嵌入式组态软件系统的研究 点击：4301 | 回复：27
发表于：2002-12-07 18:51:00
楼主
嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由微电子芯片（包括微处理器、定时器、序列发生器、控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器件）和嵌入在ROM、RAM和／FLASH存储器中的微型操作系统、控制与应用软件开发来实现各种自动化处理任务的电子设备或装置。
嵌入式系统的主要作用是实时控制、监视、管理移动计算机、数据处理等，或者辅助其它设备运转，完成各种自动化处理的任务。
嵌入式系统以应用为中心，以半导体技术、控制技术计算机技术和通讯技术为基础，强调硬件软件的协同性与整合性，软件与硬件可剪裁，以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。
最简单的嵌入式系统仅有执行单一功能的控制能力。在唯一的ROM中仅有实现单一功能的控制程序,无微型操作系统。复杂的嵌入式系统，例如个人数字助理（PDA）、手持电脑（HPC）等，具有与PC机几乎一样的功能，实质上与PC的区别仅仅是将微型操作系统与应用软件嵌入在ROM、RAM与FALSH存储器中，而不是存储于磁盘等载体中。很多复杂的嵌入式系统又是由若干个小型嵌入式系统集成的。
随着后PC时代的到来，在工业及其他相关领域的客户更注重使用符合其特定需求并带有智能的嵌入式工业控制组态软件。此种组态软件可大大缩短嵌入式产品投放市场的时间，而且使产品具有丰富的人机界面，嵌入式WEB及符合IEC61131-3的控制逻辑功能，并且可以存储相当数量的历史数据，部分完成现场工作站级计算机的功能。
这里给出不同行业的一些应用举例：
1.制造及过程控制：人机操作面板、控制机床、电机驱动、测试设备、环境监测、输配电设备、炼油厂设备、远程无人采集监控站。
2.医疗卫生设备：X光机、CT、医政管理系统、病房监测系统；
3.楼宇自控及商业零售网点、商业POS、保安监控设备；
4.办公设备及信息家电、机顶盒、手机嵌入系统、程控电话；
5.网络化可组态设备，如下图：
发表于：2002-02-28 13:32:00
7楼
MCGS嵌入版
1 概述
嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统广泛应用于高科技产品中，具有巨大的市场需求前景。嵌入式操作系统不仅在传统的工业控制和商业管理领域有极其广泛的应用空间，如智能工控设备、POS/ATM机、IC卡等，而且在信息家电领域的应用更具有极为广泛的潜力，例如机顶盒、WebTV、网络冰箱、网络空调等众多的消费类和医疗保健类电子设备，以及在车载盒、智能交通等领域的应用也呈现出前所未有的生机。
我们推出的“MCGS组态软件嵌入版”是基于RTOS（real-time multi-tasks operating system）实时多任务操作系统的专门应用于嵌入式操作系统的组态软件，通过简单的模块化组态就可构造用户自己的应用系统，把用户从繁琐的编程中解脱出来，让更多的用户在使用嵌入式系统时得心应手。
2 MCGS嵌入式系统体系结构
MCGS嵌入式体系结构如下如示，分为组态环境和运行环境两部分，组态环境相当于一套完整的工具软件，可以在PC机上运行，用简单的模块化设计帮助用户构造自己的应用系统，组态好的应用系统通过串口线或以太网下载到嵌入式系统中实时运行。
MCGS嵌入版组态分为人机界面组态和控制流程组态两部分，作为用户可以根据实际情况裁减所需内容。 其中人机界面组态类似于MCGS组态软件通用版，可以组态出动画窗口，运行策略，曲线，报表等等，并可以设置用户权限，安全级别等。嵌入式组态还提供网络通讯，Modem通讯等功能，可以和其他MCGS系统通讯，交换数据，构成分布式上下位机结构的SCADA系统。
控制流程组态是嵌入式组态系统特有的功能，主要用于组态实现各种控制流程和控制逻辑。提供了丰富的功能模块和控制逻辑，来帮助用户快速实现各种控制效果。是构成用户应用系统实时控制的核心，在控制流程中可以利用MCGS提供的100多种功能模块组成各种应用系统，嵌入式系统中的MCGS实时数据库可以用作人机界面和控制流程数据交换的基础。控制流程可以通过实时数据库来在人机界面上显示控制过程。
实时运行系统内嵌了实时多任务嵌入式操作系统，实现控制系统的可靠性、实时性、确定性、安全性。
3 MCGS嵌入版组态界面
3．1 MCGS嵌入版人机界面组态
MCGS嵌入版具有和MCGS通用版同样的简单易用、丰富生动的人机交互界面。使用方法和功能可参考MCGS通用版。
3．2 MCGS嵌入版控制流程组态
MCGS嵌入版控制流程组态，继续沿用MCGS通用版的面向对象的技术，把大量的复杂操作和处理封装在功能模块的内部，提供给用户的只是一系列简单、直观的功能模块属性。使用户能够简单、快速的组态出各种复杂的应用系统，如下图示，MCGS嵌入版流程控制组态（FBDConfig）具有以下鲜明特点：
3．2．1 简单易用功能强大的功能模块
为了能够完成各种复杂的应用系统， MCGS提供了一套功能完备的功能模块，以满足不同用户的需要，
功能模块包括逻辑模块、数学模块、数组模块、字符串模块、流程模块、输入输出模块、通讯模块、特殊模块、其他模块等共100多个模块能够实现实时数据的采集、处理、控制输出及数据的传输等功能，其中还包含PID、模糊控制、神经网络等智能控制模块，能够满足各种控制需求。
3．2．2 硬件无关抽象的输入输出机制
与不同硬件系统的数据的交互是控制系统的重要的组成部分，使用MCGS组态软件嵌入版的输入输出模块用户可以不必考虑硬件的类型，只需简单的填写输入输出模块的属性、硬件设备的接口地址即可。
3．2．3 功能完整方便灵活的调试功能
使用MCGS组态软件嵌入版，在组态时就可对组态的应用系统进行调试，而不必下载到运行环境，从而极大的方便了工程的调试。调试功能含有单步跟踪、断点设置、子模块进入、子模块跳出等，在调试状态下模块的输入输出变量直接显示在状态栏中，可以方便的根据实际系统检查组态系统的运行状态。
4 MCGS嵌入版运行环境
组态好的应用系统检查无误后，通过下载命令装入嵌入式系统，执行实时运行功能，MCGS嵌入版的运行环境是基于RTOS实时多任务的操作系统，完全满足嵌入式系统的高可靠性、实时性、功耗低、环境适应能力强的要求。
以x86为例，当目标机CPU为80486（主频75MHz）时，具有如下的基本性能指标：
任务切换时间：500微秒
中断服务响应时间：200微秒
系统时间控制精度可以达到：1毫秒
上电重启时间小于10秒（使用特定硬件系统可以达到2秒以内）
5 MCGS嵌入版功能介绍
MCGS嵌入版内含的100多个模块可以满足所有的控制功能需求。
¨ 硬件交互功能：软件的输入输出模块，可以简单的实现和硬件之间的数据的交互；
¨ 数据处理功能：软件具有强大的数据处理功能、内含的比较模块、数学模块、数组模块等不仅可以实现通常的数学运算，还可以进行数组运算、查表运算、及插值运算等复杂的数学运算能够满足所有控制场合的应用；
¨ 逻辑控制功能：逻辑控制是顺序控制中常用的方法，软件内含的逻辑模块、定时器模块、计数器模块、移位控制器模块、计数控制器模块、脉冲发生器模块等可以实现所有的逻辑控制功能；
¨ 回路控制功能：MCGS组态软件嵌入版不仅可以实现顺序控制，还可以实现循环、跳转、判断、中断等复杂的流程控制；
¨ 人机界面功能：具有和MCGS通用版相同的功能强大的人机交互界面，可以简单的实现改变控制参数，发送控制命令、浏览控制状态等人机交互功能，通过和MCGS网络版的数据交互还可以轻松实现远程人机交互功能。
¨ 网络通讯功能：MCGS嵌入版具有强大的通讯功能，通讯模块不仅支持串口通讯、调制解调器的通讯、以太网通讯还支持无线通讯，可以方便快捷的实现数据的交互传输；
6 MCGS嵌入式系统应用方案
利用MCGS嵌入式组态软件和“工控设备的DIY自由组态”的工控新理念可以方便、快速的研制各种新型的工控设备，让更多的厂家和代理商品尝“自由品牌”的滋味，下面是几种典型应用：
¨ 嵌入式智能设备：嵌入式智能设备是嵌入是系统应用最多的领域，此种应用以智能化电子产品和一些机电设备为主，例如mp3，PDA等微型数字化产品，信息家电，车载电子设备、移动通讯、智能化仪表、数字机床、工业机器人、及手持信息设备等。
¨ 嵌入式智能人机界面：在工业控制领域使用的触摸屏使用量非常大，而成熟的品牌非常多，但这些触摸屏都有如下一些特点：价格贵，功能简单，只能完成一些简单的人机界面的显示和少量的控制功能。而使用MCGS嵌入式组态软件开发的嵌入式智能人机界面，不仅具有传统触摸屏所有的功能，而且具有数据保存，历史曲线和报表打印等功能，同时系统系统在标准，通用的嵌入式主板、专业屏、嵌入式操作系统和MCGS嵌入式组态软件构成触摸屏价格较低，功能强而可以根据用户需要方便的打自己的品牌。
¨ Web浏览设备：针对需要远程采集的工业现场，在现场放置由MCGS嵌入式构成的现场采集设备，实时运行并保存数据，上位机应用MCGS网络版，通过通讯功能把现场采集的数据传到上位机，管理员在办公室通过IE浏览器随时查看现场的工作状况，并可以根据控制状况发送控制命令，可以组成监视和控制一体的系统。
¨ 协议转换设备：工业控制中，经常要把各种协议转换成一个标准通讯协议，以便上位机统一管理和采集。MCGS嵌入式系统以其灵活组态的特点和低成本优势方便完成这种协议的转换、把各种异构网络同一化，大大的减轻系统开发工作量，加快开发速度。
7 MCGS嵌入式系统的特点
¨ 真正嵌入：运行于嵌入式实时多任务操作系统。
¨ 容量较小：整个系统只需要2M的存贮空间，可以方便的使用DOC存贮设备。
¨ 高稳定性，无硬盘，内置看门狗，上电重启时间短于6秒。采用特殊配置还可进一步缩短重启时间。
¨ 速度极快：系统的时间控制精度可以精确到1个毫秒，方便地完成各种高速采集系统。
¨ 成本很低：系统只需要主频为24M的386单板计算机、2M DOC，大大降低设备成本。
¨ 功能强大：内置流程图组态功能和各种算法，可以轻易完成逻辑控制、多回路控制等复杂的控制系统，可以提供中断处理，定时轮巡精度可达到1ms，提供对计算机串口，内存，端口的访问。并可以根据需要灵活组态。
¨ 通讯方便：内置串行通讯功能、以太网通讯功能、Web浏览功能和Modem远程诊断功能，可以方便实现与各种设备进行数据交换、远程采集和Web浏览。
¨ 操作简便：MCGS嵌入版和MCGS通用版、网络版采用相同的组态环境和组态操作，简单易学。
¨ 支持多种设备，MCGS提供大量常用设备的驱动程序。
8 MCGS组态软件嵌入版需求
目前MCGS组态软件嵌入版运行环境支持常用的X86系列，包括单板机，PC/104，能够插入DOC芯片的工控机，也可以通过DOC插卡在普通PC机上使用。
最低配置：
RAM：4M；
DOC：2M；
推荐配置：
RAM： 8M；
DOC：8M；
MCGS嵌入版组态环境软硬件需求同MCGS通用版。
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