Android理念下工业控制管控软件之设计和开发.docVIP

　　Android理念下工业控制管控软件之设计和开发 --第一章绪论 1.1引言 随着国民经济飞速发展，我国流程工业得到了长足的发展。流程工业自动化程度越来越高，类似于集散控制系统DCS (Distributed Control System)、现场总线控制系统FCS(Field bus Control System)等工业控制系统被广泛的应用于工业现场，用来提升生产过程的效率和安全性⑴。在流程工业中，由于工艺流程繁多，生产过程连续，用料量大，涉及现场分布广泛等因素[2]，现场操作人员通常需要能够非常直观的获取工业现场的实时数据和流程状况，同时还需要及时准确的得到异常状况的报警通知以作出相应的对策，保障人员和财产的安全，还有可能需要查看往期生产的报表数据进行分析等。工业控制系统的监控软件正是基于以上的一些需求提出。它为现场操作人员带来一个完全可视化的生产过程，能够有效指导和监视生产过程，保证生产的安全性和可控性的[4]。工业控制系统的监控软件又称监运组态软件，译自英文SCADA(Supervision Control and Data Aquisition),它是整个工业控制系统极其重要的一个部分。图1.1显示了工业控制系统监控软件在整个企业自动化信息化平台中的作用和层次。控制系统监控软件通常位于整个控制系统的最上层，向下它负责与实时数据库服务器以及各个节点的控制器进行数据通讯，同时向上它将整个工业过程可视化的呈现给现场人员。 1.2课题研究背景及意义 本文所涉及到的监控软件是指数据采集与过程控制的专用软件，该软件主要应用于工业自动控制系统中的监控层，能够通过灵活的组态方式，帮助用户快速构建工业自动控制系统监控的功能。近年来，控制系统监控软件的技术和产品都已趋于成熟，并逐渐形成了一系列的实际标准但是传统的控制系统监控上位机软件一般运行于PC机端，现场监控人员需要固定在中心监控室中进行查看操作，给工作人员带来了较大的不便，没有真正的解放人力，做到以人为本。同时在传统工业现场中设备维护与调试一般需要用对讲机实现现场操作人员与中心控制室的通讯和信息交换，这提高了设备维护巡检的难度。而在某些重要的工业现场如燃气、油站对设备的防火等级都有严格的规定[6]，传统的PC机与笔记本不能被带入现场，这样进一步提高了改进维护方式的难度。基于上述缺点可以看出监控软件移动化的需求越来越大，在可以预见的未来移动化将逐渐成为工业控制系统发展的方向。同时以iOS和Android平台为代表的智能移动终端迅速发展，为工业控制系统监控软件的革新提供了技术保证。特别是Google公司于2007年推出的新一代移动通信平台Android系统它拥有更加先进的硬件和软件架构，提供极其丰富的应用层API，支持多种无线通信方式，支持强大的硬件配置，并且源码开放。基于Android系统的应用程序如雨后春夢般的成长，据统计Android中的应用程序巳经超过100万各种应用程序涉及了生活中的方方面面，为生活带来了极大的便利，掀起了一股移动互联网的浪潮。计算移动化正在慢慢成为了现实，移动智能设备巳挤身于重要的通用计算平台行列，如图1.2所示。 作为课题的研究和探索，将移动计算技术和移动互联技术应用于传统的工业控制领域是一次非常有意思的尝试。在移动平台上开发的工业控制系统监控软件能够让现场操作人艮不拘于中心监控室而随时随地都能够监控工业过程，从而最大程度的提高工作的效率和成本。由于Androici系统的开源能够降低开发的门概和成本，相对于其他的封闭的操作系统，其研究价值和意义更大。因此作为目前市场占有率极大的开源Android操作系统自然成为了本文首选的应用平台。本文正是基于以上的各种背景因素提出，目的是通过在Android操作系统中开发移动式的工业控制监控软件，为工业现场的操作人员带来便利，同时开发基于移动计算特质的传统基于PC端监控软件所不能完成的功能。 第二章移动监控软件系统结构设计 本章介绍移动监控软件的系统结构，由于在Android平台上实现本系统，因此首先必须先了解Android系统的总体架构和基本开发方法。接着再对移动监控软件的需求和设计难点进行分析。如果想要设计一个良好的移动监控软件系统，必须了解传统监控软件的总体系统结构，因此给出传统监控软件的网络拓扑结构图，并单独对其中的控制器部分、服务端部分进行分析。最后结合传统工业控制监控软件系统结构和移动监控软件的需求，设计出移动监控软件系统解决方案。 2.1 Android总体架构简介 Google公司于2007年底发布的开源操作系统Android是新一代移动通信平台，它拥有更加先进的硬件和软件架构，提供极其丰富的应用层API,支持多种无线通信方式，支持强大的硬件配置。如今已经发布至4.1版本系统Android系统是基于Li