三、CASE工具篇
在上篇介紹文章中我們介紹了國際自動軟件設計領域中仿真校驗的趨勢，接下來我們來談談CASE這個概念。CASE 是英文 Computer Aided Software Engineering的縮寫，主要是指利用一整套的方法和工具對係統規則進行建模，並自動生成合適的程序。CASE概念在IT界已經流行多年，現在已經是必不可少的常用手段。而在自控軟件設計領域，CASE概念的流行還是最近幾年的事情，但發展速度之迅速卻是出乎許多人的預料。由於CASE概gai念nian為wei自zi控kong軟ruan件jian設she計ji領ling域yu帶dai來lai脫tuo胎tai換huan骨gu般ban的de變bian化hua，使shi整zheng個ge領ling域yu提ti升sheng至zhi一yi個ge全quan新xin的de高gao度du，在zai短duan短duan一yi兩liang年nian的de時shi間jian內nei就jiu迅xun速su在zai歐ou美mei自zi控kong界jie普pu及ji開kai來lai。令ling人ren遺yi憾han的de是shi在zai國guo內nei自zi控kong界jie卻que幾ji乎hu無wu人ren談tan及ji，也ye很hen少shao有you這zhe方fang麵mian的de介jie紹shao文wen章zhang。
CASE概念在自控軟件設計領域中的應用主要還是圍繞著標準V型設計流程來展開（見圖）。在(zai)設(she)計(ji)的(de)各(ge)個(ge)階(jie)段(duan)，盡(jin)量(liang)多(duo)的(de)使(shi)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)手(shou)段(duan)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)高(gao)質(zhi)量(liang)地(di)完(wan)成(cheng)設(she)計(ji)，並(bing)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)少(shao)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)的(de)不(bu)同(tong)工(gong)具(ju)或(huo)產(chan)品(pin)種(zhong)類(lei)，減(jian)少(shao)不(bu)同(tong)工(gong)具(ju)之(zhi)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)重(zhong)新(xin)捕(bu)獲(huo)，提(ti)高(gao)設(she)計(ji)複(fu)用(yong)性(xing)，減(jian)輕(qing)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)掌(zhang)握(wo)不(bu)同(tong)工(gong)具(ju)所(suo)需(xu)的(de)學(xue)習(xi)量(liang)，降(jiang)低(di)整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)和(he)運(yun)營(ying)成(cheng)本(ben)。下(xia)麵(mian)，我(wo)們(men)就(jiu)根(gen)據(ju)V型圖的設計流程，逐一介紹一下CASE概念在自控軟件設計領域中的應用。
1、設計規格說明書：可執行的規格說明書（形式化設計）
自zi控kong軟ruan件jian設she計ji的de第di一yi步bu是shi根gen據ju用yong戶hu需xu求qiu完wan成cheng設she計ji規gui格ge說shuo明ming書shu。設she計ji說shuo明ming書shu是shi後hou麵mian所suo有you工gong作zuo的de基ji礎chu，它ta的de好hao壞huai直zhi接jie影ying響xiang到dao整zheng個ge設she計ji的de好hao壞huai。目mu前qian國guo內nei普pu遍bian使shi用yong基ji於yu文wen本ben的de工gong具ju編bian寫xie（如Word、Excel等）。但(dan)是(shi)，由(you)於(yu)文(wen)本(ben)語(yu)言(yan)自(zi)身(shen)的(de)特(te)點(dian)，對(dui)於(yu)相(xiang)同(tong)的(de)文(wen)本(ben)每(mei)個(ge)人(ren)的(de)理(li)解(jie)經(jing)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)差(cha)異(yi)，基(ji)於(yu)文(wen)本(ben)的(de)設(she)計(ji)說(shuo)明(ming)書(shu)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)在(zai)用(yong)戶(hu)和(he)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)之(zhi)間(jian)造(zao)成(cheng)歧(qi)義(yi)和(he)誤(wu)解(jie)。這(zhe)些(xie)錯(cuo)誤(wu)往(wang)往(wang)要(yao)到(dao)設(she)計(ji)的(de)最(zui)後(hou)階(jie)段(duan)甚(shen)至(zhi)到(dao)現(xian)場(chang)安(an)裝(zhuang)階(jie)段(duan)才(cai)被(bei)發(fa)現(xian)，造(zao)成(cheng)巨(ju)大(da)浪(lang)費(fei)並(bing)付(fu)出(chu)重(zhong)大(da)代(dai)價(jia)。因(yin)此(ci)，如(ru)何(he)在(zai)設(she)計(ji)的(de)最(zui)初(chu)始(shi)階(jie)段(duan)解(jie)決(jue)所(suo)有(you)的(de)歧(qi)義(yi)，充(chong)分(fen)和(he)用(yong)戶(hu)溝(gou)通(tong)並(bing)確(que)保(bao)設(she)計(ji)規(gui)格(ge)說(shuo)明(ming)書(shu)完(wan)全(quan)符(fu)合(he)用(yong)戶(hu)需(xu)求(qiu)就(jiu)顯(xian)得(de)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)。
目前國際上的做法是在文本說明書的基礎上，全麵使用“可執行”的說明書。所謂“可執行”，shizhizaishejidezuikaishijieduan，shejirenyuantongguoduiyonghuxuqiudefenxi，duixitongjinxinggaocengsheji，shiyongyonghushuxidetuxinghuafangfaduixitongjinxingfenjiehexingshihuajianmo。zhejiubajiyuwenbendeshejiguigeshuomingshukeshihua，tongshiqingxizhunquedihekehugoutong。duixianchangduixiangdexingshihuajianmonenggouqingchuzaiyonghuxuqiuqingdanzhonghanhubuqingdetiaokuan，jiangdizaixiangmuhouqizaiduishejijinxingxiugaidefengxian。congerzaishejidekaishijieduanjiubimiansuoyoudeqiyi、誤解和含糊不清的地方。這就是可執行的規格說明書，也是目前國際上非常流行的形式化設計的一種形式。
國內有些單位也已經認識到基於文本的設計說明書的缺陷，有時在和用戶溝通的過程中也會使用Visio之(zhi)類(lei)的(de)工(gong)具(ju)畫(hua)出(chu)高(gao)層(ceng)功(gong)能(neng)分(fen)解(jie)，並(bing)拿(na)給(gei)用(yong)戶(hu)看(kan)。不(bu)過(guo)，這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)的(de)缺(que)陷(xian)在(zai)於(yu)，這(zhe)樣(yang)的(de)圖(tu)形(xing)表(biao)示(shi)實(shi)際(ji)上(shang)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)示(shi)意(yi)性(xing)的(de)說(shuo)明(ming)，無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)模(mo)塊(kuai)間(jian)連(lian)接(jie)有(you)效(xiao)性(xing)的(de)檢(jian)查(zha)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，這(zhe)種(zhong)示(shi)意(yi)圖(tu)在(zai)實(shi)際(ji)係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)時(shi)僅(jin)能(neng)作(zuo)為(wei)參(can)考(kao)，無(wu)法(fa)與(yu)實(shi)現(xian)過(guo)程(cheng)緊(jin)密(mi)結(jie)合(he)並(bing)強(qiang)製(zhi)地(di)要(yao)求(qiu)實(shi)際(ji)實(shi)現(xian)與(yu)其(qi)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)，從(cong)而(er)大(da)大(da)削(xue)弱(ruo)了(le)其(qi)實(shi)際(ji)作(zuo)用(yong)。
2、設計：自頂向下、自底向上的設計方法
tongguoduigaocengxuqiudegongnengxingfenjie，bazhenggexitongzhubufenjieweizuijibendezujian，keyitongguotuxinghuayuyanmiaoshuzujian，wanchengsheji。zheshizidingxiangxiadeshejifangfa。
lingyifangmian，zaixitongcunzaixuduoyougongxinghuoxiangtongdezujian，shejiyigezujianmoban，jiukeyitongguofuzhishengchengxuduoshili，xiangdajimuyiyangbazhenggexitongshejichulai。zheshizidixiangshangdeshejifangfa。zuiyouxiaodeshejigongjuyinggaizhichiliangzhongfangfadehunheshiyong。
每(mei)當(dang)做(zuo)完(wan)一(yi)個(ge)組(zu)件(jian)設(she)計(ji)，應(ying)該(gai)可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)進(jin)行(xing)單(dan)元(yuan)測(ce)試(shi)，確(que)保(bao)組(zu)件(jian)的(de)正(zheng)確(que)。另(ling)外(wai)，對(dui)由(you)多(duo)個(ge)組(zu)件(jian)組(zu)成(cheng)的(de)複(fu)雜(za)組(zu)件(jian)，最(zui)好(hao)能(neng)複(fu)用(yong)各(ge)單(dan)元(yuan)測(ce)試(shi)的(de)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)集(ji)成(cheng)測(ce)試(shi)。
3、自動設計文檔生成
在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)控(kong)設(she)計(ji)中(zhong)，手(shou)工(gong)編(bian)寫(xie)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)占(zhan)去(qu)了(le)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)相(xiang)當(dang)多(duo)的(de)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li)，是(shi)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)最(zui)不(bu)願(yuan)意(yi)做(zuo)的(de)事(shi)情(qing)之(zhi)一(yi)。手(shou)工(gong)編(bian)寫(xie)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)不(bu)但(dan)費(fei)時(shi)費(fei)力(li)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，難(nan)以(yi)保(bao)證(zheng)所(suo)編(bian)寫(xie)的(de)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)和(he)設(she)計(ji)完(wan)全(quan)符(fu)合(he)。對(dui)設(she)計(ji)的(de)每(mei)次(ci)更(geng)改(gai)，都(dou)會(hui)帶(dai)來(lai)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)的(de)更(geng)改(gai)甚(shen)至(zhi)完(wan)全(quan)重(zhong)新(xin)編(bian)寫(xie)，浪(lang)費(fei)大(da)量(liang)精(jing)力(li)和(he)時(shi)間(jian)。自(zi)動(dong)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)生(sheng)成(cheng)工(gong)具(ju)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)難(nan)題(ti)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)做(zuo)的(de)就(jiu)是(shi)點(dian)擊(ji)一(yi)下(xia)鼠(shu)標(biao)，所(suo)有(you)的(de)設(she)計(ji)都(dou)會(hui)自(zi)動(dong)生(sheng)成(cheng)文(wen)檔(dang)，隨(sui)時(shi)隨(sui)地(di)。小(xiao)到(dao)基(ji)本(ben)組(zu)件(jian)，大(da)到(dao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)，都(dou)可(ke)以(yi)生(sheng)成(cheng)用(yong)戶(hu)定(ding)製(zhi)的(de)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)。當(dang)設(she)計(ji)發(fa)生(sheng)修(xiu)改(gai)時(shi)，隻(zhi)需(xu)點(dian)擊(ji)一(yi)下(xia)鼠(shu)標(biao)就(jiu)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)地(di)再(zai)次(ci)生(sheng)成(cheng)文(wen)檔(dang)，並(bing)保(bao)證(zheng)生(sheng)成(cheng)的(de)設(she)計(ji)文(wen)檔(dang)和(he)設(she)計(ji)是(shi)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)的(de)，節(jie)省(sheng)大(da)量(liang)編(bian)寫(xie)文(wen)檔(dang)的(de)時(shi)間(jian)和(he)人(ren)力(li)。
4、控製代碼自動生成
suizhekongzhidaimazidongshengchenggongjudepuji，yuelaiyueduodeshejirenyuankaishifangqishougongbianxiekongzhidaima，zhuanxiangshiyongzidonggongju。shejirenyuantongguoxitongjituxinghuaruanjiankaifagongju（如使用IEC61131-3語言）對所開發的項目進行描述，建立整套係統的形式化模型。然後代碼自動生成工具就可以根據該模型生成PLC或C語言的源代碼。自動生成代碼能夠大幅提高設計品質：
＊ 提高代碼質量
＊ 提高代碼的可複用性
＊ 降低開發時間和成本
＊ 縮短調試時間
＊ 與設計完全吻合。如果設計更改，程序代碼保持一致
＊ 這是一種充分的、能夠完全被理解的係統設計方法，因為開發者的想法被自動地實現
＊ 在集成到目標設備之前允許在一台主機上進行仿真，驗證更加規範和全麵。
5、仿真校驗
這部分內容我們已經在上一篇文章中詳細介紹過了，有興趣者請查看“中華工控網”的技術文摘： http://kadhoai.com.cn/learn/learn_detail.asp?learn_id=862<;/a>。
6、透明設計：維護與升級
在目前國內傳統的設計方法中，自控係統集成商的設計對於最終用戶來說完全是“黑箱”設計。工程結束後，供應商留下的設計文檔和控製代碼往往令人難以理解，用戶變成了“瞎子”，完全不知道自己的自控係統是如何設計和運作的。這會給用戶的係統維護、係統將來的升級改造帶來巨大困難！
這些年國際上普遍使用的是“透明設計”理念，自控集成商在設計過程中，采用了標準化的CASEgongjujinxingsheji，congzuikaishideshejiguigeshuomingshudaoxitongshishijieduanquanchengheyonghugoutong，quanchengduiyonghutouming，yonghuwanquanzhidaoshiruheshejide，zheyangduijianglaidexitongweihuheshengjidoujiyouhaochu。
7、全流程的自控軟件解決方案
雖然在每個設計階段都存在著若幹CASE工gong具ju幫bang助zhu設she計ji人ren員yuan進jin行xing設she計ji，但dan對dui於yu一yi個ge完wan整zheng的de設she計ji流liu程cheng來lai說shuo，設she計ji人ren員yuan往wang往wang需xu要yao掌zhang握wo和he使shi用yong多duo個ge工gong具ju，這zhe顯xian然ran不bu能neng令ling人ren滿man意yi。一yi個ge全quan流liu程cheng的de解jie決jue方fang案an自zi然ran會hui成cheng為wei設she計ji人ren員yuan的de最zui愛ai。全quan流liu程cheng的de設she計ji工gong具ju涵han蓋gai了le從cong設she計ji規gui格ge說shuo明ming書shu、設計、代碼生成、仿真校驗、到係統實施的全部過程，在享用CASEgongjudailaidejudahaochudetongshi，shejirenyuanwuxuzaibutongdegongjujianbuhuoshuju，wuxutongshixuexizhangwoduozhonggongju，congerdadajiangdishejichengben，tigaoleshejixiaolv。
四、總結
至zhi此ci我wo們men簡jian要yao介jie紹shao了le一yi些xie目mu前qian國guo際ji上shang流liu行xing的de自zi控kong軟ruan件jian設she計ji的de先xian進jin理li念nian和he技ji術shu，因yin為wei篇pian幅fu有you限xian，不bu能neng深shen入ru進jin行xing探tan討tao。大da家jia在zai讀du這zhe篇pian文wen章zhang的de時shi候hou，可ke能neng也ye在zai思si考kao我wo們men的de差cha距ju。是shi的de，差cha距ju是shi顯xian而er易yi見jian的de，並bing且qie軟ruan件jian設she計ji方fang麵mian的de差cha距ju導dao致zhi了le我wo們men的de控kong製zhi水shui平ping在zai精jing度du和he質zhi量liang等deng方fang麵mian都dou落luo後hou於yu國guo際ji先xian進jin水shui平ping。然ran而er，我wo們men也ye大da可ke不bu必bi妄wang自zi菲fei薄bo。我wo們men擁yong有you一yi支zhi數shu量liang眾zhong多duo的de高gao水shui平ping自zi控kong設she計ji人ren員yuan隊dui伍wu，不bu但dan專zhuan業ye知zhi識shi紮zha實shi，實shi際ji經jing驗yan豐feng富fu，接jie受shou新xin思si想xiang的de速su度du也ye很hen快kuai。從cong這zhe幾ji年nian自zi控kong硬ying件jian的de飛fei速su發fa展zhan就jiu可ke以yi略lve窺kui一yi二er。中zhong國guo又you是shi目mu前qian世shi界jie上shang最zui具ju活huo力li的de經jing濟ji體ti，全quan球qiu的de製zhi造zao中zhong心xin，成cheng千qian上shang萬wan的de新xin工gong廠chang、新(xin)生(sheng)產(chan)線(xian)每(mei)天(tian)都(dou)在(zai)建(jian)成(cheng)，這(zhe)無(wu)疑(yi)為(wei)自(zi)控(kong)領(ling)域(yu)的(de)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)了(le)肥(fei)沃(wo)的(de)土(tu)壤(rang)。隻(zhi)要(yao)我(wo)們(men)堅(jian)持(chi)開(kai)放(fang)的(de)心(xin)態(tai)，經(jing)常(chang)了(le)解(jie)國(guo)外(wai)先(xian)進(jin)的(de)理(li)念(nian)和(he)技(ji)術(shu)並(bing)為(wei)我(wo)所(suo)用(yong)，趕(gan)上(shang)並(bing)超(chao)過(guo)國(guo)外(wai)的(de)日(ri)子(zi)也(ye)就(jiu)指(zhi)日(ri)可(ke)待(dai)了(le)。 願這篇簡短的介紹文章能起到拋磚引玉的作用，為廣大自控從業人員帶來一點啟示，為我國自控領域的進一步發展盡綿薄之力！ 歡迎來信探討交流。 Email：hongrong6666@yahoo.com
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