基于windows的智能控制系統(tǒng)研究

王東風(fēng)　紀(jì)磊

摘要：隨著自動(dòng)化時(shí)代的來臨，制造業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中逐步向著自動(dòng)化發(fā)展。在各種各樣的生產(chǎn)過程智能控制系統(tǒng)中，我們都會(huì)遇到包含多個(gè)控制流程、多種生產(chǎn)路徑的生產(chǎn)工藝。為此，我們提出了一種基于windows桌面系統(tǒng)底層結(jié)合中小型傳感控制器進(jìn)行生產(chǎn)流程的智能控制系統(tǒng)，并提出基于事件驅(qū)動(dòng)模型的雙標(biāo)志流程跳轉(zhuǎn)方法。

關(guān)鍵詞： 智能控制系統(tǒng) 流程跳轉(zhuǎn) 實(shí)時(shí)系統(tǒng) 控制策略

中圖分類號(hào)： G252 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00

1引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能技術(shù)越來越成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，在生產(chǎn)控制和應(yīng)用系統(tǒng)工程中有著重要作用，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中各個(gè)方面。電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用極大的提高了智能控制系統(tǒng)的通用性和靈活性。

系統(tǒng)平臺(tái)是智能控制軟件底層的支撐環(huán)境，系統(tǒng)平臺(tái)的選擇從根本上直接決定了智能控制軟件系統(tǒng)的指標(biāo)。根據(jù)市場分析公司Net Application 15年1月最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，Windows系統(tǒng)的市場份額為96.52%，占整個(gè)操作系統(tǒng)市場之首。目前，Windows是我們使用最廣泛的操作系統(tǒng)，有著友好的用戶界面，良好的程序基礎(chǔ)。但它本身不是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性方面有著自己的不足。Windows系統(tǒng)本身沒有提供線程獲得確定執(zhí)行時(shí)間的機(jī)制，它不能保證中斷響應(yīng)的確定性。并且，在智能實(shí)時(shí)軟件開發(fā)過程中，特別是在以具體實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，中、小型智能控制設(shè)備有很大的局限性。

本文通過分析中型智能控制系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，抽取智能控制軟件、中小型控制器的共性，設(shè)計(jì)出一種基于Windows平臺(tái)，通過軟件與中小型控制器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)低成本、智能實(shí)時(shí)控制的目的。這種開發(fā)方法，提供一套通用的解決方案，具有較高的可重用性和實(shí)用型。

2 智能實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)大多工作在實(shí)時(shí)性要求很高的場合，具有嚴(yán)格、機(jī)械的時(shí)序動(dòng)作要求。特別是在動(dòng)作、時(shí)序上嚴(yán)格的行業(yè)，對(duì)這類控制系統(tǒng)要求更為嚴(yán)格。但這種系統(tǒng)比較專業(yè)，缺乏友好的開發(fā)環(huán)境和應(yīng)用界面[1]。嵌入式操作系統(tǒng)面向單一設(shè)備的固定的應(yīng)用，Windows桌面操作系統(tǒng)面向復(fù)雜多變的應(yīng)用。從開發(fā)角度來說，windows桌面操作系統(tǒng)給開發(fā)人員一個(gè)“黑箱”，讓開發(fā)人員通過一系列標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用使用操作系統(tǒng)封裝好的功能；嵌入式系統(tǒng)給開發(fā)人員一個(gè)“白箱”，它將系統(tǒng)所有資源都開放給開發(fā)人員，使其能自主控制這些資源。相對(duì)于目前中小型企業(yè)生產(chǎn)流程而言，智能控制系統(tǒng)對(duì)流程的控制跳轉(zhuǎn)，主要是對(duì)儀器設(shè)備的動(dòng)作、狀態(tài)進(jìn)行檢測控制。我們可以在復(fù)雜的windows桌面操作系統(tǒng)下通過底層硬件的高可靠性、提高軟件的運(yùn)行效率降低維護(hù)成本。

3 智能控制軟件通用結(jié)構(gòu)

在智能控制軟件開發(fā)過程中，除了嵌入式控制系統(tǒng)外，針對(duì)中小型生產(chǎn)應(yīng)用，在windows桌面系統(tǒng)下通過軟件與底層硬件的結(jié)合，從一般特性出發(fā)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)軟件運(yùn)行共性，建立通用的層次化、模塊化結(jié)構(gòu)。

整個(gè)系統(tǒng)包括硬件設(shè)備、控制算法和軟件系統(tǒng)3個(gè)部分。硬件設(shè)備主要包括計(jì)算機(jī)和中、小型控制設(shè)備。硬件設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備高速處理、分析能力，windows系統(tǒng)友好用戶界面和基礎(chǔ)的封裝功能，完成對(duì)控制對(duì)象的控制。在進(jìn)行智能控制時(shí)，被控制的對(duì)象就是各種中小型通訊、信息反饋采集控制器?？刂扑惴ㄖ饕侵悄芸刂撇呗裕鼙ＷC設(shè)備按照指定的指令執(zhí)行，并且協(xié)調(diào)軟、硬件設(shè)備在出現(xiàn)意外故障時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可靠的響應(yīng)。軟件系統(tǒng)主要是保證生產(chǎn)過程能順利、友好的進(jìn)行并使其可控，除保證完成生產(chǎn)過程外，還完成人機(jī)交互、保存生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表及異常狀況的處理，其最為重要的功能是可對(duì)生產(chǎn)順序進(jìn)行編程，數(shù)據(jù)處理及控制輸出。

計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)，需要通過擴(kuò)展板卡等輔助部件與中小型控制器進(jìn)行有線或無線通訊，從而達(dá)到系統(tǒng)控制的目的。這種控制主要是為了獲取被控對(duì)象目前所處的狀態(tài)或者控制其運(yùn)動(dòng)過程，使實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的路徑最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的目的；其次是獲取生產(chǎn)過程中各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，保留生產(chǎn)中主要的現(xiàn)場。

4 軟件系統(tǒng)中觸發(fā)生產(chǎn)過程跳轉(zhuǎn)的方法

若機(jī)器設(shè)備一直保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)、智能控制系統(tǒng)也處于無干擾的理想狀態(tài)，這種流程的控制跳轉(zhuǎn)方法簡單而有效。但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，我們會(huì)遇到各種各樣的問題，特別是生產(chǎn)條件惡劣，情況變化復(fù)雜，車間干擾源多等環(huán)境[4]。因此，生產(chǎn)過程中意外終止、跳轉(zhuǎn)生產(chǎn)流程的外界因素多而復(fù)雜，條件判斷進(jìn)行流程跳轉(zhuǎn)的方式也會(huì)因?yàn)槌绦蛱幵谀骋贿M(jìn)程中無法及時(shí)響應(yīng)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。

我們可以借用windows事件機(jī)制，通過屬性賦值的方式將事件處理跳轉(zhuǎn)與事件的擁有者聯(lián)系在一起，從而實(shí)現(xiàn)流程的及時(shí)響應(yīng)及跳轉(zhuǎn)[2] [3]。在程序中，我們?cè)O(shè)置一個(gè)觀察者和裁決者。將跳轉(zhuǎn)流程程序作為一個(gè)事件封裝后通過委托與觀察者屬性連在一起，這樣當(dāng)程序出現(xiàn)異常或者需要跳轉(zhuǎn)的時(shí)候，更改觀察者的屬性，即可偵查到，進(jìn)入跳轉(zhuǎn)進(jìn)程入口等待決策。與觀察者不同，決策者沒有跳轉(zhuǎn)委托事件，它本身只有一個(gè)屬性標(biāo)志用于最終的跳轉(zhuǎn)方向的決策。正常生產(chǎn)過程中，即便觀察者屬性變化，沒有決策者的最終響應(yīng)，流程仍然正常運(yùn)行。只有在控制策略裁決者屬性發(fā)生變化，生產(chǎn)流程才會(huì)變化。

5 結(jié)語

計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，以其良好的編程界面、廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，在中小型自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域顯得愈發(fā)重要。以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，將軟件控制系統(tǒng)與底層硬件控制器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能上的控制，完成自動(dòng)化生產(chǎn)流程。上述流程實(shí)現(xiàn)方法已經(jīng)在很多設(shè)備檢測、中小型生產(chǎn)產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用，極大地減少了人工重復(fù)工作量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]何港玲.計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2015，01：51-52.

[2]黎明.理解C#中的委托和事件[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)，2013，07：14-15.

[3]范振鈞，鞏小東，王增強(qiáng).委托與事件在觀察者模式中的應(yīng)用[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，04：27-29.

[4]王梅.論工業(yè)自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2015，05：37+14.