摘要：MES支撐控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)(MES-SCDP)是由開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器、監(jiān)控客戶端等構(gòu)成。
1 概 述
工業(yè)企業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，按照發(fā)展新型工業(yè)和企業(yè)信息化的要求，自動(dòng)化應(yīng)該足集管理和控制于一體的。對(duì)低層的控制而言，其控制任務(wù)主要由物理系統(tǒng)設(shè)備完成。企業(yè)信息化對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度提出了更高的要求，它包含了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP從Internet網(wǎng)上接受訂貨，由企業(yè)(工廠)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)完成產(chǎn)品生產(chǎn)直至合格產(chǎn)品出廠將產(chǎn)品送到用戶的全過(guò)程，涵蓋了從傳感器開(kāi)始到整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的全部低層控制及高層管理。
為保證整個(gè)控制過(guò)程(或系統(tǒng))中的所有有用的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息不沉淀、流失，便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)凋，加強(qiáng)對(duì)上層決策的輔助支持，需要有一個(gè)MES支撐控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)(MES Support Control & Development Platform，MES-SCDP)，它使用統(tǒng)一人機(jī)圖形用戶界面，統(tǒng)一信息平臺(tái)，從而克服“自動(dòng)化孤島”、“信息孤島”現(xiàn)象，無(wú)縫集成到管控一體化的MES系統(tǒng)中。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
MES支撐控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)(MES-SCDP)是由開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器、監(jiān)控客戶端等構(gòu)成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：
圖1 MES支撐控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)
集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE是一個(gè)類似VB、Delphi的Visual(可視化)開(kāi)發(fā)環(huán)境，里面集成了客戶端容器、腳本編輯器、眾多的客戶端控件和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器組件。其中客戶端容器包括畫(huà)面編輯器、3D畫(huà)面編輯器、報(bào)表編輯器、對(duì)話框編輯器?？蛻舳丝丶╓indows標(biāo)準(zhǔn)控件、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)模擬控件、報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析類控件。用戶通過(guò)可視化設(shè)計(jì)，可以將這些控件直接拖拽到容器上，配胃屬性、并連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控界面。
服務(wù)器組件包括數(shù)據(jù)庫(kù)組件(連接關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù))、EXCEL連接模塊、用戶認(rèn)證(實(shí)現(xiàn)用戶的安全登錄認(rèn)證)、報(bào)警模塊、日志模塊、事件記錄、OPC模塊、Modbus支持模塊、配方管理、各種現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)備的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集器等。通過(guò)對(duì)這些服務(wù)器組件的簡(jiǎn)單配置，就可以完成一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。當(dāng)用戶通過(guò)開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE完成對(duì)客戶端，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器的開(kāi)發(fā)后，開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE會(huì)將配置信息保存下來(lái)，并下載到現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。配置信息包括監(jiān)控客戶端和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器兩部分配置信息，分別供監(jiān)控客戶端和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器使用。
現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器根據(jù)開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE下載到本地的配置信息，將與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器相關(guān)的配置信息讀取到內(nèi)存，并應(yīng)用到各個(gè)組件上，接著啟動(dòng)這些組件運(yùn)行。這些組件完成各自的功能，而且相互聯(lián)系，結(jié)合在一起完成了整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器系統(tǒng)的功能。
監(jiān)控客戶端是一個(gè)ActiveX控件。當(dāng)用戶機(jī)器沒(méi)有安裝該控件時(shí)，如果用戶瀏覽器連接到現(xiàn)場(chǎng)眼務(wù)器，則瀏覽器會(huì)自行下載到用戶機(jī)器。當(dāng)用戶瀏覽器連接到現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器會(huì)對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證，如果認(rèn)證成功，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器會(huì)將客戶端的配置信息下載到用戶，ActiveX將這蝗信息讀入內(nèi)存，并應(yīng)用到各個(gè)客戶端界面組件。這些組件的配置信息還記錄了組件所連接的服務(wù)器數(shù)據(jù)源，因此組件又從服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)源取到本地。并以相應(yīng)的界面形式顯示到用戶面前，這樣用戶就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控了。
3 ES-SCDP系統(tǒng)IDE界面設(shè)計(jì)
3.1 三維組態(tài)
MES-SCDP系統(tǒng)不僅提供了二維組態(tài)的功能，也提供了三維組態(tài)的功能。在MES支撐控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，首次在組態(tài)軟件中引入了三維組態(tài)，這是組態(tài)軟件的一個(gè)首創(chuàng)。由于3D圖形比二維平面圖更加直觀，用戶可以從多個(gè)角度模擬查看現(xiàn)場(chǎng)情況，且隨著硬件性能的逐步提升，使3D技術(shù)在組態(tài)軟件中的運(yùn)用不僅提供了可能性，而且提供了可行性。3D有多種開(kāi)發(fā)工具包，本系統(tǒng)采用的是DirectX技術(shù)。
3.2 對(duì)象的拾取
作為IDE對(duì)象，要隨時(shí)調(diào)整界面上的元素，可以自由的拖動(dòng)元件和改變?cè)男螤?、大小等等，這就要涉及到對(duì)物體的“拾取”，即當(dāng)鼠標(biāo)選巾這個(gè)物體時(shí)，這個(gè)物體將呈現(xiàn)選中狀態(tài)。在GDI+中有Ⅸ域的概念，它用來(lái)表示一個(gè)或多個(gè)形狀。區(qū)域可包含任何形狀的幾何圖形，區(qū)域的輪廓由指定的直線或者曲線組成。
GDI+使用Region類來(lái)維護(hù)與區(qū)域相關(guān)的信息，而GDI使用區(qū)域句柄來(lái)維護(hù)區(qū)域信息。GDI+中有若十種Region類的構(gòu)造函數(shù)。其中Region(hRgn)就是使用GDI的區(qū)域?qū)ο髞?lái)創(chuàng)建新的GDI+區(qū)域。
3.3 內(nèi)置腳本編輯器
系統(tǒng)支持JScript和VB Script兩種腳本，這兩種腳本也是現(xiàn)在流行的兩種腳本語(yǔ)言。為了協(xié)助用戶寫(xiě)出風(fēng)格較好的代碼，程序中開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的編程窗口。這個(gè)腳本編程窗口具有如下一些功能：高亮顯示、事件的定位、代碼塊的折疊、支持中文腳本和自動(dòng)編程等功能。
4 MES-SCDP系統(tǒng)服務(wù)器和監(jiān)控端設(shè)計(jì)
4.1 配置文件格式的設(shè)置
MES-SCDP系統(tǒng)和通常的組態(tài)軟件一樣，需要設(shè)計(jì)一種文件格式來(lái)存儲(chǔ)配置內(nèi)容，在本系統(tǒng)中采用了XML文檔來(lái)保存系統(tǒng)的配置信息，并使用SOAP協(xié)議將XML格式的文檔從服務(wù)端傳遞到監(jiān)控端。
本系統(tǒng)中的配置信息都足用了XML文件來(lái)描述，產(chǎn)生該配置文件的界面如圖2所示，程序通過(guò)IDE環(huán)境來(lái)安排界面上的元素，并將結(jié)果記錄下來(lái)，最終形成一個(gè)配置文件，然后通過(guò)ActiveX控件將它傳遞到監(jiān)控端。
圖2 IDE編輯環(huán)境
4.2 OPC技術(shù)運(yùn)用
OPC全稱是OLE for Procees Control，它的Hj現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。OPC其基本思想是：每個(gè)硬件供應(yīng)商為其設(shè)備開(kāi)發(fā)一個(gè)通用的數(shù)據(jù)接口(即OPC Server)，供其它系統(tǒng)讀寫(xiě)信息，客戶應(yīng)用軟件也可以通過(guò)OPC規(guī)范的接口來(lái)讀寫(xiě)硬件設(shè)備的信息(作為OPC Client)。
一個(gè)OPC程序的應(yīng)用的基本結(jié)構(gòu)，一般過(guò)程如圖3描述。建立連接之后程序得到一個(gè)指向服務(wù)器對(duì)象IUnkown接口的指針;通過(guò)這個(gè)IUnkown接口，通過(guò)OueryInterface()方法可以得到其它接口的指針，從而也就可以得到一個(gè)指向服務(wù)器對(duì)象JOPCSever接口的指針。接下來(lái)就可以完成對(duì)OPC Group和OPC Item的操作;通過(guò)數(shù)據(jù)項(xiàng)的IOPCItemMgt接口指針可以調(diào)用該接口的Read()和Write()兩個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)瀆寫(xiě)項(xiàng)的數(shù)值。程序停止運(yùn)行之前，必須刪除已創(chuàng)建的OPC對(duì)象并釋放內(nèi)存。
圖3 OPC應(yīng)用程序執(zhí)行過(guò)程
4.3 COM+技術(shù)運(yùn)用
COM+是在Windows 2000上第一次發(fā)行的以COM為基礎(chǔ)的服務(wù)和技術(shù)的名稱。組態(tài)軟件需要將許多的內(nèi)容組合到一起，最終形成一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)的執(zhí)行過(guò)程。由于生成中使用到的各類儀器等的復(fù)雜性，就需要使用到組件技術(shù)將各個(gè)模塊組裝到一起來(lái)協(xié)同完成。
COM+在MES-SCDP中的應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面：
(1)激活與停用COM+實(shí)時(shí)(JIT)激活服務(wù)允許更好地使用空閑服務(wù)器資源。將組件配置為JIT激活后，COM+可在客戶端仍保持對(duì)象的當(dāng)前引用時(shí)停用該組件的實(shí)例?？蛻舳讼麓卧谠搶?duì)象上調(diào)用方法時(shí)，COM+將“實(shí)時(shí)地”以對(duì)客戶端透明的方式重新激活該對(duì)象。
(2)對(duì)象池COM+對(duì)象池服務(wù)可以避免從頭創(chuàng)建每個(gè)對(duì)象的系統(tǒng)開(kāi)銷。在激活對(duì)象時(shí)，它從池中提取;在停用對(duì)象時(shí)，它放回池中，等待下一個(gè)請(qǐng)求。
(3)松耦合事件COM+提供的松耦合事件模型支持后期綁定事件或發(fā)布服務(wù)器和訂閱服務(wù)器之間的方法調(diào)用，同時(shí)還支持事件系統(tǒng)。不用反復(fù)地輪詢服務(wù)器，事件系統(tǒng)會(huì)在信息可用時(shí)通知有關(guān)各方。
4.4 腳本引擎實(shí)現(xiàn)
腳本程序在服務(wù)器上運(yùn)行需要有一個(gè)腳本引擎來(lái)執(zhí)行，微軟提供的這個(gè)腳本引擎就是Windows腳本宿主(Windows Scripting Host，WSH)。為了在組態(tài)軟件中使用腳本，需要對(duì)腳本引擎進(jìn)行封裝。本系統(tǒng)直接封裝了程序，在程序中通過(guò)命令行調(diào)用函數(shù)來(lái)完成腳本文件的執(zhí)行，同時(shí)將腳本分為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序類JSeriptDrv和VBScriptDrv存放于組件中。
4.5 內(nèi)置Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)和ActiveX的運(yùn)用
MES-SCDP系統(tǒng)使用IE瀏覽器通過(guò)Internet或Intranet來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控、模擬等，從而解決了遠(yuǎn)程訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的需求，而且也降低了對(duì)監(jiān)控客戶端的要求。通過(guò)Internet或Intranet來(lái)監(jiān)控和模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，需要在服務(wù)端架設(shè)Web服務(wù)器并在瀏覽器里嵌入ActiveX控件來(lái)完成。
（轉(zhuǎn)載）
