Luận án Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3

MỤC LỤC

1 XUẤT XỨCỦA ĐỒÁN TỐT NGHIỆP. 1

2 CƠSỞLÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 4

2.1 Cơsởlý thuyết. 4

2.2 Phương pháp nghiên cứu. 6

2.2.1 Phương pháp phân tích, thiết kếvà lập trình hướng đối tượng. 6

2.2.2 Sửdụng mẫu thiết kế. 7

2.2.3 Tìm hiểu các sản phẩm tương tự đã có. 8

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. 9

3.1 Chương trình chạy (Runtime Engine – RTE). 10

3.2 Công cụphát triển trực quan (Visual Engineering Tools). 12

3.2.1 Cơchếlưu trữvà trao đổi dữliệu. 12

3.2.2 Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong gói phần mềm. 14

3.2.3 Giao diện đồhọa chuẩn, dễsửdụng, tính thông tin cao. 14

3.2.4 Soạn thảo biểu đồSFC. 16

3.2.5 Hỗtrợcác biểu thức logic điều kiện. 17

3.2.6 Cơchếkiểm tra lỗi và thông báo lỗi có tính tương tác cao. 18

3.2.7 Dịch, nạp xuống, thực thi và quan sát sựthực thi chương trình điều

khiển trên chương trình chạy. 19

3.3 Các module phần mềm mô phỏng đối tượng điều khiển trình tự. 20

3.3.1 Mô phỏng đối tượng lò phản ứng hóa học. 21

3.3.2 Mô phỏng đối tượng máy giặt. 23

4 KHẢNĂNG ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 25

pdf27 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 1492 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
h thức hoạt động của nó. Bảng dưới đây tóm tắt ý nghĩa của các cờ đã được qui định trong chuẩn. Step1 Step0 Bước thường Bước bắt đầu ChuyÓn tiÕp T1 Step1 D T#1s Q0.1 N Q0.0 C¸c khèi hμnh ®éng Hμnh ®éng Qualifier cña khèi hμnh ®éng Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 6 Cờ Ý nghĩa Cờ Ý nghĩa Trống Giống như N P Xung N Không lưu trữ SD Lưu trữ và trễ thời gian R Xoá DS Trễ thời gian và lưu trữ S Lưu trữ (đặt) SL Lưu trữ và giới hạn thời gian L Giới hạn về thời gian P1 Sườn lên D Trễ thời gian P0 Sườn xuống Luật chuyển tiếp: quá trình chuyển tiếp sẽ xảy ra khi tất cả các bước phía trước nó tích cực và điều kiện chuyển tiếp được thoả mãn. Quá trình chuyển tiếp diễn ra theo trình tự sau: o Tất cả các bước ở phía trước chuyển tiếp và nối trực tiếp với chuyển tiếp đồng thời mất tích cực. o Tất cả các bước ở phía sau chuyển tiếp và nối trực tiếp với chuyển tiếp đồng thời được tích cực. o Sau khi đã được tích cực đồng thời, các bước ở phía sau chuyển tiếp sẽ hoạt động độc lập với nhau. Xem ví dụ ở phần 3.3.1 để có hình dung cụ thể hơn về SFC. 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đúng đắn, khoa học là điều kiện tiên quyết để có thể đạt được những kết quả tốt trong nghiên cứu khoa học. Các phương pháp nghiên cứu chính đã được sử dụng khi thực hiện đồ án này là: 2.2.1 Phương pháp phân tích, thiết kế và lập trình hướng đối tượng Đây là một phương pháp mạnh và rất hiệu quả trong thiết kế và xây dựng phần mềm. Phương pháp này nhìn hệ thống, nhìn sự việc, vấn đề theo quan điểm đối tượng, trong đó giữ vai trò cơ bản và trung tâm là đối tượng. Một hệ thống được coi như một tập hợp các đối tượng cũng như quan hệ giữa các đối tượng đó. Phương pháp này cho ta một cái nhìn đúng đắn hơn, chính xác hơn về thế giới thực, cho phép mô tả hệ thống đúng như nó tồn tại trong thực tế và không bị phụ thuộc vào cách mô tả, cách hoạt động của máy tính. Sử dụng phương pháp phân tích, thiết kế và lập trình hướng đối tượng giúp tăng tính linh hoạt, độ ổn định, khả năng mở rộng và sử dụng lại của phần mềm, đồng thời giảm chi phí và tăng hiệu quả công việc. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 7 So với các phương pháp khác, đặc biệt là phương pháp thiết kế cấu trúc, phương pháp phân tích, thiết kế hướng đối tượng có những ưu điểm sau: o Đảm bảo sự tương ứng giữa mô hình phân tích và mô hình thiết kế: với phương pháp cổ điển, mặc dù cùng là của một hệ thống nhưng mô hình phân tích và mô hình thiết kế không có sự tương ứng cao, do đó việc chuyển đổi qua lại giữa hai mô hình gặp nhiều khó khăn. Kết quả là nếu hệ thống có những thay đổi thì việc thực hiện lại quá trình phân tích và thiết kế sẽ phức tạp và khó khăn. Với thiết kế hướng đối tượng, giữa hai mô hình gần như có sự tương đồng nên ít gặp phải những khó khăn trên. o Tăng tính trừu tượng của bài toán: mô hình hướng đối tượng duy trì mối liên hệ chặt chẽ giữa dữ liệu và các thao tác (operation) trên dữ liệu trong một thực thể thống nhất. Điều này phản ảnh đúng bản chất của thế giới thực, do đó phương pháp phân tích, thiết kế hướng đối tượng đạt được tính trừu tượng bài toán cao hơn. o Tăng được tính ổn định trước những thay đổi. o Tăng tính sử dụng lại. o Tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng dễ dàng. o Độ tin cậy và an toàn cao. o Hỗ trợ khả năng hoạt động song song: bản chất của các đối tượng là tồn tại và hoạt động độc lập, có tương tác với môi trường. Do đó, trừ khi có sự chỉ định đặc biệt, các đối tượng luôn hoạt động song song. Trong đồ án này, ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML – Unified Modelling Language) được sử dụng phục vụ cho việc phân tích, thiết kế và mô tả hệ thống phần mềm. 2.2.2 Sử dụng mẫu thiết kế Mẫu thiết kế là sự hình thức hóa của cách tiếp cận một vấn đề thường gặp trong một ngữ cảnh cụ thể. Mỗi mẫu thiết kế là một giải pháp cho một vấn đề thiết kế cụ thể trong một ngữ cảnh xác định. Giải pháp được đưa ra đã được chứng minh là đúng, được sử dụng nhiều lần đem lại kết quả tốt và do đó được trừu tượng hóa thành một mẫu. Mẫu thiết kế chính là kinh nghiệm thiết kế được đúc kết lại thành mẫu chuẩn mực. Sử dụng mẫu thiết kế, người thiết kế không phải thiết kế hệ thống từ đầu, không phải giải quyết lại những bài toán đã được giải quyết mà sử dụng các kinh nghiệm, tri thức và kết quả đã có từ trước. Điều này làm cho chất lượng thiết kế tốt hơn, tăng tính sử dụng của bản thiết kế và tạo điều kiện cho người thiết kế tập trung vào sáng tạo những cái mới. Việc thiết kế những phần mềm hướng đối tượng có khả năng sử dụng lại không đơn giản. Thiết kế cần tập trung vào vấn đề cụ thể nhưng cũng phải đủ tổng quát để phục vụ cho những yêu cầu và các vấn đề cần giải quyết trong tương lai. Trong quá trình thiết kế, những giải pháp tốt sẽ được người thiết kế sử dụng lại nhiều lần Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 8 và xây dựng thành các mẫu. Những mẫu này giúp tạo ra những thiết kế hướng đối tượng mềm dẻo, uyển chuyển và có khả năng sử dụng lại. Một số mẫu thiết kế đã được sử dụng có hiệu quả trong quá trình thiết kế và thực hiện các phần mềm trong đồ án này là: Interpreter, Abstract Factory, Chain of Responsibility,… 2.2.3 Tìm hiểu các sản phẩm tương tự đã có Trong thực tế đã có nhiều sản phẩm tương tự như các phần mềm thực hiện trong đồ án này tồn tại trên thị trường. Hầu hết các sản phẩm này là của các công ty, các hãng lớn và có uy tín như Siemens, Emerson, Honeywell, ABB,… Đây là những sản phẩm rất hoàn chỉnh, đã được sử dụng, kiểm nghiệm và công nhận trong thực tế. Việc tham khảo và tìm hiểu kĩ các sản phẩm này đem lại nhiều lợi ích cho quá trình thực hiện đồ án này như: o Tìm hiểu những đặc điểm chung của các sản phẩm này. Mặc dù có thể không được qui định thành chuẩn nhưng giữa các sản phẩm bao này giờ cũng tồn tại những điểm chung về giao diện, cách thức hoạt động, tính năng,… Việc tuân theo những điểm chung này sẽ giúp cho sản phẩm tạo ra quen thuộc với người sử dụng hơn và dễ được chấp nhận hơn. o Tìm hiểu những ưu, nhược điểm của từng sản phẩm. Rút kinh nghiệm từ những điều này, sản phẩm tạo ra sẽ có thể có được nhiều ưu điểm và hạn chế được các nhược điểm. Trước khi thực hiện đồ án này, các sản phẩm sau đã được tìm hiểu: Centum CS-3000 của Yokogawa, DeltaV của Emerson Process Management. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 9 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Quá trình thực hiện đồ án này bao gồm các giai đoạn sau: o Nghiên cứu, tìm hiểu kĩ nội dung của chuẩn IEC 61131-3. o Tìm hiểu một số sản phẩm tương tự đã có mặt trên thị trường. o Phân tích và thiết kế cấu trúc tổng quát và chi tiết của gói phần mềm. Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng được sử dụng trong giai đoạn này với sự trợ giúp của ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML. o Lập trình và xây dựng gói phần mềm theo thiết kế đã có. Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng C++ được sử dụng chủ yếu. Sản phẩm của đồ án là một gói phần mềm bao gồm ba thành phần chính: o Chương trình chạy (Runtime engine, RTE). o Công cụ phát triển trực quan (Visual Engineering Tools, VET). o Các module phần mềm mô phỏng đối tượng điều khiển trình tự. Mối quan hệ giữa các thành phần trong gói phần mềm được thể hiện trong sơ đồ dưới đây. Công cụ phát triển trực quan (Visual Engineering Tools) Mô phỏng và quan sát (Simulator and Supervisor) Chương trình điều khiển Trạng thái hoạt động Tín hiệu vào Trạng thái hoạt động, tín hiệu ra Chương trình chạy (Runtime Engine) Phụ thuộc nền tảng Chương trình điều khiển Không phụ thuộc nền tảng Hình dưới đây biểu diễn vị trí và vai trò của các thành phần phần mềm nói trên khi được cài đặt trong một hệ thống điều khiển phân tán điển hình. Trong sơ đồ này, chương trình chạy được cài đặt trên các bộ điều khiển dựa trên nền vi xử lý (ví dụ như PC/104, …), sử dụng hệ điều hành thời gian thực. Cài đặt trên trạm kĩ thuật (Engineering Station) là phần mềm công cụ phát triển trực quan và các module phần mềm mô phỏng, sử dụng hệ điều hành Windows NT/2000/XP. Các phần mềm này có thể giao tiếp, trao đổi dữ liệu với nhau thông qua mạng (ví dụ như mạng Ethernet). Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 10 Engineering Station Visual Engineering Tools (+ Simulator) Windows NT. 2000, XP Simulator Windows NT. 2000, XP Runtime Engine RTOS Controller (PC/104) Controller (iPC) Runtime Engine RTOS Controller (μC-based) Runtime Engine RTOS I/O I/O I/O Process Configuration Data Phần dưới đây sẽ trình bày tóm tắt về từng thành phần trong gói phần mềm – sản phẩm của đồ án. 3.1 Chương trình chạy (Runtime Engine – RTE) Chương trình chạy là phần mềm chạy trên các bộ điều khiển như các máy tính cá nhân công nghiệp (iPC), các bộ điều khiển dựa trên nền vi xử lý, … Nhiệm vụ chính của chương trình chạy là thực thi chương trình điều khiển do người sử dụng tạo ra và nạp xuống và thực hiện giao tiếp với các thiết bị vào/ra. Một yêu cầu quan trọng đặt ra đối với gói phần mềm nói chung và với chương trình chạy nói riêng là việc lập trình điều khiển không cần trình biên dịch và chương trình điều khiển tạo ra phải có tính khả chuyển cao, nghĩa là không phụ thuộc vào nền tảng (phần cứng và hệ điều hành) cụ thể. Nói cách khác, chương trình điều khiển sau khi tạo ra có thể thực hiện trên các bộ điều khiển khác nhau, sử dụng các hệ điều hành khác nhau mà không cần phải thay đổi gì. Để thực hiện được yêu cầu này, chương trình điều khiển nạp xuống được xây dựng dưới dạng cấu hình và được mô tả bằng một ngôn ngữ trung gian do tác giả tự xây dựng, với một cấu trúc định dạng (format) riêng, không phụ thuộc vào một nền tảng thực thi cụ thể nào. Được lập trình sử dụng ngôn ngữ lập trình ANSI C++ và hạn chế tối đa việc sử dụng các thư viện lập trình ngoài, chương trình chạy có tính khả chuyển khá cao và có thể dễ dàng được biên dịch và thực thi trên các nền tảng khác nhau. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 11 Cấu trúc của chương trình chạy được mô tả trong hình dưới. Phần cốt lõi (core) Các kiểu đối tượng, vào/ra, các dịch vụ hệ thống, xử lý lỗi,… Không gian thực thi Đối tượng Đối tượng Đối tượng Trình nạp cấu hình Stream Cấu hình Tạo đối tượng Tạo liên kết Phần cốt lõi là thành phần nền tảng của toàn bộ chương trình chạy, thực hiện các chức năng cơ bản và quan trọng nhất như các dịch vụ hệ thống (dịch vụ thời gian, xử lý cạnh tranh, xử lý lỗi, …), giao diện vào/ra, hệ thống các kiểu đối tượng, … Trình nạp cấu hình thực hiện chức năng đọc các mô tả trong cấu hình, tiến hành phân tích, kiểm tra và tạo ra các đối tượng cụ thể cũng như thiết lập quan hệ giữa các đối tượng đó. Không gian thực thi bao gồm toàn bộ các đối tượng, cũng như quan hệ giữa chúng, được tạo ra trong quá trình nạp cấu hình. Chính các đối tượng và quan hệ trong không gian thực thi sẽ tạo thành chương trình điều khiển thực sự có khả năng thực thi. Toàn bộ quá trình thực thi được thực hiện bằng các lời gọi hàm (trực tiếp hay thông qua con trỏ) với sự hỗ trợ và điều hành của phần cốt lõi, nhờ đó vẫn đảm bảo được tốc độ thực thi tốt mặc dù không lập trình với mã máy trực tiếp. Chương trình chạy đã thực hiện có những đặc điểm chính sau. 1. Tính năng thời gian và độ ổn định tốt. 2. Hỗ trợ chuẩn IEC 61131-3: • Hỗ trợ các kiểu dữ liệu thông dụng bao gồm kiểu logic (BOOL), kiểu số nguyên (INTEGER) và kiểu số thực (REAL). Hỗ trợ các kiểu dữ liệu tổng quát – một tính năng nâng cao cho phép sử dụng dễ dàng cùng một đoạn mã lệnh chương trình với các kiểu dữ liệu khác nhau. • Thực hiện hai kiểu tác vụ là tác vụ tuần hoàn (periodic task) và tác vụ theo sự kiện (event task). • Thực hiện khá hoàn chỉnh ngôn ngữ SFC. • Sẵn sàng hỗ trợ thực hiện các ngôn ngữ lập trình khác (FBD, ST, …). Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 12 3. Mô tả chương trình điều khiển theo kiểu cấu hình, sử dụng một ngôn ngữ trung gian với cấu trúc định dạng riêng. Chương trình điều khiển không phụ thuộc nền tảng thực thi. 4. Cơ chế hỗ trợ nhiều loại hệ thống vào/ra khác nhau: vào/ra tập trung, vào/ra phân tán. 5. Hỗ trợ giám sát, kiểm tra quá trình thực thi chương trình điều khiển một cách chi tiết. Tính năng này rất hữu ích cho quá trình thử nghiệm và sửa lỗi chương trình điều khiển. 6. Tính khả chuyển tốt, dễ dàng thực hiện trên các nền tảng phần cứng và hệ điều hành khác nhau. Hiện tại, một phiên bản chương trình chạy dạng COM Server cho Win32 đã được xây dựng, sử dụng công nghệ (D)COM cho phép hoạt động phối hợp trên mạng. Giao tiếp COM đơn giản, dễ sử dụng, đặc biệt là với Visual Basic. 7. Linh hoạt, dễ phát triển và mở rộng. 3.2 Công cụ phát triển trực quan (Visual Engineering Tools) Công cụ phát triển trực quan (VET) là thành phần phần mềm quan trọng, lớn nhất và phức tạp nhất trong gói phần mềm. Đây là một công cụ lập trình trực quan, cho phép người sử dụng lập trình theo kiểu đặt cấu hình rất dễ dàng, đơn giản và tiện lợi. Thao tác chủ yếu trong quá trình lập trình điều khiển sử dụng VET là các thao tác kéo - thả, đặt thông số, mô tả cấu hình,… Sau khi lập trình xong, phần mềm cho phép xây dựng (build) tạo ra chương trình điều khiển và có thể tải trực tiếp xuống chương trình chạy để thực thi. Bên cạnh chức năng hỗ trợ lập trình điều khiển, phần mềm cũng cho phép quan sát, theo dõi quá trình thực thi chương trình điều khiển với giao diện đồ họa trực quan, giúp dễ dàng kiểm tra, phát hiện và sửa lỗi. 3.2.1 Cơ chế lưu trữ và trao đổi dữ liệu Cũng giống như các phần mềm tương tự khác, phần mềm VET sử dụng khái niệm dự án (project). Bên trong dự án là dữ liệu về cấu hình hệ thống, các module chương trình điều khiển cùng nhiều dữ liệu liên quan khác. Hình bên trình bày sơ lược về cấu trúc dạng cây của một dự án. Cấu trúc cây này cũng được sử dụng trong giao diện đồ họa của phần mềm giúp người sử dụng dễ dàng truy cập và thao tác với các phần khác nhau của dự án. Project (dự án) Global Variables (các biến toàn cục) Memory Variables (các biến bộ nhớ) IO Variables (các biến vào ra) Control Modules (các module điều khiển) SFC Modules (các module SFC) Local Variables (các biến cục bộ) Steps (các bước) Transitions (các chuyển tiếp) Tasks (các tác vụ) Periodic Tasks (các tác vụ theo chu kỳ) Event Tasks (các tác vụ theo sự kiện) IO Modules (các module vào ra) Slaves (các slave) Slots (các slot) Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 13 Cơ chế lưu trữ dữ liệu trong phần mềm này dựa trên một số tiêu chí sau: o Khả năng trao đổi thông tin cao. Trong một hệ thống có thể có nhiều phần mềm khác nhau cùng được sử dụng và phối hợp hoạt động. Việc trao đổi thông tin giữa các phần mềm này vì thế rất cần thiết. Nếu các phần mềm này không có khả năng hiểu lẫn nhau, không thể trao đổi thông tin trực tiếp với nhau mà phải thông qua quá trình chuyển đổi phức tạp hay thậm chí không thể trao đổi thông tin thì hoạt động của hệ thống sẽ phức tạp và kém hiệu quả. Đặc biệt người sử dụng sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình vận hành hệ thống. Việc tuân theo các chuẩn quốc tế về lưu trữ và trao đổi dữ liệu là điều kiện quan trọng để đảm bảo yêu cầu về khả năng trao đổi thông tin cao. Hiện nay, xu thế chung của các phần mềm là sử dụng một cấu trúc lưu trữ dữ liệu thống nhất là XML để lưu trữ và trao đổi thông tin. Một số chuẩn như IEC 61499 còn qui định phải sử dụng XML. o Cấu trúc lưu trữ phải không quá phức tạp nhưng chặt chẽ, hiệu quả. o Tính linh hoạt, khả năng phát triển và mở rộng cao. Đây là một yêu cầu cần thiết để đảm bảo sự mở rộng và phát triển lâu dài của phần mềm, nhất là trong giai đoạn ban đầu. Với những tiêu chí đề ra ở trên thì ngôn ngữ XML tỏ ra thích hợp nhất. XML (Extensible Markup Language) là một tập con và là một phiên bản đơn giản hóa của ngôn ngữ SGML (Standard Generelized Markup Language) – một chuẩn quốc tế về một loại siêu ngôn ngữ có khả năng tạo ra các loại siêu ngôn ngữ đánh dấu khác. XML là một ngôn ngữ đánh dấu cho các tài liệu chứa đựng thông tin đã được cấu trúc hóa. Điểm đặc biệt là XML có tính linh hoạt, khả năng tùy biến và mở rộng cao nhờ cho phép người dùng tự định nghĩa các thẻ cho riêng mình với ý nghĩa xác định. XML là một phương pháp lưu trữ thông tin hiệu quả và ngày càng được sử dụng phổ biến nhờ những ưu điểm chính sau: o Cho phép người dùng tự tạo những bộ thẻ của riêng họ. o Sự phân tích XML được thực hiện rất chặt chẽ và chính xác. o XML được xây dựng trên nền tảng Unicode, do đó có khả năng tạo ra những tài liệu chuẩn hóa quốc tế. o Khuôn dạng XML dựa trên cơ sở văn bản, do vậy rất dễ đọc,dễ hiểu. o XML được hỗ trợ trên nhiều môi trường khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi dữ liệu và có thể thay thế cho khuôn dạng nhị phân. Ngôn ngữ XML được lựa chọn sử dụng chính thức cho phần mềm VET. Tuy nhiên, sự phát triển trong tương lai của gói phần mềm có thể yêu cầu phải sử dụng một hệ cơ sở dữ liệu (CSDL) hoàn chỉnh thay vì một định dạng lưu trữ dữ liệu đơn thuần như XML. Việc lựa chọn sử dụng XML trong thời điểm hiện tại sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển về sau này bởi hầu hết các hệ CSDL hiện nay đều hỗ trợ định dạng XML như một chuẩn quốc tế về trao đổi dữ liệu. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 14 3.2.2 Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong gói phần mềm Các thành phần trong gói phần mềm không phải là những phần mềm tách biệt mà nằm trong một hệ thống chặt chẽ và thống nhất. Mỗi phần mềm đều có sự liên quan ở mức độ nhất định đến các phần mềm khác. Mặc dù từng phần mềm có thể hoạt động riêng mà không cần đến các phần mềm khác trong gói nhưng sự hoạt động phối hợp giữa chúng sẽ đem lại hiệu quả lớn hơn nhiều. Nhờ sự phối hợp này, từ phần mềm công cụ phát triển trực quan, người sử dụng có thể khởi động chương trình chạy (trên cùng một máy tính hoặc trên một máy tính khác), nạp và thực thi chương trình điều khiển, theo dõi chi tiết quá trình hoạt động của chương trình điều khiển từ giao diện đồ họa của VET, đồng thời có thể mô phỏng các đối tượng điều khiển trên máy tính. Quá trình chuyển từ giai đoạn mô phỏng sang giai đoạn chạy thực tế khá đơn giản. Để đảm bảo cho sự hoạt động phối hợp trên có hiệu quả, cần phải có một cơ chế trao đổi thông tin thống nhất giữa các phần mềm, hay nói cách khác các phần mềm phải “hiểu” nhau. Việc trao đổi thông tin giữa các thành phần trong gói phần mềm, trong đó chủ yếu là giữa phần mềm công cụ phát triển trực quan với các phần mềm khác, được thực hiện nhờ công nghệ DCOM. DCOM là sự mở rộng của COM – một mô hình đối tượng thành phần và là nền tảng cho nhiều công nghệ phần mềm quan trọng của hãng Microsoft. Ưu điểm của công nghệ này là tính trong suốt phân tán, nghĩa là sự giao tiếp không phụ thuộc vào vị trí của các đối tượng giao tiếp (trên cùng một máy tính hay trên các máy tính khác nhau có nối mạng), không phụ thuộc vào mạng truyền thông và giao thức truyền thông cụ thể, không phụ thuộc vào hệ điều hành cũng như ngôn ngữ lập trình sử dụng. Qua thử nghiệm thực tế, cơ chế giao tiếp này đã hoạt động tốt và tỏ ra có hiệu quả, đáp ứng được các yêu cầu đề ra. 3.2.3 Giao diện đồ họa chuẩn, dễ sử dụng, tính thông tin cao Phần mềm VET được xây dựng trên nền hệ điều hành Windows, có thể chạy trên tất cả các phiên bản của hệ điều hành này nhưng sẽ đạt hiệu quả tốt nhất trên các phiên bản Windows NT/2000/XP. Đây cũng là các phiên bản hệ điều hành được sử dụng phổ biến trong thực tế. Giao diện đồ họa của phần mềm sử dụng các phần tử đồ họa chuẩn (trình đơn chính, trình đơn cảm ngữ cảnh, thanh công cụ, cửa sổ công cụ,…), được thiết kế cẩn thận và hợp lý, mang nhiều nét quen thuộc với các phần mềm phổ biến như Windows Explorer, Microsoft Visio, Microsoft Visual Basic,… Vì vậy, việc sử dụng phần mềm này khá đơn giản và tiện lợi. Hình dưới đây là một màn hình giao diện chính điển hình của phần mềm VET. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 15 Cấu trúc cây dự án Cấu trúc cây dự án Thay đổi thuộc tính Cửa sổ các thông báo Cửa sổ chính để duyệt và soạn thảo Trình đơn và các thanh công cụ Màn hình giao diện chính của VET gồm 5 phần: o Phía trên cùng là hệ thống trình đơn và các thanh công cụ. Đây là nơi cho phép truy cập đến toàn bộ các tính năng của phần mềm. Các thanh công cụ cho phép truy cập nhanh đến các chức năng chính. o Phần phía trên bên trái là khung hiển thị cấu trúc cây (tree view) của dự án. Phần này liệt kê đầy đủ các thành phần trong một dự án, từ các module điều khiển, các tác vụ, các module vào/ra đến từng biến thành viên. Khung hiển thị này cho phép người lập trình có cái nhìn tổng quát về toàn bộ hệ thống, đồng thời có thể truy cập và thao tác nhanh chóng với từng thành phần trong hệ thống. o Phần phía dưới bên trái là cửa sổ soạn thảo thuộc tính. Đây là nơi người sử dụng soạn thảo các thuộc tính của các đối tượng – phần tử trong dự án. Mỗi một phần tử trong dự án, dù rất đơn giản, đều có các thuộc tính (như tên, kiểu dữ liệu, giá trị, chú thích,…). Khi người sử dụng chọn một phần tử của dự án từ bất kì một vị trí nào trong phần mềm thì cửa sổ này sẽ hiển thị danh sách và nội dung các thuộc tính của phần tử đó. Thao tác soạn thảo được thực hiện trực tiếp trên cửa sổ này với các phần tử đồ họa Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 16 như hộp soạn thảo văn bản, danh sách kéo xuống,… Tính năng này giống với nhiều phần mềm quen thuộc khác, đặc biệt là phần mềm Visual Basic, giúp người sử dụng thuận tiện nhất trong thao tác. o Phần bên phải là khung cửa sổ chính được sử dụng để: + Hiển thị danh sách các đối tượng trong một phần của hệ thống. Nội dung được hiển thị chi tiết bao gồm cả tên, các thuộc tính và chú thích của từng đối tượng. Người lập trình có thể soạn thảo trực tiếp các thuộc tính của đối tượng ngay trên cửa sổ này. + Soạn thảo mã chương trình điều khiển, ví dụ: soạn thảo sơ đồ SFC. o Phần dưới cùng là cửa sổ các thông báo: đây là nơi hiển thị các thông báo của chương trình đối với người sử dụng, bao gồm các cảnh báo, các thông báo lỗi và một số loại thông báo khác. Đặc biệt, người sử dụng có thể nhanh chóng truy cập đến vị trí xảy ra lỗi chỉ với một thao tác kích đúp chuột vào dòng thông báo lỗi. Ngoại trừ khung cửa sổ chính luôn luôn hiện hữu, các khung khác đều có thể được di chuyển, thay đổi kích thước cũng như cho ẩn / hiện. Phần mềm VET sử dụng bộ mã Unicode khi thực thi trên các hệ điều hành có hỗ trợ bộ mã này, do đó cho phép người dùng sử dụng các ngôn ngữ không phải tiếng Anh trong dự án, ví dụ như tiếng Việt (xem các hình trên). Một đặc điểm quan trọng của phần mềm VET là tính thông tin cao. Gần như tại bất kì một vị trí nào, người sử dụng đều có thể nhanh chóng truy cập đến các vị trí khác trong dự án, đặc biệt là các vị trí có liên quan đến vị trí hiện thời, cũng như dễ dàng có được các thông tin về một phần tử trong dự án. Các trình đơn cảm ngữ cảnh được sử dụng triệt để giúp truy cập nhanh đến các chức năng quan trọng của phần mềm. 3.2.4 Soạn thảo biểu đồ SFC Ngôn ngữ lập trình SFC đã được hỗ trợ tương đối hoàn thiện trong gói phần mềm, tuân theo các qui định trong chuẩn IEC 61131-3. Phần mềm VET cho phép người sử dụng tạo và soạn thảo các module điều khiển theo biểu đồ SFC với giao diện đồ họa trực quan, dễ sử dụng. Mọi thao tác soạn thảo biểu đồ SFC đều được thực hiện trong khung cửa sổ chính. Tất cả các phần tử trong biểu đồ SFC (các bước và các chuyển tiếp) đều được coi là các phần tử trong dự án và có thể được truy cập giống như các loại phần tử khác. Mỗi phần tử này đều có các thuộc tính. Việc soạn thảo các thuộc tính như điều kiện chuyển tiếp hay danh sách các hành động của bước được thực hiện trực tiếp ngay trên cửa sổ soạn thảo thuộc tính. Khi chọn một phần tử SFC (trong cấu trúc cây của dự án, trong cửa sổ thông báo lỗi, …) thì sơ đồ SFC tương ứng chứa phần tử đó sẽ được mở ra để soạn thảo. Xây dựng gói phần mềm SFC cho điều khiển trình tự theo chuẩn IEC 61131-3 17 Các tính năng chính trong soạn thảo biểu đồ SFC của phần mềm VET là: o Thao tác cơ bản là thao tác kéo – thả, giống như đa số các phần mềm vẽ biểu đồ, sơ đồ khác (ví dụ như Microsoft Visio). o Lựa chọn một hay nhiều phần tử SFC bằng cách chọn từng phần tử đồ họa hay chọn theo vùng. o Di chuyển một hay nhiều phần tử SFC bằng thao tác kéo chuột. o Nối dây giữa các phần tử bằng thao tác bấm – kéo – thả chuột. Tự động kiểm tra tính

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfywa03_report_069.pdf
Tài liệu liên quan