件的嵌入式运行时设计与实现

组态监控软件的嵌入式运行时设计与实现

李凡程燕玉山江·阿布都卡地尔

关键词：组态监控软件；嵌入式；设计与实现

引言：现阶段，在现代化工业社会背景下，嵌入式系统进入到高速增长阶段，用户和各大厂家对该系统的需求量激增，大部分工业组态软件都是在PC平台的基础上产生。从整体来看，国外组态软件的功能性较强，但是价格十分昂贵，而国产组态软件由于受到人力、物力、技术等多方面的限制，与国外产品之间存在较大差距。对此，本文设计出一种嵌入式组态软件结构，使上述问题得到妥善解决。

1.嵌入式运行时的设计

在对组态监控软件的嵌入式运行进行设计的过程中，主要包括数据处理流程、软件程序设计、体系框架构建等几个步骤，具体设计内容如下。

1.1数据处理流程

嵌入式组态软件中的文件来源为上位机，组态工程开始正式运行，通信模块负责采集各项现场中的实时信息，由协议组态按照用户所选的类型对采集到的信息进行解析，并且将其传送到数据池当中。图形界面模块的主要作用为接收数据池中的信息，然后绘制成曲线图。组态模块将用户的指令进行打包，由通信模块发送出来传送给外围设备，改设备按照控制命令进行操作。综上，嵌入式组态不但能够使用户对设备工作情况进行有效监视，还能够对设备的运行进行控制。

1.2软件程序的设计

在嵌入式软件中，程序设计方面强调的是要面向对象，这在软件设计历史中具有里程碑意义。这种设计以对象建模为基础，不但能够与输入、输出数据结构相结合，还能够对各类对象结构进行展示，属于一种新型的软件设计思想，主要的设计特征包括以下几个方面。

（1）封装性。将属性与方法均在同一对象行为中展现，使对象属性的改变只能够使用同一个方法来实现。将类机制应用其中，能够实现对功能相似对象的全面描述。

（2）多态性。对于不同的对象来说，在对相同信息进行接收时可以采用不同的行为，在这一特性的支持下，用户可以将常规信息进行发送，但是对于一些隐藏的细节对象却无法实现。

（3）继承性。在面向对象的设计中，由其中某个现有的类衍生出其他类，并且通过层次结构将这些类组织起来。现有的类被称为是基类，后期衍生出的类被称为是派生类[1]。

1.3体系框架设计

1.3.1MVC架构

MVC架构主要是指模型—视图—控制器的设计模式，首先，用户的请求被发送到控制器中，由其选择相应的模型进行处理，然后被选中的模型需要对用户请求进行处理以后，将数据返回，最终控制器采用相应的视图格式化模型，通过界面将内容呈现到用户面前。在嵌入式运行时中，视图层属于图形组态界面，并且将其划分为两种，即“持久化层”与“业务层”。其中，“业务层”的主要功能为进行数据解析，也就是按照相关协议对数据信息进行翻译，使其成为用户能够理解的格式；而“持久化层”能够对对象进行监控，实现数据间的交互。

1.3.2Facade模式

Facade属于结构型模式，组件与用户之间存在许多复杂的子系统，并且产生大量的耦合，这些耦合量的增加将会阻碍系统的优化与程序的正常使用，因此面临着较大的困难。而Facade模式将能够使此类问题得到良好妥善的解决。对于Facade模式的原理主要为：通过客户程序将其启动，然后带动相关子系统运行，利用接口的利用便能够实现系统功能的发挥，该接口属于高层接口，能够便于使用，并且使子系统中的复杂性得到有效克服。在嵌入式运行时，架构中的三层均可以被看作是子系统，包括视图、模型与控制器，三者之间具有较强的依赖性，且都可以通过Facade对其关系进行简化，使其实施效果得到进一步增强。

2.嵌入式运行时的实现

2.1组态参数配置

组态参数能够在多样化的开发与运行环境中传递，主要借助磁盘文件、共享内存等载体，本文针对嵌入式组态软件的研究中，由于开发与运行环境属于相互独立的状态，因此采用磁盘文件实现组态参数的传递。在Windows平台中，通常采用文本文件与二进制文件两种格式，其内容只有通过特定软件的方式来解析，不支持直接浏览，但是在二进制基础上的计算机，将能够对文件信息进行直接读取。另外，如若两种组态软件均采用文本文件的方式对参数进行记录，则前者采用1来代表变量数据，后者采用0代表变量数据，这将在解析中产生了分歧。因此，应根据不同的组态要求，对组态参数进行区分[2]。

2.2XML文件解析

对控件与位图信息进行采集以后，需要通过文件解析的方式使其变成可用内容。而XML文件解析则是将XML中的位图信息、空间类型等筛选出来，利用XML对模块信息进行读取，并用此类将全部的信息变量进行存储，为后续的资源验证提供信息支持。

2.3XML标记语言

XML在数据交换中具有十分重要的作用，将其应用到Web当中能够实现应用与用户之间的数据交换。另外，其具有较强的灵活性，在数据结构设计方面良好，有利于获取金融数据，并且将其格式化后以Email的形式进行发送。其主要表现形式为：（1）结构描述，适用于深层次的嵌套表达，对复杂文档数据进行充分描述，尤其是关联性较强的数据。（2）扩展性，支持用户自己定义标签，对数据语义进行确切的描述。（3）有效确认机制，对描述数据的正确性进行确认。

结论：综上所述，本文主要对组态监控软件进行分析，并且对嵌入式设计与实现加以阐述。首先，与实际情况相结合进行程序设计，然后对嵌入式运行时结构框架进行分析，并且制定出明确的设计目标，使其满足整体功能需求，最后在软件设计模式的基础上，对嵌入式运行时的实现进行研究，以此来促进软件的健康可持续运行。

参考文献：

[1]肖梦頔.风力发电组态监控软件设计时的研究与实现[D].电子科技大学,2015.

[2]赖于树.基于嵌入式的控制策略组态及监控组态技术研究[D].电子科技大学,2016.