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应该是明确的。对控制的可视化表现有帮助用户理解操作原则,记住任务的步骤并且明确计算机应该做什么。
2.2.4 界面的交互式设计
界面的交互方式通常称为人机交互方式,又称交互技术、接口技术、对话技术、界面类型等。由此可见,界面交互方式有很多种,每种都有不同的性能、特点和适用范围。软件界面设计时必须要充分了解各种界面的优缺点和使用限制,按照不同的用户、任务,设计适合的人机交互界面,传统的人机交互方式有问答式对话、菜单界面、填表界面、命令语言界面、查询语言界面等。随着计算机及多媒体技术的发展,出现了图形用户界面及直接操纵界面等,并可以用语言进行人机交互,使人和计算机之间的交流越来越简单、方便。
2.2.5 界面的开发过程
(1) 定义阶段
① 可行性分析,包括用调查用户的界面的要求和使用环境,尽可能广泛的向系统未来的各类直接或潜在用户进行调查,同时兼顾调查人机界面涉及的硬、软件环境。 ② 需求分析,包括用户特性分析、任务分析等。用户特性分析是调查用户类型,定性或定量的测量用户特性,了解用户的技能和经验,预测用户对不同界面设计的反响;任务分析是从人和计算机两方面共同入手,进行系统的任务分析。
(2) 构造阶段
① 建立界面模型,描述人机界面的结构层次和动态行为过程,确定描述模型的规格、说明语言的形式,并对该语言进行定义。
② 任务设计,根据用户特性和任务分析的界面规格需要说明,详细分解任务动作,并分配给用户或计算机或二者共同承担,确定适合于用户的系统工作方式。
③ 环境设计,确定系统的硬、软件支持环境带来的限制,甚至了解工作场所,向用户提供各类文档要求等。
④ 界面类型设计,制定最为合适的界面类型,包括确定人机交互的任务类型,估计能为交互提供的支持级别和复杂程度。
⑤ 交互设计,根据界面规格需求说明进行界面结构模型的具体设计,考虑存储机制,划分界面结构模块。
⑥ 屏幕显示和布局设计,制定屏幕显示信息的内容和次序,进行屏幕总体布局和
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显示结构设计。
⑦ 艺术设计,包括为吸引用户的注意所进行的增强显示的设计。
⑧ 帮助和出错信息设计,设计帮助信息和出错信息的内容,设置查询方法,并进行出错信息和帮助信息的显示格式设计。
⑨ 原型设计,对系统进行初步设计后开发人员用较短的时间和较低的代价开发出一个满足系统基本要求、简单可行的运行系统。
⑩ 界面测试和评估,完成设计的系统界面必须经过严格的测试和评估。
(3) 维护阶段,它的关键任务是通过各类必要的维护行为,使系统持久的满足用户的需求,主要包括: ① 改正性维护 ② 适应性维护 ③ 完善性维护 ④ 预防性维护
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3 组态软件的引入及其简介
3.1 组态软件的引入
计算机测控系统软件编制可采用以下两种方法:一是采用Visual Basic、Visual C++、Delphi等基于Windows平台的开发程序来编制;二是采用组态软件来编制。前者程序设计灵活,可以设计出不同风格的人机界面系统,但设计工作量大,开发调试周期长,软件通用性差,对于不同的应用对象都要重新设计或修改程序,软件可靠性低。监控组态软件是标准化、模块组合化、商品化的通用开发软件,只需进行标准模块的软件组态和简单的编程,就可设计出标准化、专业化、通用化强、可靠性高的人机界面监控程序,且工作量小,开发调试周期短。
3.2 组态软件及其发展 3.2.1 组态软件的初步认识
组态软件,又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广,可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。
组态软件在国内是一个约定俗成的概念,并没有明确的定义,它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思,是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能,而不需要编写计算机程序,也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”,组态软件就称为“二次开发平台”。“监控(Supervisory Control)”,即“监视和控制”,是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。
3.2.2 组态软件的发展
组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中,如:DCS(集散控制系统)组态、PLC(可编程控制器)梯形图组态;人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念,如
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AutoCAD,PhotoShop等。不同之处在于,工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看,组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。工控组态软件也提供了编程手段,一般都是内置编译系统,提供类BASIC语言,有的支持VB,现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议,并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI(人机接口软件,Human Machine Interface)的概念,组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前,工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用,开发时间长,效率低,可靠性差;或者购买专用的工控系统,通常是封闭的系统,选择余地小,往往不能满足需求,很难与外界进行数据交互,升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能,构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展,实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容,监控组态软件将会不断被赋予新的内容。
3.3 组态软件的功能及特点
组态软件通常有以下几方面的功能:
(1) 强大的界面显示组态功能;目前,工控组态软件大都运行于Windows环境下,充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点,可视化的m风格界面、丰富的工具栏,操作人员可以直接进人开发状态,节省时间。丰富的图形控仵和工况图库,既提供所需的组件,又是界面制作向导。提供给用户丰富的作图工具,可随心所欲地绘制出各种工业界面,并可任意编辑,从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来,丰富的动画连接方式,如隐含、闪烁、移动等等,使界面生动、直观。
(2)良好的开放性;社会化的大生产,使得系统构成的全部软硬仵不可能出自一家公司的产品,“异构”是当今控制系统的主要特点之一。开放性是指组态软件能与多种通信协议互联,支持多种硬仵设备。开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信,向上能与管理层通信,实现上位机与下位机的双向通信。
(3) 丰富的功能模块;提供丰富的控潲功能库,满足用户的测控要求和现场荽求。利用各种功能模块,完成实时监控 产生功能报表 业示历史曲线、实时曲线、提侠报警
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等功能,使系统具有良好的人机界面,易于操作,系统既叫适用于单机集中式控制、DCS分布式控制,也可以是带远程遇信能力的远程测控系统。
(4)强大的数据库;配有实时数据库,可存储各种数据,如模拟量、离散童、字符型等,实现与外部设备的数据交换。
(5)可编程的命令语言;有可编程的命令语言,使用户可根据自己的需要编鸾程序,蹭强图形界面
(6)周密的系统安全防范;对不同的操作者,赋予不同的操作权眼,保证整个系统的安全可靠运行。
(7)仿真功能;捉供强大的仿真功能使系统并行设计,从而缩短开发周期。 组态软件的特点:
(1)封装性:通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来,对于用户,不需掌握太多编程语言技术,就能很好地完成一个复杂工程所需要的所有功能。
(2)开放性:组态软件大多采用“标准化技术”,如OPC、DDE、ActiveX控件等,实际应用中,用户可以根据自己的需求进行二次开发。例如可以很方便的使用Visual Basic或C++等编程工具自行编制所需的设备构件,装入设备工具箱。
(3)通用性:每个用户根据工程实际情况,利用通用组态软件提供的底层设备(PLC、智能仪表、智能模板、板卡、变频器等)的I/O Driver、开放式的数据库和界面制作工具,就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、多媒体功能和网络功能的工程,不受行业限制。
(4)方便性:组态软件的大多数使用者是自动化工程人员。组态软件的目的是确保使用者在生成适合自己所需要的应用系统时不需要或者尽可能少的编程软件的源代码。
(5)组态性:组态控制技术是计算机控制技术发展的结果。采用组态软件技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件到软件开发都具有组态性。设计者的主要任务是分析控制对象,在平台基础上按照使用说明进行系统级第二次开发即可构成针对不同控制对象的控制系统,免去了程序代码、图形图表、通信协议、数字统计等诸多具体内容细节的设计和调试。因此,系统的可靠性和开发速率提高了,开发难度下降了。
3.4 组态软件的使用
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