控制軟件設計論文范文第1篇
1 可行性研究
我們在設計中完全采用了工程化的思維, 用這一理性思路充當軟件研制的向導。通常情況下, 我們都是從三個不同的方向去研究和探討并聯機床所有控制軟件開發中的操作可行性、經濟可行性、技術可行性, 最后才能根據所設計的機床基本要求, 通過軟件獲得最初的數據流簡圖。一般情況下, 我們都是以傳統數控機床的控制軟件設計作為研究基礎, 根據機床所要執行的全部任務再給出所有驅動關節的運動軌跡。之后根據提前所規劃好的實測的驅動桿長量和運行軌跡作一個比較, 這樣就能得到數字控制器的實現, 通過計算機的實時不間斷的監控和故障分析。在這一環節最常見的就是開放性軟件結構, 因為只有這樣才能方便所有用戶對機床進行改變和重組。這種開發的成本比較低, 但在操作方式和技術上都有著極強的可行性, 經過一系列的可行性分析, 就可以得到控制系統數據流圖。
2 需求的分析
設計的控制軟件一定要滿足所有并聯機床的基本功能所需, 最關鍵的就是必須保證其能在動平臺的活動范圍之內可以加工所有不同形狀的零部構件, 由于零部構件具有形態各異的形狀, 所以在加工中就會隨時出現機床伸縮臂的運動方式與刀具的運動軌跡大不相同。這樣就必須要根據實際加工的零件, 設計出刀具的運動軌跡, 然后再根據不同類別的零部構件進行相關的控制模塊的編寫。通過兩種設計就可以進給軌跡加上刀具姿態變化組合而成刀具姿態變化, 同時還可以實現其他復雜的進給軌跡。通常情況下, 我們都是通過以下的兩種方式解決對精度要求的細化。
首先, 通過改變細化控制時候所輸出的脈沖當量的變化, 設置出脈沖分配的模塊, 模塊參數的相互調整, 可以提高相應的精度;其次:傳感器的選擇是否合適也是至關重要的, 我們通過對所有的信息反饋功能模塊進行設置, 實現了在機床進行加工的過程中, 對其加工的位置進行實時的監測, 然后再將信息反饋到控制系統, 這樣一來就可以使系統根據具體情況做出相應的補償, 從而以滿足了精度的要求。
3 數據字典
用軟件工程的思想法去進行設計并聯機床控制軟件, 建立數據字典成了一個至關重要的中心環節, 它不但能提供數據的詳細描述信息, 還能做到增強程序的可維護性和可讀性。以下介紹一種并聯機床的控制軟件字典。
檢測反饋:實時檢測、拾取動平臺位置姿態信息, 并反饋給控制系統, 并對該信息進行比對。加工余量:材料的三維去除量;零件形狀:被加工的所有零件都具有自身比較特殊的幾何特征 (水平平面、空間曲面、豎直平面、空間平面) ;六桿伸縮量:相對于動平臺零點位移量 (正、負) ;步進電機脈沖數:精度:零件形狀與刀具軌跡的一致性;與桿長伸縮量 (正、反轉) 相對應的電機轉數;位姿:動平臺的位置和姿態;參數輸入:人機交互的界面, 輸入且顯示零件的形狀、精度、加工余量值;配置:根據所有構件和動平臺的運行姿態和綜合位置;脈沖協調與分配:按精度將六桿伸縮量分配成脈沖, 并協調各桿對應電機的伺服脈沖頻率;反求軌跡:根據工件形狀及加工余量確定各桿伸縮量的功能模塊拾取法。
4 總體設計
采用模塊化結構根據軟件模塊化理論為思路, 進行并聯機床控制軟件的總體設計, 軟件的模塊內部應具有高聚合性, 模塊之間應具有低耦合性, 模塊的層次深度不可以設置太大, 扇出數4~6, 才有利于控制;扇入數盡量大, 以便減少軟件設計中的冗余度, 根據此原則對并聯機床控制軟件進行規劃。
4.1 參數輸入模塊
輸入的參數:精度、余量、形狀。這些后續模塊與參數的關系:反饋+余量→反求模塊。形狀→加工形狀選擇模塊。精度→脈沖分配協調模塊。
4.2 加工形狀選擇模塊
包括平面曲線加工模塊、空間直線加工模塊、刀具姿態變化模塊、空間曲線加工模塊。
4.3 反求模塊
通過現有的動平臺運動的軌跡 (待加工零件的形狀) , 求取六條伸縮臂的空間位置向量的變化值。
4.4 優化模塊
實時計算中所有桿的加速度、速度、運動位移, 以及所有的受力情況, 通過了系統優化的計算方法得出所需最佳的桿長配置。
4.5 脈沖分配協調模塊
將六條伸縮臂的空間位置向量的變化值, 要按精度要求分配成脈沖量輸出給電機, 因為在一次加工過程中, 所有桿的伸縮量有大有小、有正有負, 所以模塊還需具有協調所有桿在每步動作中的位移的功能。
5 結語
本文詳細闡述了軟件工程中關于并聯機床控制軟件設計, 強調了工程的方法研制以及軟件的開發, 采用模塊化的方法設計所需的軟件, 從而增強了并聯機床控制軟件的可行性。這與與傳統數控機床軟件相比較, 具有設計周期短, 維護性能強等特點。
摘要：隨著人們日益對生產與生活環境適應性的不斷提高, 最近幾年, 很多國內外機床制造業企業都在積極研制和探索新型的具有多功能的系統與制造裝備, 文章從當前在結構技術上, 具有突破性進展的并聯機床入手, 結合并聯機構的進給傳動機構的實際情況, 進行了大量的分析和研究。
關鍵詞：并聯機床,軟件工程,軟件設計
參考文獻
[1] 黃真.并聯機器人機構學理論與控制[M].北京:機械工業出版社, 1997.
控制軟件設計論文范文第2篇
本文介紹Wonderware公司的Intouch工控組態軟件在港口石油運輸管線電伴熱系統中的應用, 闡述了該工程的系統結構、功能、通訊網絡配置及Intouch9.0在本系統中實現的功能。
1 系統構成
1.1 系統簡介
系統由上位機操作及信息管理系統、帶通訊的溫控儀表所組成, 通過專用485通訊電纜實現中控室對現場各溫控器的實時監控;上位與儀表通訊采用modbus通訊協議。整體系統結構如圖1所示。整體系統以設立在監控室的工程師站為中心, 配置兩個操作員站, 基于modbus通訊協議通過專用485通訊電纜連接分布在石油管線各處的控制柜, 完成數據的采集及電加熱的控制。同時基于SQL Server數據庫, 完成數據的存儲和查詢。
1.2 系統設計
系統通過網絡狀態的檢測及采集現場控制柜內儀表的溫度、狀態并加以控制。
系統具有下述功能: (1) 用戶登錄, 防止非操作人員操作; (2) 電伴熱系統運行后, 檢測并顯示各路儀表的溫度設定值、測量值等信息; (3) 實時顯示溫度曲線; (4) 歷史溫度曲線; (5) 歷史數據查詢、報警監測。
根據上述功能要求設計了監控系統主界面, 大部分工程開發工作在InTouch9.0的WindowMaker完成。
1.2.1 創建工程
在打開In Touch應用管理器界面后, 單擊“文件”菜單, 選擇“新建”;系統將會彈出創建新應用程序菜單, 選擇“下一步”, 在創建新應用程序菜單上輸入工程名稱及描述;然后點擊“完成”, 一個工程就創建完成, 這時通過WindowMaker就可以打開剛才新建的工程, 并進行其他組態。
1.2.2 訪問名配置
訪問名是InTouch和現場設備通訊的關鍵參數, InTouch通過訪問名來確定它將要跟現場哪個設備進行通信。
配置步驟如下:在InTouch WindowMaker工作環境下, 雙擊應用程序瀏覽器中的“訪問名”, 打開訪問名配置窗口;點擊“添加”, 打開添加訪問名配置窗口 (如圖2所示) , 此時, 新的訪問名設為dbr;應用程序名為modbus, 主題名設為NET_1, 選擇使用DDE協議。
1.2.3 建立標記名
標記名是完成與下位機通信的關鍵部分, 它決定了該通信變量的基本類型。本系統根據設計要求及現場監控設備的數量-共有106個溫控儀表, 每個儀表分別有測量值、設定值、回差值、狀態等, 為每一個輸入輸出點都建立了標記名, 以便In Touch和現場設備能夠準確地通信。在I n T o u c h WindowMaker工作環境下, 選擇應用程序瀏覽器中的“標記名字典”, 打開標記名字典 (TagName) 輸入窗口進行添加標記名。根據需要選擇是否記錄數據。
1.2.4 畫面組態部分
監控畫面是人機交互的重要部分。組態畫面的步驟是:在InTouch WindowMaker下單擊“文件”菜單, 選擇“新建窗口”, 打開“窗口屬性”窗口, 輸入窗口名稱, 定制窗口的其他屬性。這些工作完成后, 即可以繪制圖形。圖3即為在前面的步驟完成之后根據系統的控制要求設計的監控系統主界面。但是, 所設計的系統要能夠和現場設備進行通信, 還必須對InTouch的通信軟件進行配置。
1.2.5 數據庫設置
在I n T o u c hW i n d o w M a k e r下單擊SQL訪問管理器, 設置“綁定列表”, 建立O D B C數據源, 鏈接到所需的數據庫中, 通過設置SQLConnect () 、SQLInsert () 函數, 可以使得程序啟動時連接Microsoft SQL Server, 程序運行時執行數據插入到SQL Server 2000數據庫中, 為報表查詢提供數據依據。
1.2.6 趨勢配置
本系統中操作界面中的實時和歷史趨勢均由intouch9.0自帶的16筆趨勢圖來實現, 通過向導趨勢選擇16筆趨勢及完成添加。在運行時可以選擇需要觀察的標記名, 在實時和歷史曲線中進行切換。
2 結語
本系統應用組態軟件InTouch9.0設計了港口石油運輸管線電加熱系統, 該系統已在秦皇島港務局實踐運行。在調試過程中, 通過分網控制、降低通信速率等方法, 解決了因現場控制柜離控制室距離遠、分站多、信號讀取時間過長等問題。目前運行結果表明, 該系統穩定可靠, 完全滿足系統的設計要求, 操作界面簡單, 操作方便, 系統擴展性好, 操作人員可以便捷地掌握電伴熱系統的運行情況。
摘要：針對港口石油運輸管線電伴熱, 采用人機界面組態軟件InTouch9.0進行控制系統設計。介紹了上位機控制系統的硬件配置, 軟件工程開發流程, 給出完整的操作員控制畫面。投入使用的結果表明, 該系統操作簡便、可靠, 提高了電伴熱控制效率。
關鍵詞：Intouch,監控系統,電伴熱
參考文獻
[1] 馬正午, 周德興.過程可視化組態軟InTouch應用技術[M].北京:機械工業出版社, 2006:274～294.
控制軟件設計論文范文第3篇
摘要：工業軟件是指應用于工業領域的各類軟件。隨著信息技術向工業領域的全面滲透和融合，工業軟件已成為支撐研發設計、生產調度、業務管理和過程控制的隱形“工業之魂”。我國工業軟件自主創新不足，將帶來禁用風險、安全風險、制約可持續發展、阻礙創新超越等一系列問題。軍工行業應抓住發展機遇，主動發揮排頭兵作用，助力推進工業軟件國產化進程。
關鍵詞：軍工行業；工業軟件；國產化
當今我國工業產值全球領先，2020年工業增加值高達31.3萬億元，連續11年位居第一制造業大國。在聯合國產業分類中，我國是唯一一個擁有全部工業門類的國家，形成了覆蓋41個大類、207個中類、666個小類的現代工業體系。盡管我國制造業在規模上居全球之首，但大而不強、全而不優的局面并未得到根本改變，“缺芯少魂”問題依舊突出。工業軟件作為高端裝備研制生產全生命周期中數據源生成、加工、共享和增值不可或缺的工具和基礎，是支撐研發設計、生產調度、業務管理和過程控制的隱形“工業之魂”，是中國制造向“智”造升級的利刃。工業軟件技不如人、受制于人，將嚴重影響我國邁向制造強國的進程。
一、工業軟件已成為阻礙我國制造業發展的瓶頸
（一）我國工業軟件發展現狀
我國工業軟件起步不晚，但受歷史時期“重硬輕軟”思想的影響，國產軟件發展嚴重滯后，國內市場長期被國外壟斷。在研發設計類軟件領域，法國達索、德國西門子、美國Autodesk在我國CAD市場的占有率達90%以上，自主擁有CAD核心技術——幾何內核的國內企業極少，多數企業是通過授權許可方式獲得經營權。國內CAE軟件市場上，美國ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占據主導地位，所占市場份額高達95%。生產調度類軟件領域，國內市場被西門子、施耐德、GE等國際巨頭占據，南瑞集團、寶信軟件、石化盈科等僅在電力、鋼鐵冶金、石化等細分行業有所突破。業務管理類軟件領域， Salesforce借助云服務模式的優勢發展迅猛，多年來始終占據全球CRM（客戶關系管理）軟件市場首位。德國SAP、美國ORACLE公司長期壟斷ERP（企業資源計劃）軟件高端市場，用友網絡、金蝶軟件僅在中低端市場爭得一席之地。
隨著數字經濟的發展，我國越來越意識到工業軟件國產化的重要性。國產軟件憑借需求理解、服務響應、產品價格等方面的優勢，也逐漸展現出良好發展態勢，特別是在特色行業和云端應用上表現優異。如數碼大方自主研發的CAD軟件，實現了包括華為、北汽福田、珠海格力在內的百萬用戶應用。和利時推出的面向過程自動化應用的HOLLiAS一體化解決方案，實現了現場智能儀表設備、控制系統、企業資源管理系統之間的信息傳送和管控優化，已被成功推廣應用于電力、化工、能源等多個領域。雖然取得一定成績，但我們還應清楚認識到，國產工業軟件還有很長的路要走，與國外領先企業相比，我國在關鍵技術研發、市場競爭力等方面仍差距懸殊，國產軟件還處在“跟隨者”位置。
（二）工業軟件發展面臨的難題及對我國制造業的影響
1.國產軟件研發需要協同突破瓶頸技術
以研發設計類軟件為例，功能模塊一般包括可視化建模、底層計算求解、結果后處理三部分，其中底層計算求解引擎是CAD和CAE最基礎的核心組件，引擎的求解策略適應性、計算精度與效率將直接影響到軟件性能。底層計算求解引擎技術在國外發展較早，應用較為廣泛的幾何引擎ACIS和Parasolid、幾何約束求解引擎DCM等早在市場上站穩腳跟。在近乎壟斷的市場環境下，為數不多的國內技術團隊將較難獲得應用迭代、持續發展的機會。再加上求解引擎屬于關鍵中間件產品，面臨著研發周期長風險大、直接市場需求小、投入產出比不高等問題，技術團隊自主研發的動力不足，堅持者寥寥無幾。且由于技術研發難度較大，單靠一個或幾個團隊也難以真正實現瓶頸技術突破。
2.國產軟件需要經歷足夠的應用錘煉
成熟工業軟件需要時間門檻，需要在應用中持續研發、迭代、改進和重構。只有經過技術突破、產品開發、應用驗證、推廣應用，才能成為成熟的商業化軟件。一般而言，從關鍵技術突破到形成功能完整、穩定運行的產品，再到實用于工業場景、經歷工業應用錘煉，一般需要經過10～20年，而應用錘煉時間更是占到其中的一半，這足以看到應用錘煉的重要性。SolidWorks公司極為認同該觀念，規定每年要定期召開全球用戶大會，公布用戶針對上一版本提出的改進需求，并將其作為軟件版本更新的直接依據。相比而言，國內市場對國產軟件不夠信賴，國產軟件缺少規模用戶應用驗證、需求反饋和迭代改進的機會，容錯成長的環境尚未形成。
3.國產軟件需要工業知識和技術訣竅的沉淀
工業軟件是工業的結晶，而非僅僅是信息化工具。工業軟件最為核心的是經過時間沉淀的工業知識、工業經驗和技術訣竅。在工業場景應用中，專家智慧和數據經驗被顯化封裝成可復用的組件，只有經歷過知識與經驗的淬火，工業軟件才能真正實現與工業企業的融合。國外極為重視工業知識的積累和保護，波音787研制過程使用的8000余件軟件中，僅1000余件屬于商業軟件，其余均屬于多年積累形成的自主專用軟件，并不對外銷售。與國外相比，國內工業企業知識沉淀的意識薄弱，較多采用“拿來主義”，直接購買國外軟件，導致長期積累的海量關鍵技術、工藝、流程、知識和經驗被國外軟件收集，工業軟能力出現“空心化”問題。
4.業界使用的標準由國外大型軟件企業主導
部分單位對國外軟件存在較大依賴，為了與國外軟件實現兼容使用和互聯互通，只能被動遵循國外標準。目前廣泛使用的標準較多由國外大型軟件企業主導。如兵器行業的《兵器產品三維建模通用要求》，主要適用于使用美國Pro/E軟件和Pro/NTRALINK軟件進行的三維建模設計；航空工業的《航空產品數字化設計與制造系列標準》，重點面向基于法國達索CATIA軟件的應用。部分單位模仿國外軟件標準，盲目跟隨國外知識體系、技術路線、工藝流程，導致標準與工業活動脫節。另外，由于工業軟件標準制定缺乏頂層設計與統籌規劃，單位之間各自為戰，導致工業軟件的可擴展性、可配置性、可重構性也較為不足。
5.我國工業軟件知識產權保護環境尚不健全
個別單位由于習慣使然或者出于成本考慮，選擇盜版軟件或者放任員工使用盜版軟件。對于單位自身來說，可能會帶來被訴侵權、高額賠償或者品牌形象受損害的風險。據統計，2017年以來法國達索因侵權先后起訴國內企業10余次，其中上海同捷由于非法使用CATIA軟件，被判賠償侵權費1505萬元。對于整個競爭環境來說，過多使用盜版軟件，也在一定程度上擠壓了國產軟件的生存空間，國內企業不再愿意高額投入進行自主研發，出現“劣幣跨界驅逐良幣”現象。除此之外，開源軟件的違規使用問題也亟需警惕。由于不同開源軟件的使用協議、授權范圍存在較大差異，不同開源軟件之間的兼容情況也較為復雜。對開源軟件的管控不足，將增加知識產權侵權風險。
我國工業軟件自主創新不足，將帶來一定的風險：一是存在禁用風險。目前國外衛星工具包（STK）和部分空間環境分析工具已被禁用，部分高等院校被禁止使用MATLAB軟件，華為被禁止與美國三大電子設計自動化公司（Synopsy、Cadence、Mentor）合作。軟件一旦被禁用，將會影響到裝備的正常研制生產過程。二是存在安全風險。部分國外軟件應用較為復雜，對軟件提供商技術支持的依賴性較強。軟件使用中產生的大量數據存在丟失或被濫用的問題，亟需加以關注。三是制約可持續發展。不同廠商的軟件之間存在兼容性障礙，一旦形成路徑依賴，遷移或者替換將產生巨大代價；且部分軟件的數據格式不開放，系統集成、數據提取存在較大難度。四是阻礙創新超越。工業軟件即能力，長期使用國外軟件，等同于將單位多年積累的業務流程、知識經驗等核心能力無償輸出給國外公司，將造成“強他而非自強”的局面，不利于實現創新超越。
二、我國工業軟件國產化進入發展關鍵期
當前工業互聯網時代的到來，為工業軟件國產化帶來新的機遇和挑戰。隨著5G、云計算、大數據、人工智能等新興技術與工業領域不斷融合，數字經濟浪潮驅動傳統制造業加速變革。工業云、工業大數據、工業APP等新模式新業態涌現，傳統工業軟件將面臨著整個架構體系的重建，這為國內企業縮短差距乃至彎道超車提供了機會。如工業云的出現，使SaaS（軟件即服務）模式逐漸進入市場競爭，這種嵌入內生的平臺方式，必然引起軟件行業未來競爭格局的變化。軟件不再僅僅是單一的軟件，而是“軟件+服務”的整體解決方案，工業軟件以增值方式進入云端，用戶以“訂閱”方式共用云端的成熟資源，這種模式下企業之間的核心競爭點將會發生明顯改變。另外，大數據、人工智能等技術的應用，也為工業軟件發展帶來新的活力。大數據驅動下的工業企業流程再造，為工業軟件的靈活性、適應性提出更高的要求；大數據挖掘與關聯分析技術，為工業軟件的求解建模拓展了新的思路；人工智能和機器學習的強大特征表征能力，將顯著提升模型的解釋性和自我成長性；工業APP基于其微內核、高內聚、強專業性的特點，可以有效屏蔽機理模型類工業軟件的通用技術門檻，為國產軟件的后來居上提供了新的途徑。
當今國產工業軟件發展進入關鍵期，在看到機遇的同時，我們還應意識到，挑戰始終與機遇并存。國內企業若不能搶占先機，一旦國際巨頭基于云服務建成“工業數字平臺”，將會加速國內工業企業經驗和知識被“鎖定”在平臺上的過程，國內企業將被置于更加不利的市場地位。
三、軍工行業助力工業軟件國產化進程的有關建議
軍工行業作為國家的支柱行業，需要把握新一輪工業革命帶來的難得機遇，集合政府以及技術攻關、產品開發、軟件應用、測評服務主體等多方力量，助力推動工業軟件國產化進程。
（一）推進工業軟件核心技術協同攻關
鼓勵和支持骨干企業、科研院所、高?；陂_放模式，提煉核心技術難點及行業關鍵問題，在瓶頸技術研發上發揮排頭兵作用，提高對工業軟件內核的貢獻度。建立健全工業軟件核心技術攻關新型舉國體制，發揮集中力量辦大事的優勢，通過產學研合作、產業上下游聯動和軍民聯動，打造聯合開發、優勢互補的產業技術創新聯盟，協同推動核心技術攻關和集成適配優化。利用政府科技計劃渠道，支持大型工業軟件的系統架構技術、底層求解引擎技術研發與標準體系研究等，以重大工程實施、重大產品開發開展應用示范，帶動工業軟件發展，積累形成具有自主知識產權的核心成果。
（二）加快工業軟件、工業云和工業大數據標準體系制定
加強工業軟件標準體系的頂層設計與統籌規劃，推動工業軟件、工業云和工業大數據等標準制定。面向工業軟件的實際應用場景需求，圍繞通用基礎、業務管理、基礎產品研制鑒定和應用驗證等，開展軍工工業軟件標準體系研究、標準框架構建。加快制定需求標準、基礎編碼、架構標準、測試評估、安全防護等共性支撐標準，以及工業設計、生產、管理、服務等環節的應用服務標準。鼓勵骨干企業、科研院所、高校參與國際標準化組織、協會、聯盟的標準化工作，提升國產軟件在國際市場上的話語權。
（三）鼓勵和支持國產工業軟件的應用推廣
鼓勵在軍工行業優先使用國產化工業軟件，堅持邊研邊用、邊用邊改，通過應用將國產軟件產品與解決方案迭代成熟，不斷提高軟件的穩定性、實用性和成熟度。健全涵蓋基礎理論研究、核心技術攻關、工業軟件開發、工程應用實踐的完整產業鏈，引導形成產用結合的生態體系，解決需求與技術相脫節的問題。支持基礎軟硬件廠商開展系統集成適配關鍵技術攻關，強化技術產品和終端應用的協同互動，面向應用需求體系化地提升關鍵基礎軟硬件的性能和可靠性。同時推進工業軟件服務體系的健全完善，提升工業軟件質量評測、適配驗證、軟件過程及能力成熟度評估的能力和水平。
（四）加大對國產工業軟件的知識產權保護力度
一要營造良好知識產權保護生態。通過多部門協同聯動，組織引導軍工單位使用優秀國產工業軟件，加強軟件集中采購和軟件資產管理；推動使用國產軟件的宣傳和培訓，增強全員版權意識。二要提升國內企業知識產權保護意識和能力。引導將知識產權管理納入軟件企業研發全過程，鼓勵軟件企業提前進行有重點、有層次的知識產權布局，及時對自主研發成果進行確權，構建從核心到外圍的知識產權保護體系。引導軟件企業及時對成果進行技術價值評估、知識產權侵權風險排查、開源許可風險識別，以規避知識產權侵權風險，打造出自主可控的國產工業軟件。
參考文獻：
[1]周凡利.創新突破工業軟件發展瓶頸[J].中國工業和信息化，2020（3）：26-34.
[2]高柏，朱蘭.從“世界工廠”到工業互聯網強國：打造智能制造時代的競爭優勢[J].改革，2020（6）：30-43.
[3]周倩.中國工業軟件企業發展現狀與瓶頸突破梯度[J].中國工業和信息化，2020（3）：56-61.
（作者簡介：侯媛媛，博士，國家國防科技工業局信息中心高級工程師；夏輝，國家國防科技工業局信息中心工程師；劉艷麗，國家國防科技工業局信息中心工程師）
控制軟件設計論文范文第4篇
摘 要：文章分析了計算機軟件技術開發現狀問題，分析了計算機軟件技術開發趨勢，提出了生命周期法、系統開發法、原型開發法3種軟件技術開發的方法，并從創新軟件開發工藝，加強計算機軟件技術人才的培養，優化軟件產業環境等方面探究了計算機軟件技術開發策略。
關鍵詞：計算機軟件技術；開發；現狀
計算機軟件開發是計算機技術的核心。計算機軟件技術開發主要指的是系統軟件和應用軟件的開發。分析計算機軟件技術開發現狀，分析其應用發展趨勢及計算機軟件技術有效發展的策略，對于實現計算機技術的創新發展，尤其是實現軟件技術的創新發展是極大的促進。
1 計算機軟件技術開發現狀
計算機軟件開發過程是非常復雜的過程，軟件開發者需要根據用戶需求，進行軟件產品的設計與研發。在軟件開發中，缺乏統一的標準對軟件開發產品質量進行有效的衡量。通常，對軟件產品是以軟件項目的預算、進度、功能和用戶滿意度等方面進行綜合評價的。在軟件產品衡量評價中用戶滿意度起著重要作用，用戶滿意度對軟件開發產品的合格程度評價有著很大的影響?；诖藰藴蔬M行評價，軟件開發產品合格率是非常低的，不足20%。造成這種情況的原因如下[1]。
1.1 軟件開發不重視用戶需求
用戶需求對軟件開發產品的功能設計有著直接的影響。在軟件開發設計中，一些開發人員不重視對用戶需求的把握，不能夠真正明白用戶需求狀況，而盲目進行相關軟件產品的開發，這就導致即使開發人員費心費力開展軟件項目，進行軟件開發，但所開發出來的軟件還是不能滿足用戶的需要，導致軟件產品功能和質量難以滿足用戶需要。
1.2 軟件開發缺乏核心技術
與國外軟件開發相比，我國在軟件開發方面缺乏核心技術。我國軟件開發發展歷程較短，軟件開發能力不足，尤其是缺乏一些創新技術，在軟件開發中相關技術突破難以實現。由于在軟件開發中缺乏核心技術，就導致我國軟件產品質量不是很高，難以實現軟件產品的突破，難以滿足網絡化，數字化發展的要求。
1.3 軟件進度、預算設置不夠科學
進行軟件開發需要大量的資金支持。軟件開發工作又是非常復雜的，需要很長的時間，因此，做好軟件開發進度計劃和做好預算工作是非常重要的。但對于軟件開發者而言，要全面正確地規劃好軟件開發進度有一定的難度，做好相關預算也是十分困難的。由于多種原因，目前，在軟件開發中，缺乏清晰準確的軟件開發進度規劃，也缺乏科學的預算，這就制約了軟件產品的有效開發與設計。
1.4 缺乏良好的軟件開發團隊
我國軟件開發工作起步較晚，缺乏完善的理論，也缺乏先進的技術支撐，這就導致我國所培養出來的軟件開發人才在開發理論和實踐素養方面存在不足。目前，我國缺乏具有豐富理論素養和軟件開發能力，實踐經驗豐富的高端軟件開發人員，軟件開發缺乏人才支持，低端的軟件開發人員很多，高端人才嚴重不足，這就制約了軟件技術的發展，制約了高質量計算機軟件產品的開發與設計。
2 計算機軟件技術開發趨勢
2.1 智能化
當下，科學技術迅速發展，在機械應用領域，智能化是其發展的重要方向。計算機軟件開發也必須要能夠積極走智能化發展道路。作為計算機軟件開發人員，要能夠借助于先進的算法，實現軟件產品的智能化發展。在智能化時代，計算機軟件開發技術也必須要走智能化發展道路，智能化方向是計算機軟件發展的方向，也只有實現智能化發展，計算機軟件技術才能實現重大突破。
2.2 服務化
軟件開發的目標是為了滿足用戶的需要，因此，軟件技術開發的重要方向是服務化。軟件技術開發要能夠以為人們提供更為優質的服務為目標開展工作，要能夠樹立最為人性化的軟件開發思路，在進行技術創新時，也需要能夠以服務化為方向進行技術創新，以服務性為方向進行軟件的開發設計，這樣，才能保障軟件開發的品質和功能。
2.3 網絡化
計算機軟件的使用與網絡是緊密聯系在一起的，也只有在網絡環境下，計算機軟件才能發揮功用和價值。目前，我國互聯網發展速度很快，使用廣泛，互聯網是實現各方面交流的重要途徑。計算機軟件技術開發也需要能夠實現網絡化發展。一方面，計算機軟件需要借助于網絡實現自身的創新，實現技術性的突破，另外，網絡也需要能夠依靠計算機軟件進行完善，網絡化發展應該是計算機軟件技術發展的必然趨勢。
2.4 開放化
計算機軟件開發技術要實現開放化發展，所謂開放化發展，指的是在開發計算機軟件的過程中，不能封閉，要能夠實現各方面的不斷加交流，在實踐中，不斷發展計算機軟件技術。計算機軟件技術開發者之間，技術人員之間需要多交流，能夠實現技術成果的共享。在技術方面要遵循軟件產品標準化和軟件源代碼開放性的創新原則，各種技術人員要能夠相互交流，相互學習，以不斷提升軟件產品的性能，提升產品的質量。這樣，計算機軟件開發行業才能獲得健康持續穩定的發展[2]。
3 計算機軟件技術開發方法
3.1 生命周期法
對計算機軟件技術的開發周期進行定義和設計，從時間角度出發開展這項工作，按照軟件開發的時間，對軟件開發階段進行科學劃分及設計，可以把軟件開發分為軟件設計、開發、評估及運行等不同的階段，采用不同的軟件開發標準，開展軟件開發工作。在軟件技術開發中，采用生命周期法開展工作，作為軟件開發設計人員需要對軟件開發技術的含義、內容進行全面的把握，并要能夠明確軟件技術的應用標準和規則，能夠為用戶提供明確的軟件應用說明，對軟件功能及用法進行明確，這樣，才能真正發揮計算機軟件產品的功能及價值。
3.2 系統開發法
系統開發法是當前軟件技術開發的重要方法，系統開發主要是通過軟件編程的方式實現的。軟件程序員對編程語言進行利用，對相關技術進行應用，進行軟件產品設計開發，不斷提升軟件產品的功能。系統開發法具有一定的優勢，系統開發法具有開發形式自動化的特點，在利用這種方法的時候，需要研究客戶對軟件功能的需求狀況，基于客戶需要對軟件產品進行開發。并能夠借助于軟件開發平臺，進行軟件代碼的有效編寫，以這種方式推動軟件技術開發工作的創新發展。
3.3 原型開發法
計算機軟件技術原型開發法包括探索性、實驗性和進化型3種類型方式。計算機軟件技術原型開發法具有嚴謹性、直觀性和動態性的特點，利用這種方式進行軟件開發工作，作為軟件開發人員需要加強與用戶的溝通交流，能夠明確用戶的要求，能夠以此為引領，不斷拓展軟件產品的功能和作用，以實現軟件功能的最優化發展。
4 計算機軟件技術開發策略
4.1 創新軟件開發工藝
要實現軟件工程的創新發展，必須要能夠積極創新軟件開發工藝。軟件產業生產的模式較為傳統，依然是以勞動力密集型方式進行軟件生產的，在軟件產品開發和項目開發上，很多情況下依靠的是人力，軟件開發還沒有實現規?；?，這樣，軟件開發的質量就取決于軟件開發者的個人素養，軟件生產效率也受到人員素養的影響。有些軟件開發企業會創新軟件開發思想，利用軟件工程思想開展工作，但軟件開發所需要的成本依然是按照人員效率進行設計的，還是難以實現軟件產業的工業化和規?；a。要解決這種問題，需要對軟件開發工藝進行創新，使軟件開發能夠像其他產品一樣能夠實現自動化和工業化生產，這樣，軟件開發產業才能得到有效的發展。
4.2 利用面向對象和構件化軟件等新技術手段
在網絡技術迅速發展的背景下，軟件開發所面臨的環境更為復雜，在網絡環境下，軟件開發需要不斷提升跨越異構平臺的能力，需要能夠設置開放性的系統結構，這是應用軟件發展所需要的。在網絡環境下，應用系統不斷增加，傳統的軟件基礎，難以滿足不斷增加的信息應用需求，因此，應用軟件必須要實現有效的設計及開發。當下，作為軟件技術開發者要能夠利用面向對象和構件化軟件等新技術手段，不斷提升軟件產品的質量，拓展其功能。在互聯網環境下，應用軟件在互操作性、可拓展性、結構開放性和代碼重用等方面都需要有所突破，各種功能需要進一步加強，而利用構件對象設計模式進行軟件開發設計，能夠滿足軟件產品發展的需要，這種技術具有互操作性和可拓展能力，符合軟件開發的需要，也能夠滿足軟件產品創新發展的需要。
4.3 加強計算機軟件技術人才的培養
目前，軟件開發技術型人才嚴重缺乏，尤其缺乏的是高端技術型人才，因此，加強計算機軟件技術人才培養是非常重要的工作。要實現軟件人才的有效培養，各院校需要能夠加大軟件開發專業教育工作，能夠結合市場情況，不斷完善軟件技術教育內容，并能夠積極引入新的技術內容，尤其是引入軟件核心技術內容，不斷提升相關專業人才培養的質量。作為社會也需要能夠加大這方面的人才培養，政府要支持這項工作，相關企業要能夠積極培養軟件技術開發創新人才，通過多種方式保障軟件技術開發人才質量。這樣，才能有效推動軟件技術開發工作的創新發展。
4.4 優化軟件產業環境
在計算機技術研究領域，一直存在一種現象，對硬件關注較高，而對軟件研究工作關注的較少，在人力資源投入方面，軟件產業方面的投入明顯不足。并且，在軟件行業中，還常常會出現盜版，競爭不公平，價格誘惑等問題，相關知識產權保護工作開展不力，對軟件開發缺乏必要的技術突入等，這些都制約了軟件開發技術的進一步發展。因此，優化 軟件產業環境，通過法律途徑加強相關知識產權的保護，為軟技術開發人員提供有利的工作環境，增加軟件研發方面的投入等，以多種方式優化軟件產業環境，以推動軟件開發技術的創新發展。
[參考文獻]
[1]李萬明.淺談計算機軟件開發技術的應用研究與趨勢[J].網絡安全技術與應用，2014 （12）：241-242.
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控制軟件設計論文范文第5篇
摘要：本文基于Modbus通訊協議，使用VB編寫上位軟件，與西門子CP341-RS422/485模塊進行通訊，對PLC中變量進行讀取，并存入SQLServer數據庫，實現對設備的實時監控。
關鍵詞：Modbus；VB； SQLServer；PLC
在現代工業中使用PLC設備進行分散化控制，上位機監控軟件提供圖形界面并對下位設備進行數據采集、管理，已經成為工業控制系統中普遍使用的監控形式。其中Modbus協議以標準、開放等優點廣泛應用于工業通訊當中，本文基于西門子的CP341模塊作為Modbus從站，使用Visual Basic語言進行編程，在上位計算機中采集、存儲PLC中狀態變量，實現對設備的實時監控。
1.Modbus協議
一個Modbus通訊數據幀由若干個字節組成，一般通信數據幀的格式包括：地址域、功能碼、數據域、錯誤校驗（16位CRC校驗）
地址域長度為1個字節，表示從站的地址。功能碼是數據幀中傳送的第二個字節，不同的功能碼對應數據域格式不盡相同，常用的功能碼有1、2、3、4、5、6、15和16，分別表示讀線圈、讀輸入狀態、讀保持寄存器、讀輸入寄存器、寫單個線圈、寫單個輸入狀態、寫多個線圈、寫多個保持寄存器[1]。數據幀最后兩個字節是CRC錯誤校驗域。
若需要讀取05從站以00 00為起始地址的兩個REAL型數據：3.4和8.9，則主站發送的報文：05 03 00 00 00 04 C5 8F，從站返回報文：05 03 08 40 59 99 9A 41 0E 66 66 D6 72。
2.西門子CP341的組態與編程
2.1西門子CP341組態
本文涉及與計算機通訊的從站為西門子S7-300PLC加裝CP341-RS422/485模塊。在安裝CP341之前需要插入硬件狗Dongle，安裝驅動軟件CP_PTP_PARAM和Modbus-Slave318，然后才能在Step7中對CP341進行組態。
設置模塊時必須與計算機確認設置的內容：從站地址、波特率、數據位停止位，校驗位。CP341模塊的參數應按確認后的內容進行配置，波特率通常設為9600即可。本文中通訊參數設置為9600， 8， 1， n，從站地址為5。
傳輸DINT、REAL數據時，應設置FC 03，06，16選項卡，并建立一個DB塊存儲待傳數據。本文中所需傳輸的變量數據類型為DINT、REAL。傳輸模式選擇Half-Duplex。配置完成后，向CP341下載Modbus Slave驅動。
2.2PLC編程
在Step7中打開 “zXX21_05_PtP_Com_MODSL”項目，將Modbus通訊程序OB100、FB7、FB8、FB80、DB80復制到Step7程序中。在程序中調用FB80，并將通訊數據塊名稱DB80和CP341起始地址填入。建立與計算機通訊用的FC塊并調用FB80，將通訊數據塊名稱DB80和CP341起始地址填入。其中FB80中的OB_MASK的值應始終為1，其余變量根據需要進行分配。
3.Visual Basic編程實現
為計算機安裝RS485通訊卡，添加各個數據顯示控件數組和MSComm控件。Modbus RTU模式的報文發送必須控制好字符間隔，1byte數據發送后延時應小于1.5倍字符時間，兩幀報文之間的間隔必須大于3.5倍字符時間間隔。一個字符時間是指按照用戶設定的波特率傳輸一個字節所需要的時間[2]。
軟件通過串口發送查詢數據幀，對PLC返回的數據分解、顯示，PLC返回的內容包括各開關狀態、元件狀態、運行速度、運行負荷等。從通訊內容來說，包括開關量、模擬量，其中開關量均打包為DINT型變量整體發送。
3.1串口通訊與數據處理
在界面中加載VB自帶的MSCOMM控件，在軟件啟動時，程序調用API函數自動從配置文件中讀取設置的控件屬性參數，在控件的CommEvent事件中編寫響應程序。
使用Timer控件按照要求的周期發送報文。主站發出的查詢報文為05 03 00 00 00 24 44 55（十六進制），通過MSComm.Output指令發送給從站。
取得從站返回給主站的數據幀后，從第4個字節開始，每4個字節為一個數據。數據幀中的DINT型變量按位進行分解，與相應的開關量對應顯示，浮點數轉換為小數并顯示在界面上。
3.2數據管理
為及時記錄設備運行狀態，分析設備使用情況，軟件將打包傳輸的數據存儲在SQLServer數據庫中，以備日后查詢，存儲數據的過程根據MSComm.CommEvent事件觸發。VB應用程序開發中，可以通過ADO對微軟所支持的數據庫進行操作。
在數據庫中建立存儲表，建立不少于傳輸內容的字段，分別存儲各開關量數據、模擬量數據。在VB中編寫讀寫數據庫的ADO語句對SQLServer進行操作。
Set Cnn = New ADODB.Connection
Cnn.Open strCnn
Cnn.Execute \"INSERT INTO Database （iTime， …） VALUES （SQLtxt）\"
需要讀取存儲信息時，可使用SQL查詢語句讀取相應字段進行數據轉換和位處理即可，本文不再贅述。4 結論
本文實現了在Modbus通訊的條件下，使用Visual Basic編程實現了在計算機上讀取PLC中少量數據，并存儲入SQLServer數據庫的功能。在只需要監控少量數據的情況下，可以不必在計算機上安裝其他專業的工業控制軟件就能夠滿足需求，只安裝相應的控件補丁和硬件驅動即可。本文所實現的功能降低了監控軟件對計算機性能的要求，也使得部署程序更加簡便。
參考文獻：
[1]白焰，鐘艷輝，秦宇飛.基于VC的Modbus協議通信測試軟件的實現[J].現代電力，2008 25（6）：76-80
[2]佟為明，胡素君，劉勇， 李中偉.一種體現Modbus主要技術的實驗系統[J].電子器件，2009 32（4）：833-839.