现场总线目前已成为自动化领域的研究热点,现场总线的节点是具有数字通信能力的智能仪表。现场总线的目标就是通过开放的系统协议,从现场获取尽可能多的信息,进一步实现工厂整个生命周期的自动化。 随着自动化技术和软件技术的发展,组态软件作为工业自动化领域中较为基础的应用软件,在工业控制系统中的重要性日益突出。基于现场总线分布式控制系统的组态技术的研究,已成为当前组态软件技术的研究热点。目前国内外许多学者都在致力于现场总线组态技术的研究,以更好的推动现场总线技术的发展。 本论文以现场总线组态软件的功能块图形组态为研究对象,提出支持多种现场总线协议、多种组态策略的集成组态将是图形组态方式的发展趋势。同时,深入研究了当前各主流组态软件中功能块图形组态的实现方式、路径规划算法以及模板实现原理,分析了当前存在连接线不能自动规避障碍功能块、功能块端口连接线纵向重合、路径冗余以及当前采用的模板组态技术不具备功能和协议的可扩展性等问题。 首先,在深入研究了相关领域的面向对象组件设计技术、最优路径规划算法、XML可扩展描述语言等相关技术基础上,提出了一种基于组件技术的、与协议无关且可重用的功能块组态软件模块实现方案。然后,针对组态连线过程中遇到的路径规避等问题,设计出一种基于深度优先探索、智能规避、队列选优思想的最优连线路径规划算法,并综合考虑组态过程中障碍功能块的数目和排列关系以及最终的路径转折次数、路径总长度等执行因素,为该算法建立了一套新的客观评价函数,经多种组态情况下的验证测试,均得到了满意的效果。最后,通过抽象出一种与协议无关的基于XML可扩展描述语言的模板描述方式,设计出一种可方便进行协议、组态策略扩展的组态模板设计方案,并提出该模板设计方案在组态软件中的应用方法。 目前已完成开发的功能块图形组态软件模块已经应用于EPA-FF组态系统中,并对两种协议的功能块图形组态效果和稳定性进行了测试,应用结果表明开发的功能块图形组态软件模块完全做到了协议无关,应用了新的连线路径规划算法后,功能块组态连线更加智能化、人性化,新的功能块组态模板具有良好的协议和功能可扩展性,整体运行效果良好。