工控软件设计中的复用技术研究_贾宏宇
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贾宏宇,博士研究生,现在主要的研究方向为自动控制理论的应用,DCS 、FCS 、CIMS 以及异地制造系统和监控软件的体系结构、设计方法、总体规划和仿真应用。
施仁,西安交通大学自动控制系教授、博导,现在主要研究方向为自动控制理论的应用,DCS 、FCS 、CI MS 以及异地制造系统的理论研究与设计实现。
收稿日期:1998-05-13第16卷 第3期计 算 机 仿 真1999年7月过程自动化仿真系统贾宏宇 施 仁(西安交通大学自动控制系,710049)摘要 介绍了作者研制成功并投入实际应用的一套易扩展、易移植、开放性的过程自动化仿真系统,该仿真系统包含了从过程自动化模型对象的生成到运行的各个环节,为灵活、方便、有效地进行生产过程自动化的操作培训和仿真研究提供了一套先进实用的工具。
文章就该仿真系统的体系结构、性能特征、设计原理和经济效益等方面进行了分析。
关键词 过程自动化 仿真 面向对象1 前言随着生产的发展和自动化程度的提高,对操作人员和管理人员的要求越来越高,如何有效地进行岗前培训,降低生产过程中的事故发生率,提高对意外事故的应变处理能力,成了生产发展的一个重要问题。
另一方面,由于生产规模的扩大和复杂程度的提高,对系统安全经济运行指标和性能要求的提高,需要工程师对系统进行深入研究,然而由于在实际的生产过程中不可能做过多的实验,因此建立数学模型进行仿真研究就成为了重要的研究手段。
本仿真系统的研制与开发就是为了解决上述两个问题,给过程自动化中的操作培训和仿真研究提供一套先进实用的工具。
2 仿真系统的体系结构:本仿真系统硬件平台的基本配置为486以上的微型计算机,并配有4M 以上内存及显示器、打印机和键盘等外设;另外支持鼠标、触摸屏等辅助设备。
为了具有良好的仿真效果,本系统具有过程控制系统的所有基本功能:数据通信、报警处理、控制算法、趋势记录、报表的生成与打印、流程图的显示和动态刷新以及友善的人机交互,系统运行中需要同时完成多个任务的处理,故需要选择多任务操作系统。
软件复用技术研究作者:陈东升来源:《硅谷》2008年第18期[摘要]随着信息与计算机技术的不断发展,软件设计得到大家的广泛关注。
其中软件复用技术逐渐成为了大家关注的焦点之一。
以此为研究对象,从软件复用的概念谈起,在介绍软件复用技术的发展情况的基础上,分析软件复用技术的研究现状及发展趋势,希望能够给相关领域的研究带来帮助。
[关键词]软件复用技术研究发展趋势中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2008)0920114-01一、软件复用的概念目前,对于软件复用还没有一个形式化的概念,许多研究人员从各自不同的角度对软件复用这个概念作了说明,Biggerstaff和Ritcoher认为软件复用是在新的开发项目中使用以前已获得的概念和对象;Tracz认为软件具有事先性,复用特别为复用目的而设计的软件过程,而把使用不是特别为复用目的的设计的软件称为软件挽救;Gambhir把在多个应用中使用相同的构件称作软件复用,不区分软件复用和软件挽救之间的区别。
不论是哪种概念,我们都可以清晰看出实施复用的主要目的是缩短软件的开发周期,降低开发成本。
二、软件复用技术的发展(一)1968-1978年:萌芽、潜伏期。
1968年提出软件复用的概念,是希望通过代码复用实现软件开发的大规模生产,设想软构件可根据它们的通用性、性能、应用平台进行分类,是复杂的软件系统可以象硬件设计一样,通过标准的构件进行识别、组装,这也是类构件软件复用思想的雏形,但是经过十年软件复用研究并未取得实质进展。
(二)1979-1983年:再发现期。
1979年Lanergan发表论文,对其一项软件复用项目进行总结,发现设计和代码中有60%的冗余,因此可标准化并被复用,这一发现使得软件复用技术重新引起人们的关注。
这之后,其他软件工程者也通过研究发现商业、金融等系统的大部分逻辑结构和设计模式都属于编辑、维护、报表等类型的模块,可通过对这些模块重新设计和标准化而得到较高的复用率。
可重用软件与软件复用的研究随着科技的发展,软件的使用越来越普及,而软件设计和开发也越来越成熟。
在软件开发的过程中,可重用软件和软件复用的概念也逐渐被重视和应用。
本文将从多个方面来探讨可重用软件和软件复用的研究。
一、可重用软件与软件复用的基本概念可重用软件和软件复用的概念近年来受到越来越多人的关注。
可重用软件是一种已经开发好的软件,可以在不同的系统中被重复使用。
而软件复用是利用已有的软件组件来进行开发新的软件。
可重用软件和软件复用的出现可以节省开发成本和时间,提高开发效率,并减少代码错误率,提高软件质量。
这两种方法已经在国内外很多公司的开发项目中得到了应用。
二、可重用软件和软件复用的优势与传统开发方法相比,可重用软件和软件复用有着很多优势。
首先,可重用软件可以减少软件编写的时间和成本,提高开发效率。
在软件开发的过程中,开发人员不需要重新编写已经存在的代码,节省时间和精力。
此外,可重用软件可以重复使用,能够提高软件的质量,减少错误率。
其次,软件复用可以降低软件的开发难度。
在软件复用的过程中,已经存在的代码可以用来解决一些常见的问题,减少重复的工作。
此外,软件复用可以提高系统的稳定性,因为复用的代码已经经过测试和验证,可以确认其可用性和可靠性。
最后,可重用软件和软件复用可以提高软件的可维护性。
在软件开发的过程中,对于一些经常需要修改的功能或者模块,开发人员可以利用已经存在的代码进行修改,而无需重新编写。
这样可以减少软件维护的成本和难度,提高软件的可维护性。
三、可重用软件和软件复用的实际应用可重用软件和软件复用已经在国内外商业项目中得到广泛应用。
例如,微软的. NET 框架就是一个成功的可重用软件,它可以提供一些经常使用的库和工具,使得开发人员可以更加高效地编写代码。
此外,有一些机构也提供一些可重用软件和软件复用的服务。
例如,Apache 开源组织提供了很多常用的软件库和工具,可以被广泛地应用在软件开发的过程中。
浅析软件复用技术摘要:可复用的软件技术,已经成为大多数程序员不断使用的技术,也出现了专门以提供构件服务的供应商,它已经不再是一种单一的技术,而成为软件产业中的重要生产力、推动力,它不仅减轻了软件开发的重负,也开辟了软件产业链中的新方向。
关键词:软件复用;研究;发展本文简单介绍了软件复用研究的发展与软件复用的主要技术,进而研究了软件复用技术发展的新趋势,特别对软件复用技术研究的最新特点—软插件与软总线模型及其在分布环境中的应用前景进行讨论.1、软件复用的定义我们以前在提起软件复用时,往往把其简单的看作是一种节约企业软件作业的工作量的一种手段,而实际上,软件复用的展开还是提升软件质量的最有效的方式:一个软件模块在得到多次复用之后,其可靠性会不断的提高,软件的出错概率也会越来越低,当然相应的质量风险会越来越小,你的软件也就更加具有竞争力。
而规模化的成本效益和质量也正是产品化软件的最核心的价值所在。
软件构件是软件系统内可标识的、符合某种标准要求的构成成分,类似于传统工业中的零部件。
以上为软件复用过程的直观示例图。
复用成分的管理完成对复用成分库的组织,以期能够有效地组织和扩充软件复用成分.复用成分的实施利用是获取和管理的目的.其过程包括根据要求选择抽象的可复用成分,并对其进行适应性修改,以将其集成到现行开发的软件系统中去。
2、软件复用技术的历史与现状软件复用的历史,大致可划分为萌芽期、发展期和初步实用期3个历史时期。
代末到代末,软件复用技术迅速发展成为软件工程的一个重要的应用领域但由于注意力放在如何收集、提炼和改造软件系统构件上,而忽略了其他方面的问题,以致进展缓慢. 代起,人们不仅已认识到软件复用问题涉及多方面的知识,如软件工程知识、应用领域知识、人类工程学知识和人工智能知识,而且还认识到在软件复用实施中管理因素的重要性这一时期,软件复用在子程序库、报告生成器、编译器等方面都取得了长足进展.同时,人们已对何为软件复用有了一个非形式化、不够完整的概念;对复用信息的提炼、组织和存储进行了初步探讨;已经理解了软件的组装技术及基于对象的设计技术等,但上述理解仍是非形式化的,人们仍不能以任何系统化途径实现复用.这一时期被称为发展期.代后期至今,软件复用领域取得一些实用成果,软件复用进入初步实用期.各厂商开发了许多支持复用的软件系统,如Toshiba的软件工厂, Draco, Genesis系统等.从实现角度看, 代以前,软件复用主要以采用非面向对象技术来实现,复用的效果则主要以软件生产率和软件质量为标准来加以衡量.下图为软件复用技术的现状。
浅谈软件复用技术及其应用陈思[上海烟草(集团)公司计算机信息中心]_______________________________________________________________________________【摘要】随着企业信息化建设的不断深入,集团公司多个烟厂生产指挥系统建设将相继展开。
在企业中充分运用软件复用技术,不仅可以规范企业的业务流程,进而对企业的业务过程进行优化重组,而且构建可复用的软件系统本身就是企业非常重要的知识库和规则库,可以成为指导企业实施和扩展管理信息系统的模型。
在深入分析企业需求基础上建立可复用的企业业务模型可以在最大程度上提高企业实施ERP的成功率,降低信息化投资的成本,缩短建设周期。
所以大力发展并推广软件复用技术对于促进集团化规模下的多个烟厂信息化建设有重要的现实意义。
【关键词】软件复用模块化生产指挥系统_______________________________________________________________________________1 软件复用技术概述1.1 软件复用技术的概念大多数情况下所讨论的软件可复用性指软件本身的可重用性,即软件代码实现的可重用性。
而实际上,软件复用远不止这些,软件开发的全生命周期都有可重用的价值,包括项目的组织、软件需求、设计、文档、实现、测试方法和测试用例都是可以被重复利用或借鉴的有效资源。
软件较强的可复用一直是软件工程所追求的目标之一,软件工程界希望有一天能和其它工业领域一样,利用标准化的软件模块快速构建特定的应用系统。
事实上,这种努力也取得了相当大的进展,但是与人们所期望的目标还是有不少差距,软件模块还远没有机械设备的零部件那样拆卸、维修、更换方便和简单。
1.2软件复用技术对企业信息化建设的意义在企业中软件复用技术的运用,不仅可以规范企业的业务流程,发现业务流程中不合理的环节,进而对企业的业务过程进行优化重纽,而且构建可复用的软件系统本身就是企业非常重要的知识库和规则库,可以成为指导企业实施和扩展管理信息系统的模型。
工控软件设计新体系——部件化结构贾宏宇 施 仁(西安交通大学自动控制系,西安,710049) 摘要 提出了一种工业控制领域全新的监控软件设计体系——部件化结构,通过与传统的工控软件设计方法的对比,说明了其优越性,并就部件化设计的广阔应用前景及应用中的注意事项进行了分析和讨论。
关键词: 部件化结构 工控软件 安全性1 前 言随着工业生产规模的扩大和过程复杂程度的增加,用户的要求越来越高,新问题越来越复杂,使工控软件设计面临着巨大的挑战。
面对竞争日渐激烈的工控软件市场,为了给最终用户能够提供“理想的软件”,设计人员必须考虑以下几个设计中的关键问题:(1)软件的集成化 即通过一个标准的编程接口,软件各部分之间要能互相联系,一个部分的输出可以作为另一部分的输入。
(2)数据共享性 即为了增强系统的开放性和可扩展性,工控软件生成的数据要能被其它应用软件所利用,例如,报警记录可在Excel中显示并打印。
(3)异构平台数据的访问能力 为了最大限度地保护用户投资,所设计的工控软件要能尽最大可能访问用户已有系统中的数据。
(4)软件升级容易并在升级时保证向后的兼容性,保证升级的平滑和顺利。
(5)对系统支撑平台的最少依赖性。
(6)集成其它软件的能力 通过集成已有的优秀软件可大大增强系统的功能,达到高度的可扩展性。
例如,使用Ex cel强大的 收稿日期 1998-09-15(修改稿)。
以上是我们在国家“863”自动化领域的CIM S主题的资助下,在沧州大化集团企业中开展综合自动化的一些工作体会,现该系统一部分已投入运行,我们将努力做好这一工作,为企业综合自动化尽一份力。
参考文献1 CEN TC310WG1.An Evaluation of C IM M odeling Constructs Evalustion Report of Constructs for View s Accordin g to puter in In dustry, 1994,24:59-2362 T.J.W illiams.Architectu res for Integrating M anufac-turing Activities and puter s in Indu s-try,1994,24:111-1393 Jonh W.Bernard.CIM in th e Proces s Indus tries.In stru-men t Society of America,19894 M ilena Did ic.C IM OS A M odel Cr eation an d Execution for a Casting Proces s and a M anufactu ring -puters in Indus try,1994,24:237-2475 蒋慰孙等.大型复杂工业生产过程综合自动化的理论和方法研究.工业综合自动化研讨会论文集,国家自然科学基金会委员会信息学科部,19946 侍洪波,黄 道.沧州化肥厂CIM S应用工程初步设计.计算机集成制造系统,19977 黄 道,侍洪波.谈过程工业综合自动化的发展.微型电脑应用,1996;(10):29-328 吴 澄.离散制造CIM S与流程工业CIM S.工业综合自动化研讨会论文集,国家自然科学基金会委员会信息学科部,1994计算机应用 化工自动化及仪表,1998,25(6):23~26Co ntr o l and Instr uments in Chemical Indust ry表格能力制作生产报表。
软件复用技术及其在软件开发中的应用摘要:软件复用技术是指将已有软件资源和成果应用于新的软件开发中,用于节省开发成本和提升开发效率的一种技术手段。
本文结合软件开发的实践经验,从软件复用的概念、实现方法和实际应用等方面进行了深入探讨,分析了软件复用技术的优点和局限性,并对如何有效地实现软件复用提出了建议。
关键词:软件复用;技术手段;开发成本;开发效率;局限性。
正文:1. 概念软件复用是指在软件开发过程中,将已有软件资源和成果运用到新的软件开发中的技术手段。
这些已有的软件资源和成果可以为程序代码、工具、文档、数据、流程等多个方面。
利用软件复用技术,开发者可以更快速高效地完成软件开发。
2. 实现方法要实现软件复用,需要进行以下几个步骤:(1)分析资源:分析已有的软件资源和成果,找出可复用部分。
(2)设计接口:设计复用部分与新开发部分之间的接口,保证复用部分的可用性和合理性。
(3)编写封装:编写封装代码,将复用部分封装成易于调用的模块或组件。
(4)测试验证:进行测试验证,保证复用部分的正确性和可靠性。
(5)维护更新:定期维护更新复用部分,确保其与新开发部分的协同工作。
3. 实际应用软件复用技术在实际软件开发中的应用非常广泛。
它可以通过以下几种方式帮助开发者更快福地开发出高质量的软件:(1)库文件:开发者可以使用已有的库文件,将其中的代码片段复用到新的项目中。
(2)框架:利用框架,开发者可以快速构建出程序的骨架,再针对不同的业务需求进行定制。
(3)组件:组件是指一些可独立使用的软件部件,如操作系统、数据库、UI组件等。
(4)代码重构:开发者可以对已有的代码进行重构,提取其中的可复用部分作为代码库。
4. 软件复用技术的优点和局限性(1)优点:软件复用技术可以大大节省软件开发成本和提升开发效率,减少重复工作,降低出错率。
同时,软件复用还可以提高系统的灵活性和可维护性。
(2)局限性:软件复用技术的局限性主要表现在以下几个方面:- 需要额外的索引和管理开销;- 可复用性需要在软件设计时考虑,增加了开发难度;- 依赖于复用部分的软件开发需要遵循一定的规范和标准。
计算机软件复用技术论文计算机软件复用技术是一种将已经开发的软件组件和构造进行有效地重新使用的方法。
它是通过构建可重复使用的软件组件库,提供通用的功能和模块,以便在不同的应用中重复使用。
软件复用技术在提高软件质量和降低开发成本方面具有重要的作用。
本文将对计算机软件复用技术进行论述。
计算机软件复用技术有多种方法,包括模块化、面向对象编程和组件化等。
其中,模块化是最早、也是最基本的复用技术。
模块化是将软件系统分解为多个独立的模块,每个模块都完成特定的功能。
这样,当需要一些功能时,只需调用相应的模块即可,而不需要重新编写代码。
通过模块化,可以提高软件的可维护性和可复用性。
面向对象编程是一种基于对象的软件开发方法,也是一种复用技术。
它将软件系统看作是由多个对象组成的,每个对象都包含数据和操作。
通过继承和多态等特性,可以更好地实现软件的复用。
通过面向对象编程,可以将已有的对象实例化并重用,从而减少开发时间和成本。
组件化是一种更高级的复用技术,它将软件划分为可独立部署和可重用的组件。
每个组件都具有特定的功能,并且可以与其他组件进行互操作。
通过组件化,可以将软件系统模块化,并提供一个统一的接口,从而实现更好的复用性和灵活性。
在组件化中,还可以采用现有的第三方组件,以提供额外的功能,从而加快开发速度。
计算机软件复用技术在实际应用中,可以带来多个方面的优势。
首先,它可以提高软件的质量和稳定性。
通过复用已经经过测试和验证的组件,可以减少开发中的错误和缺陷。
其次,它可以加快软件的开发速度。
通过复用已有的组件和模块,可以大大减少开发时间和成本。
同时,它还可以提高软件的可维护性和可扩展性。
当需要增加新的功能时,可以通过增加或替换已有的组件来实现,而不需要重新开发整个软件系统。
然而,计算机软件复用技术也面临一些挑战。
首先,需要建立一个有效的组件库,其中包含高质量和可重用的组件。
这需要大量的工作和资源。
其次,需要设计良好的接口和规范来实现组件之间的互操作。
浅谈软件复用技术的四个关键问题[摘要]软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。
60年代出现的软件危机导致了有关软件复用的研究。
软件复用是指重复使用“为了复用目的而设计的软件”的过程。
通过软件复用,在应用系统开发中可以充分利用已有的开发成果,消除了包括分析、设计、编码、测试等在内的许多重复劳动,从而提高了软件开发的效率。
同时,通过复用高质量的已有开发成果,避免了重新开发可能引入的错误,从而提高了软件的质量。
[关键词]软件复用技术软件危机软件复用一、引言软件复用的概念是由McI1roy在1968年的NATO软件工程会议上提出的。
McI1roy提出了发展以可复用源代码软件构件为基础的软件工业和利用COTS (Component Off The Shelf)构件工业化生产软件的观点。
软件复用被认为是解决所谓“软件危机”的技术上可行的、现实的解决方案。
软件复用的对象包括软件开发过程中所使用和产生的各种资源:源代码、各种文档、测试数据、设计方法、体系结构等等,总称可复用构件。
软件复用是为了改善软件生产的资金投入大、开发周期长、软件产品失败率高等不能满足市场需求的现状,充分利用已有的高质量软件产品和部件,经过组装集成快速搭建应用软件系统的软件开发理论。
经历了结构化程序设计、面向对象技术、软件构件技术的发展,软件复用已经成为加速软件工业化早日实现的重要力量。
二、面向对象技术面向对象技术提供了新的认知和表示世界的思想和方法。
面向对象方法就是用对象来作为描写客观信息的基本单元,它包括封装在一起的对象标识、对象属性和对象操作。
面向对象技术是以对象为基础来构件系统的,可以通过一个指向对象的指针或对它的引用,就可以访问这个对象的所有数据和方法,用面向对象技术建造起来的系统不仅易于管理和使用,而且源代码的可读性高。
如果没有对象,在程序中必须保存大量的变量和一个个孤立的函数,然后在这些没有多大关连的变量和函数之间进行变量传递,这不仅给编程增加了很大的复杂性,而且使得程序的可读性极差。
软件复用技术在工业控制设备软件开发中的应用作者:林明涛来源:《软件导刊》2015年第02期摘要:随着我国工业信息化的发展,建立工业控制系统已成为大型工业企业进行产业管理的必然选择。
开发工业控制设备软件是建立工业控制系统的前提,而传统的软件开发成本高、周期长,难以满足工业产业的软件开发需求。
对软件复用技术进行分析,探讨了软件复用技术在工业控制设备软件开发中的应用。
提出了一个三层软件系统分层构造,分析了该构造对于开发可复用工程控制设备软件的作用。
关键词关键词:软件复用技术;工业控制系统;软件开发DOIDOI:10.11907/rjdk.143905中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2015)002011103作者简介作者简介:林明涛(1970-),男,海南琼海人,海南软件职业技术学院软件工程系讲师,研究方向为计算机软件。
0引言我国已经进入了信息时代,社会信息化程度不断提高,软件在人们的生活、生产中发挥的作用越来越明显。
作为我国的经济支柱之一,工业产业管理业也进入了信息化阶段。
随着工业产业管理信息化的进一步推进,工业控制设备软件的需求量急剧增加。
利用传统方式开发的软件成本高、工作量大、开发周期长。
随着软件产业的发展,传统软件开发方式已明显不能适用于当前的软件需求。
另外,传统方式开发出来的软件系统庞大复杂,许多功能之间相互联系,不能进行单独升级或者拆卸,灵活度不高。
软件复用技术的出现改变了这一状况,它可以有效提高软件的开发效率,提高软件的开发质量,增强软件的可维护性\[1\]。
因此,将软件复用技术应用于工业控制设备软件开发中,有利于满足我国工业对控制设备软件开发的需求。
1软件复用技术概述软件复用是指在软件开发时不需要重新编写软件的全部内容,而是通过事先构造好的软件成果来实现软件开发。
这里“已构造好的软件成果”不仅包括软件程序,还包括软件的项目计划书、可行性报告、需求分析、概要分析等软件开发不同阶段的实现制品。
软件复用技术在工控软件设计中的应用随着工控技术的发展,工控软件的复杂度和规模不断增加。
为了提高软件开发效率和软件质量,软件复用技术成为了工控软件设计中的重要手段。
本文将从软件复用技术的概念入手,介绍软件复用技术在工控软件设计中的应用。
一、软件复用技术的概念软件复用技术是指把已有的软件组件加以改进和调整,以适应新的应用场景和需求,从而降低软件开发成本,提高软件开发效率的技术。
软件复用技术主要是利用现有的软件资源进行二次开发,将已有的软件组件加以改造、重新组合或者直接调用,以满足新的需求。
1、函数库的复用函数库是指在软件开发过程中有关某一领域的基础功能、基础算法和流程处理等功能的程序。
在工控软件开发中,函数库的复用是一种常见的复用方法。
工控软件的基础功能和基础算法通常是相对固定的,将已有的函数库进行调用可以大大加快工控软件开发的速度,同时也能够提高软件开发的一致性和质量。
2、面向对象的复用面向对象的程序设计思想是当前软件开发领域中流行的一种设计方法。
通过面向对象的方法可以将程序分解成一些相互独立、较小的对象,并加以组合形成更大的软件系统。
对于工控软件开发来说,面向对象的复用可以提高软件的灵活性和可拓展性。
3、模板的复用模板是一种可以用来生成其他类的类或函数。
通过模板的方式可以快速生成不同类型的程序代码,模板可以是代码模板、工程模板等。
在工控软件的开发中,模板的复用可以有效地加快软件的开发效率,降低开发成本。
4、代码生成器的复用代码生成器是一种可以自动生成软件代码的工具。
在工控软件开发中,代码生成器的复用可以大大缩短软件开发的周期和成本。
通过代码生成器,可以对标准的功能进行模块化和自动化的设计。
代码生成器可以克服重复编码的局限,提高程序的可靠性和可维护性。
组件库是指一些既成的可重用的软件组件,这些组件可以在不同的应用程序或系统之间共享。
工控软件的系统层次非常复杂,这些系统相关的组件常常带有相应的数据结构和算法,如果能够将这些组件进行复用,则可以显著降低工控软件的开发成本和开发周期。
基于OPC的工控软件设计
贾宏宇;施仁
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】本文结合作者从事工控软件和DCS的设计经验,介绍了一条工控软件设计的新思路-OPC标准及其在工控软件设计中的巨大优势,并给出了具体应用条件。
【总页数】3页(P1-2,14)
【作者】贾宏宇;施仁
【作者单位】西安交通大学自动控制系;西安交通大学自动控制系
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于OPC技术的工控软件设计 [J], 亓军祥;唐伟
2."工控软件互操作规范OPC技术"讲座第10讲基于OPC规范和
Internet/Intranet的实时监控系统 [J], 全新建;林中达
3."工控软件互操作规范OPC技术"讲座第7讲基于OPC技术的DCS组态软件的设计与实现 [J], 梁坚;王锦标
4.基于OPC的工控软件设计 [J], 贾宏宇;施仁
5.基于JAVA的OPC数据采集和转储系统软件设计 [J], 王丹豪; 彭道刚; 张锐锋; 赵慧荣
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软件架构复用的研究与应用的开题报告一、选题背景随着软件开发业务的快速发展,软件架构的复杂性大大增加。
在软件开发中,设计一个良好的软件架构对于软件开发的质量和可维护性都有着重要的影响。
因此,在软件架构设计方面,复用已经成为一个主要的目标和方法。
通过复用已有的软件架构,可以有效地提高软件开发效率和软件架构的质量。
二、选题意义软件架构复用是目前亟需研究的领域之一。
它可以大大简化软件开发的过程,减少时间和成本,并且最大化地利用已有的软件资源。
同时,软件架构复用还可以提高软件开发的质量和可维护性。
在企业级应用开发中,已经有了多个开源的或商业的软件架构产品,如Spring、Hibernate、Struts等。
这些框架被广泛应用,但是随着软件开发过程的深入,人们已经认识到这些框架的局限性和不足之处。
因此,研究如何进行软件架构的复用是非常必要的。
三、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面:1.现有软件架构的研究和总结,从中总结出可复用的部分。
2.设计软件架构复用的方法和技术,以支持软件架构复用的实施。
其中包括对软件架构复用的定义、软件架构复用的方式和实现方式等的研究。
3.在实际的软件开发过程中,利用软件架构复用的技术和方法来构建具体的应用系统。
评估软件架构复用的效果和价值。
四、研究方法本研究将采用传统的研究方法,主要包括实验研究和实践应用。
其中实验研究将采用软件系统的模拟和模型构建等方法来进行,以验证软件架构复用的可行性和有效性。
实践应用则是将软件架构复用技术和方法应用到具体的软件开发项目中,以评估软件架构复用的效果和价值。
五、预期成果本研究的预期成果主要包括以下几个方面:1.总结已有软件架构的优点和不足之处,为软件架构复用的实施提供指导。
2.设计出可行的软件架构复用方法和技术,以支持软件架构的高效复用。
3.在实际的软件开发中,应用软件架构复用技术和方法,形成具有复用价值的软件架构,并评估其效果和价值。
4.发表相关论文和技术报告,促进软件架构复用技术的研究和应用。
企业级应用系统化复用开发方法研究的开题报告一、研究背景随着企业信息化的深入发展,企业级应用系统已经成为了很多企业的重要信息化手段,根据统计信息,目前国内企业级应用系统的需求量不断增加,同时开发效率、软件质量以及维护成本等问题也越来越受到企业关注。
因此,如何提高企业级应用系统的开发效率,降低维护成本,提高软件质量,提高复用开发能力,成为了软件行业和企业界研究的热点之一。
二、研究内容本次研究计划针对企业级应用系统化复用开发方法进行研究,主要研究内容包括以下方面:1. 企业级应用系统化复用开发方法的概念和基本原理。
2. 企业级应用系统化复用开发方法的关键技术和主要手段。
3. 以某一企业级应用系统为例,探讨其复用开发策略和方法,同时提出相应的改进方案和建议。
4. 基于研究结果,提出企业级应用系统化复用开发的相关指导思想和实践方法。
三、研究目标本次研究的目标是:1. 深入探讨企业级应用系统化复用开发方法,解决现有方法存在的问题和局限性。
2. 探索适合企业级应用系统化复用开发的关键技术和主要手段,提高软件开发的效率和质量。
3. 提出能够提高企业级应用系统复用开发能力的指导思想和实践方法,为相关企业的软件开发工作提供参考和支持。
四、研究意义本次研究的意义在于:1. 提高企业级应用系统的开发效率和质量,降低维护成本,满足企业信息化发展的需要。
2. 推动软件行业的技术创新和发展,促进企业级应用系统化复用开发方法的推广和应用。
3. 提供软件工程研究的新思路和方法,推进软件工程理论和实践的发展。
五、研究方法本次研究采用文献研究、案例分析和实证分析的方法,具体研究步骤包括:1. 归纳总结前人关于企业级应用系统化复用开发方法的研究成果和现状。
2. 通过案例分析等实证研究方法,分析各种复用开发方法的优缺点、适用范围等相关信息。
3. 在实践中验证、测评复用开发方法的可行性和效果,并提出改进方案和建议。
4. 结合研究实践和理论归纳总结,提出具有指导意义的企业级应用系统化复用开发方法。
文章编号:1002-0411(1999)04-0316-05工控软件设计中的复用技术研究贾宏宇 施 仁(西安交通大学自动控制系 710049)摘 要:本文通过分析工控软件设计的特点和发展趋势,指出采用软件复用技术是解决目前工控软件设计过程中效率低,重复劳动多,软件灵活性差的一条很好的途径,并提出了一种全新的工控软件设计体系——部件化结构,作为工控软件设计过程中复用技术的一种解决方案.a关键词:工控软件,复用,部件,包容件,被包容件中图分类号:T P 319 文献标识码:B1 前言从首次开始采用计算机进行工业控制至今,特别是70年代中期集散控制系统(DCS)出现以来,工控软件的设计取得了长足的进步,也先后出现了许多著名的工控软件,如Ho neyw ell 、Yokogaw a 等各大DCS 厂家开发的DCS 配套软件[5,6,12],Wonderw are 等公司开发的工业控制组态软件Intouch [1]等,然而一套功能完善的工控软件设计是自动控制、计算机和通信(即3C)技术的融合,涉及的知识领域宽广,软件规模庞大,开发周期长,上述软件产品虽然大多数性能优越,但终归各有千秋,没有任何一套软件在各方面都是最优的.国内工控软件的开发目前也比较多,大多数与工业控制有关的研究所、大专院校、公司企业都组织人员进行过工控软件的研究与开发工作,其中虽然有不少出色的作品,然而同国外同类软件相比,差距仍然很大,究其原因,我们不难发现,在工控软件的开发过程中存在有大量的重复开发,甚至于同一个单位在接到不同的工控软件设计任务时都要从头开始,造成了人力、物力资源的严重浪费,软件成本升高,市场竞争力削弱.本文的目的在于说明通过采用有效的软件复用技术来解决目前这种工控软件设计过程中效率低,重复劳动多,软件灵活性差的问题,并提出了一种切实可行的工控软件设计新体系——部件化结构,以实现跨越时间和地域限制的高度形散神凝的高效软件复用,从而将国内甚至于国外的各种工控软件的优点大范围地集成到一起,实现从手工编程到软件生产的转变,促进全面最优的工控软件的诞生.2 软件复用的基本概念软件复用始于60年代的软件危机.从软件工程的角度看,软件复用不是在程序执行期间重复调用某段源代码,也不是程序的重复运行或为了完成分布处理而进行的拷贝,软件复用指的是在开发新的软件系统时,对已有软件的重新使用,该软件可能是已存在的软件,也可能是专门设计的可重用组件[8]. 之所以可以进行软件复用,是由于软件本身具有在某种程度上的一致性和不变性[3].如果软件不具有一致性,则很难进行分析和综合复用,也很难实现软件开发的自动化.而不变性指第28卷第4期1999年8月 信息与控制Infor mation and Contr o l V ol.28,N o.4 A ug.,1999a 收稿日期:1998-09-29的是软件在演化过程中具有的相似性,对于软件的维护极为重要. 软件复用的关键是抽象[2].抽象是指对可复用对象的提炼概括,即将对对象的基本操作和处理从语言、机器和其它环境细节中提炼出来,每一个抽象可以描述相关的可复用对象集,而每一相关的可复用对象集决定了一个对象.能否在软件工程中成功地应用某一种复用技术,取决于复用技术所具有的抽象层次.抽象层次越高,复用的可能性越大.整个软件复用的体系结构是一种非循环的有向图结构.3 工控软件设计的特点与发展趋势工控软件的设计,乍看起来千头万绪,涉及面过于宽广,有复杂的数据流向,有趋势、工位等复杂的模块,有实时性、可靠性等严格要求,然而,通过仔细的分析,不难发现:一个完整的工控软件不外乎由以下几个大的子系统,总控模块、数据输入输出模块、控制算法模块和包括画面显示、报表打印、文件记录(报警记录、趋势记录等)等在内的人机接口模块所构成,这些子系统之间的耦合作用全部集中于系统的实时数据库.由于这些子系统在各种类型的工控软件中所体现出来的在很大程度上的一致性和不变性,奠定了它们的可抽象性从而可复用性的基础.通过良好地定义这些子系统访问数据库的接口,我们完全可以将这些子系统或将它们进一步细分以后形成的更小的子系统进行抽象,从而在工控软件的开发过程中加以复用. 从工控软件设计的发展趋势来看,打破“孤岛”式的割据状态,实现系统的开放性、通用性的呼声越来越高,各个公司、各个厂家生产的系统要求能够进行相互联结,相互通信.如果能有一种技术,使得可以在一套系统中无缝地集成不同厂家按照某种一致的标准然而独立地设计的功能模块,而且都不需要相互了解对方的实现,则上述问题自然迎刃而解.而软件复用技术发展到今天,设计这样的系统已基本可以实现.下面就通过和目前已在工控软件设计中使用的主要软件复用技术相对比来提出一套工控软件设计的新体系——部件化结构,以期实现上面的理想系统.4 目前工控软件设计中采用的复用技术形式事实上,在目前的工控软件设计中,已有不少的软件复用技术在使用,从大的方面分,主要表现为源代码复用和函数库复用两种形式.4.1 源代码复用 这种形式的复用主要体现为在同一个单位内部采用函数、封装类的形式在源代码级进行复用.这种复用形式虽然可以在单位内部对软件系统的前后延续、缩短开发进程方面起到一定的作用,而且在目前所采用的软件复用技术中占有相当大的比例,然而它存在有以下的比较大的缺点:首先是编程语言的障碍,为了复用该被复用对象,以后系统的设计必须采用与当初设计该被复用对象时相同的编程语言,无法做到编程语言的独立性,更无法做到分布式跨平台的软件复用;其次是通过复用生成新的系统时,必须经过编译,无法做到即插即用;第三是被复用对象的版本控制完全由人来进行,无法做到版本的自动更新.4.2 函数库复用 使用函数库(包括静态链接库和动态链接库)的形式进行复用比源代码复用有较大的改进对系统支撑平台的最3174期贾宏宇等:工控软件设计中的复用技术研究少依赖性和软件升级方面存在有较大的技术问题.5 部件化结构针对上述复用技术的不足及当前软件技术的飞速发展,本文作者提出了一种全新的工控软件设计体系——部件化结构,以求最大限度地进行软件复用和软件集成.这里所说的部件指的是通过经某种注册机制而使相互之间可以理解的标准接口,从而实现具有一定功能但封装了其实现的二进制功能模块.通过使用标准接口,保证各个部件之间在二进制代码级的相互兼容和可利用、互操作,就可以做到编程语言的无关性,对系统支撑平台的最少依赖性,以及分布式的跨平台应用;通过采用一定的注册机制,就可以解决软件升级时的版本控制问题;只要接口保持不变,各个部件就可以单独升级而不需要在生成新系统时整体重新编译,生成新系统可以采用搭积木似的无缝集成的方式来进行.因此,采用部件化结构可以很好地解决目前工控软件设计中进行软件复用时所采用技术的不足与局限. 我们将构成部件化结构的部件分为两大类:包容件和被包容件. 被包容件指的是具有一定功能,可以经某种注册机制使其它部件了解其存在及功能,并通过定义良好的接口与其它部件进行通信和/或提供服务的二进制功能模块,例如报警处理部件、趋势记录部件等.图1 整个部件化结构的工程软件设计体系 包容件指的是能够理解被包容件的注册信息,并通过被包容件暴露的接口使用被包容件的二进制功能模块,包容件主要用于实现我们通常所说的工控软件中的总控模块或框架. 由包容件和被包容件构成的部件化结构是一种客户/服务器(C/ S)结构.由于部件在设计过程中相互独立,从而为它们的复用奠定了良好的基础,而且只要接口定义良好,不同厂家生产的部件完全可以无缝地集成在一起. 另一方面,按照部件在一个工控软件中所起作用的不同,可以将它们大体分为:工控软件框架、数据采集服务器、数据采集客户端、控制算法、报警处理、趋势记录、报表管理等,在此基础上还可作进一步的细分,从而达到接口定义清晰,复用程度高的目的. 整个部件化结构的工控软件设计体系如图1所示.6 目前可利用的开发环境如果在以前提出采用部件化结构进行工控软件设计或许是纸上谈兵,然而随着软硬件技318信 息 与 控 制28卷 术发展到今天,采用部件化结构已具备了实际的可行性. 目前大多数主流操作系统都在不同程度上,采用不同的技术支持部件化结构,并且操作系统本身就包含有某种类型的部件化结构,例如Window s 95和Window s NT 中的COM /DCOM ,对象管理组(OM G)制定的CORBA,用于M acintosh OS 、Unix 、OS/2中的跨平台OpenDOC ,IBM 提出的SOM 等,国内也有不少人在进行这方面的研究工作,北大的青鸟系统就是一个比较成功的例子;另外,利用新型的基于虚机运行的面向对象程序设计语言JAVA 进行JavaBeans 的设计也不容忽视,虽然Java 目前运行速度比较慢,然而随着其性能的提高,速度问题可望得到较好的解决,特别是将它用于诸如异地设计、异地制造等对于实时性要求不高的系统时可充分发挥其多线程、跨平台和安全性等的特征. 利用上述的操作系统(包括建立于其上的虚机环境)及相应的开发工具,都可以采用部件化结构进行工控软件的设计,随着这些系统的完善,采用部件化结构进行工控软件设计的开发环境可望得到更好的提供.考虑到目前工控机中Window s 操作系统安装比较普遍,本文作者选择了COM/DCOM 机制进行部件化的工控软件开发.7 部件化体系的应用前景与展望利用部件的二进制兼容性、平台独立性和网络透明性,可以很容易地将设计的部件用于各种不同的场合,从而为设计分布式、跨地域的大型工控软件奠定了基础;采用部件化结构进行工控软件设计,有利于形成全社会范围内的竞争与协作,使得各软件开发厂商充分发挥各自的优势所在,如同目前的硬件生产厂商一样,有IC 生产厂商,有系统集成厂商,构成一个新系统,完全可以采用搭积木式的方式来进行,从而做到了最大程度的软件复用,大大促进整个工控软件设计的全面发展;另外,采用部件化结构进行工控软件设计,可以在一个系统中集成不同厂商生产的各种最优部件,从而使得整个系统最优或接近最优.8 结束语总的来说,我们希望部件是一个具有清晰的边界(接口)定义并通过该边界与外界环境(其它部件)打交道的具有较强独立性的小自治系统,在作者最近开发的一个大型工控软件中,我们采用了部件化结构并取得了阶段性的成果.需要说明的是,在我们的设计与开发过程中,我们深深地认识到将部件之间接口标准化的重要性,OPC 标准[10]的推出,可以说与此思路不谋而合,作者希望通过本文,与国内有兴趣于工控软件设计的同行加强联系、合作,共同为推动我国工控软件的设计,制定对我国有现实指导意义的接口标准而努力.参 考 文 献1 北京希望电脑公司.Intou ch 人机接口应用生成程序用户指南与参考手册,1992.22 Kru eger C W.S oftw are Reuse,ACM Computing Su rveys ,1992.63 W eber H.Uniformity and Invariance in Support of Reuse.IE EE T rans.On SE,1993,18(7):2~74 张鑫主编.计算机分散控制系统.水利电力出版社,1993.105 黄步余主编.分散控制系统在工业过程中的应用,中国石化出版社,1994.36 蒋显忠主编.新型DCS -L XL 工程技术实用指南,西北工业大学出版社,1994.47 Hafed h M ili,Fatma M ili,Ali M ili.Reu sing Softw are:Is sues and Research Dir ections.IE EE Trans.On SE 1995,21(6):528~5613194期贾宏宇等:工控软件设计中的复用技术研究320信 息 与 控 制28卷 8 杨芙清等.软件复用.软件学报,1995,6(9):525~5339 M icros oft Specification(M icr os oft Wh ite Paper),199510 OPC T as kforce.OPC Standard Ver.1.0,199611 Eric T all,M ar k Gins burg.ActiveX开发人员指南.机械工业出版社,西蒙与舒斯特国际出版公司,199712 Yokogaw a E lectric Corporation.CENT UM1000Prod uction Control System.1997RESEARC H ON THE REUSE TECHNOLOGY ININDUSTRY SOFTWARE DESIGNJIA Hongy u SHI Ren(A utomatic Control De p artment,X i'an Jiaotong Univ ersity710049)Abstract By analyzing the character istics and development tr end of the industr y softw ar e design,this paper points out that r euse is the w ay t o solve the pr oblems o f low efficiency,r epetition and bad flexibility in industr y so ftw are desig n.A nd it puts fo rw ar d a new architectur e,Component Ar chitectur e,in indust ry so ft-war e design as an answ er to t he r euse.Key words industry softw ar e,r euse,co mponent,conta ining com po nent,contained component作者简介贾宏宇,26岁,博士研究生.研究领域为自动控制理论及应用,DCS、F CS、CIP S以及异地监控系统的软件体系结构、设计方法、总体规划和仿真应用.施 仁,64岁,教授,博士生导师.研究领域为自动控制理论及应用,DCS、FCS、CIPS以及异地监控系统的理论研究与开发.。