工控组态软件运行平台的实时性研究郝伟旭1，郝英立2，仲崇权2，张利2（1.郑州师范高等专科学校现代信息技术部河南450000；2.大连理工大学自动化系辽宁116023）摘要：简要介绍了组态软件运行平台的体系结构、组成部分及实时性的影响，着重对影响运行系统实时性的因素作了深入探讨，提出改善运行系统实时性的方法，并给出了实例及运行数据。关键词：组态软件；DCS；实时性；多线程；优先级队列：TP311.52文献标识码：AResearchofRunning-PlatformforIndustryConfigurationSoftwareHao,WeixuHao,YingliZhong,ChongquanZhang,Li(1.DepartmentofInformationEngineering,ZhengZhouTeacherCollege,Henan450000；2.DepartmentofAutomation,DaLianUniversityofTechnology,Liaoning116023)Abstract:ThispaperintroducesthestructureandcompositionofRunning-platformandtheessentialityofreal-timeability,discussesthefactorsthataffectrunning-platform’sreal-timeabilityandimprovesonthat,givesanexampleofimprovingmethodsanddata.Keywords:configurationsoftware；DCS；real-timeability；multi-thread；priorityqueue1.引言随着工业自动化水平的迅速提高，组态软件逐渐被过程自动化技术人员所熟悉。组态软件是面向监控与数据采集的软件平台，它能根据用户对被控对象和控制目的的要求在模块间进行任意组合。它不仅满足了被控对象的个性需求、缩短了软件开发时间并节省了开发费用，还具有实时多任务、接口开放、操作直观、使用灵活简单、功能多样、运行可靠等特点，因此，组态软件有着更强的竞争力和更为广阔的市场前景。工业监控组态软件通常由开发系统和运行系统两大部分组成，开发系统主要负责实施设备组态、变量组态、数据库组态、流程图组态等组态操作，而运行系统则主要负责解析由开发系统生成的各种组态参数，生成HMI界面，加载设备驱动程序，启动数据库，采集底层设备的数据等工作。运行系统作为工业监控现场的数据处理中心，它的运行效果诸如稳定性、实时性等性能指标直接影响到工业现场的生产安全与生产效率，所以运行系统的实时性与稳定性成为组态软件设计中必须考虑的问题。2.工业监控组态软件运行平台的体系结构及影响实时性的因素工业控监控组态软件运行平台按照功能模块分类，通常可分为6大部分，分别是实时数据库、脚本引擎、HMI、后台数据库、IOServer和数据备份模块，其运行系统体系结构图如图1所示。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------基金项目：国家863计划基金项目（2003AA412030－9）辽宁省博士启动基金资助项目（＃20031069）图1运行系统体系结构图实时数据库是运行平台的核心部件，运行平台的所有组成部分都以实时数据库为中心，接受实时数据库的调度。脚本模块负责解析及执行用户编写的脚本代码，为用户提供二次开发能力，并将执行结果反馈给实时数据库。人机界面是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，设计良好的HMI为用户提供友好的界面，为用户执行控制提供方便。Windows操作系统称为抢占式多任务操作系统，该操作系统基于消息机制的运行方式与DOS等系统在实时性方面相比略有不足。历史数据库模块负责将实时数据库中的数据保存起来，为进行历史数据的查询和处理做准备。IO数据采集模块是进行数据采集的中心，是组态软件和硬件设备连接的桥梁。通过上述对组态软件运行平台各个组成部分功能的分析，可以得到如下影响系统实时性的因素：1）实时数据库的性能2）脚本功能模块与脚本引擎的接口效率及脚本的执行速度3）Windows操作系统消息队列对消息处理的处理机制4）后台数据库操作对实时性相关操作的阻塞5）设备通讯的IO操作3.提高设备通讯IO操作实时性的方法3.1多线程对于CPU的工作速度来讲，端口的I/O操作是一个相对慢速的过程。而组态软件中需要进行大量的I/O操作，为满足系统的实时性要求，将系统的I/O操作设计成多线程，并为每一个I/O端口设置一个监视线程，监视I/O端口的接收数据缓冲区和数据发送缓冲区，一旦缓冲区接收到数据，立刻启动数据接收线程或者数据发...