摘要：MES支撑控制开发平台(MES-SCDP)是由开发环境IDE、现场服务器、监控客户端等构成。
1 概 述
工业企业是一个复杂的大系统，按照发展新型工业和企业信息化的要求，自动化应该足集管理和控制于一体的。对低层的控制而言，其控制任务主要由物理系统设备完成。企业信息化对系统的自动化程度提出了更高的要求，它包含了企业资源计划系统ERP从Internet网上接受订货，由企业(工厂)生产执行系统(Manufacturing Execution System，MES)完成产品生产直至合格产品出厂将产品送到用户的全过程，涵盖了从传感器开始到整个系统优化运行的全部低层控制及高层管理。
为保证整个控制过程(或系统)中的所有有用的实时状态信息不沉淀、流失，便于实现实时协凋，加强对上层决策的辅助支持，需要有一个MES支撑控制开发平台(MES Support Control & Development Platform，MES-SCDP)，它使用统一人机图形用户界面，统一信息平台，从而克服“自动化孤岛”、“信息孤岛”现象，无缝集成到管控一体化的MES系统中。
2 系统结构
MES支撑控制开发平台(MES-SCDP)是由开发环境IDE、现场服务器、监控客户端等构成。其系统结构图如图1所示：
图1 MES支撑控制开发平台结构
集成开发环境IDE是一个类似VB、Delphi的Visual(可视化)开发环境，里面集成了客户端容器、脚本编辑器、众多的客户端控件和现场服务器组件。其中客户端容器包括画面编辑器、3D画面编辑器、报表编辑器、对话框编辑器。客户端控件包括Windows标准控件、工业现场模拟控件、报表统计分析类控件。用户通过可视化设计，可以将这些控件直接拖拽到容器上，配胃属性、并连接到现场设备，即可实现自动化监控界面。
服务器组件包括数据库组件(连接关系数据库，将现场数据写入数据库)、EXCEL连接模块、用户认证(实现用户的安全登录认证)、报警模块、日志模块、事件记录、OPC模块、Modbus支持模块、配方管理、各种现场没备的驱动、数据采集器等。通过对这些服务器组件的简单配置，就可以完成一个复杂的现场服务器系统的设计。当用户通过开发环境IDE完成对客户端，现场服务器的开发后，开发环境IDE会将配置信息保存下来，并下载到现场服务器。配置信息包括监控客户端和现场服务器两部分配置信息，分别供监控客户端和现场服务器使用。
现场服务器根据开发环境IDE下载到本地的配置信息，将与现场服务器相关的配置信息读取到内存，并应用到各个组件上，接着启动这些组件运行。这些组件完成各自的功能，而且相互联系，结合在一起完成了整个现场服务器系统的功能。
监控客户端是一个ActiveX控件。当用户机器没有安装该控件时，如果用户浏览器连接到现场眼务器，则浏览器会自行下载到用户机器。当用户浏览器连接到现场服务器时，服务器会对用户进行认证，如果认证成功，现场服务器会将客户端的配置信息下载到用户，ActiveX将这蝗信息读入内存，并应用到各个客户端界面组件。这些组件的配置信息还记录了组件所连接的服务器数据源，因此组件又从服务器将这些数据源取到本地。并以相应的界面形式显示到用户面前，这样用户就可以对现场的设备进行监控了。
3 ES-SCDP系统IDE界面设计
3.1 三维组态
MES-SCDP系统不仅提供了二维组态的功能，也提供了三维组态的功能。在MES支撑控制开发平台中，首次在组态软件中引入了三维组态，这是组态软件的一个首创。由于3D图形比二维平面图更加直观，用户可以从多个角度模拟查看现场情况，且随着硬件性能的逐步提升，使3D技术在组态软件中的运用不仅提供了可能性，而且提供了可行性。3D有多种开发工具包，本系统采用的是DirectX技术。
3.2 对象的拾取
作为IDE对象，要随时调整界面上的元素，可以自由的拖动元件和改变元件的形状、大小等等，这就要涉及到对物体的“拾取”，即当鼠标选巾这个物体时，这个物体将呈现选中状态。在GDI+中有Ⅸ域的概念，它用来表示一个或多个形状。区域可包含任何形状的几何图形，区域的轮廓由指定的直线或者曲线组成。
GDI+使用Region类来维护与区域相关的信息，而GDI使用区域句柄来维护区域信息。GDI+中有若十种Region类的构造函数。其中Region(hRgn)就是使用GDI的区域对象来创建新的GDI+区域。
3.3 内置脚本编辑器
系统支持JScript和VB Script两种脚本，这两种脚本也是现在流行的两种脚本语言。为了协助用户写出风格较好的代码，程序中开发了一个简单的编程窗口。这个脚本编程窗口具有如下一些功能：高亮显示、事件的定位、代码块的折叠、支持中文脚本和自动编程等功能。
4 MES-SCDP系统服务器和监控端设计
4.1 配置文件格式的设置
MES-SCDP系统和通常的组态软件一样，需要设计一种文件格式来存储配置内容，在本系统中采用了XML文档来保存系统的配置信息，并使用SOAP协议将XML格式的文档从服务端传递到监控端。
本系统中的配置信息都足用了XML文件来描述，产生该配置文件的界面如图2所示，程序通过IDE环境来安排界面上的元素，并将结果记录下来，最终形成一个配置文件，然后通过ActiveX控件将它传递到监控端。
图2 IDE编辑环境
4.2 OPC技术运用
OPC全称是OLE for Procees Control，它的Hj现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC其基本思想是：每个硬件供应商为其设备开发一个通用的数据接口(即OPC Server)，供其它系统读写信息，客户应用软件也可以通过OPC规范的接口来读写硬件设备的信息(作为OPC Client)。
一个OPC程序的应用的基本结构，一般过程如图3描述。建立连接之后程序得到一个指向服务器对象IUnkown接口的指针;通过这个IUnkown接口，通过OueryInterface()方法可以得到其它接口的指针，从而也就可以得到一个指向服务器对象JOPCSever接口的指针。接下来就可以完成对OPC Group和OPC Item的操作;通过数据项的IOPCItemMgt接口指针可以调用该接口的Read()和Write()两个方法来实现渎写项的数值。程序停止运行之前，必须删除已创建的OPC对象并释放内存。
图3 OPC应用程序执行过程
4.3 COM+技术运用
COM+是在Windows 2000上第一次发行的以COM为基础的服务和技术的名称。组态软件需要将许多的内容组合到一起，最终形成一个完整的软件系统监测和控制生产的执行过程。由于生成中使用到的各类仪器等的复杂性，就需要使用到组件技术将各个模块组装到一起来协同完成。
COM+在MES-SCDP中的应用包括以下几个方面：
(1)激活与停用COM+实时(JIT)激活服务允许更好地使用空闲服务器资源。将组件配置为JIT激活后，COM+可在客户端仍保持对象的当前引用时停用该组件的实例。客户端下次在该对象上调用方法时，COM+将“实时地”以对客户端透明的方式重新激活该对象。
(2)对象池COM+对象池服务可以避免从头创建每个对象的系统开销。在激活对象时，它从池中提取;在停用对象时，它放回池中，等待下一个请求。
(3)松耦合事件COM+提供的松耦合事件模型支持后期绑定事件或发布服务器和订阅服务器之间的方法调用，同时还支持事件系统。不用反复地轮询服务器，事件系统会在信息可用时通知有关各方。
4.4 脚本引擎实现
脚本程序在服务器上运行需要有一个脚本引擎来执行，微软提供的这个脚本引擎就是Windows脚本宿主(Windows Scripting Host，WSH)。为了在组态软件中使用脚本，需要对脚本引擎进行封装。本系统直接封装了程序，在程序中通过命令行调用函数来完成脚本文件的执行，同时将脚本分为两个驱动程序类JSeriptDrv和VBScriptDrv存放于组件中。
4.5 内置Web服务器的设计和ActiveX的运用
MES-SCDP系统使用IE浏览器通过Internet或Intranet来实现对现场设备的监控、模拟等，从而解决了远程访问现场设备的需求，而且也降低了对监控客户端的要求。通过Internet或Intranet来监控和模拟现场设备运行状况，需要在服务端架设Web服务器并在浏览器里嵌入ActiveX控件来完成。
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