國際自控軟件設計的最新趨勢（二）：

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CASEgainianweizikongruanjianshejilingyudailaituotaihuangubandebianhua，shizhenggelingyutishengzhiyigequanxindegaodu，zaiduanduanyiliangniandeshijianneijiuxunsuzaioumeizikongjiepujikailai。lingrenyihandeshizaiguoneizikongjiequejihuwurentanji，yehenshaoyouzhefangmiandejieshaowenzhang。

　　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）。在設計的各個階段，盡量多的使用計算機手段幫助設計人員高質量地完成設計，並盡可能地減少需要使用的不同工具

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juV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

求就顯得極為重要。
　　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”，是(shi)指(zhi)在(zai)設(she)計(ji)的(de)最(zui)開(kai)始(shi)階(jie)段(duan)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)通(tong)過(guo)對(dui)用(yong)戶(hu)需(xu)求(qiu)的(de)分(fen)析(xi)，對(dui)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)高(gao)層(ceng)設(she)計(ji)，使(shi)用(yong)用(yong)戶(hu)熟(shu)悉(xi)的(de)圖(tu)形(xing)化(hua)方(fang)法(fa)對(dui)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)分(fen)解(jie)和(he)形(xing)式(shi)化(hua)建(jian)模(mo)。這(zhe)就(jiu)把(ba)基(ji)於(yu)文(wen)本(ben)的(de)設(she)計(ji)規(gui)格(ge)說(shuo)明(ming)書(shu)可(ke)視(shi)化(hua)，同(tong)時(shi)清(qing)晰(xi)準(zhun)確(que)地(di)和(he)客(ke)戶(hu)溝(gou)通(tong)。對(dui)現(xian)場(chang)對(dui)象(xiang)的(de)形(xing)式(shi)化(hua)建(jian)模(mo)能(neng)夠(gou)清(qing)除(chu)在(zai)用(yong)戶(hu)需(xu)求(qiu)清(qing)單(dan)中(zhong)含(han)糊(hu)不(bu)清(qing)的(de)條(tiao)款(kuan)，降(jiang)低(di)在(zai)項(xiang)目(mu)後(hou)期(qi)再(zai)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)修(xiu)改(gai)的(de)風(feng)險(xian)。從(cong)而(er)在(zai)設(she)計(ji)的(de)開(kai)始(shi)階(jie)段(duan)就(jiu)避(bi)免(mian)所(suo)有(you)的(de)歧(qi)義(yi)、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Visiozhileidegongjuhuachugaocenggongnengfenjie，bingnageiyonghukan。buguo，zhezhongzuofadequexianzaiyu，zheyangdetuxingbiaoshishijishangzhishiyigeshiyixingdeshuoming，wufajinxingmokuaijianlianjieyouxiaoxingdejianzha。lingyifangmian，zhezhongshiyituzaishijixitongshixianshijinnengzuoweicankao，wufayushixianguochengjinmijiehebingqiangzhidiyaoqiushijishixianyuqiwanquanyizhi，congerdadaxueruoleqishijizuoyong。

　2、設計：自頂向下、自底向上的設計方法

　　通tong過guo對dui高gao層ceng需xu求qiu的de功gong能neng性xing分fen解jie，把ba整zheng個ge係xi統tong逐zhu步bu分fen解jie為wei最zui基ji本ben的de組zu件jian，可ke以yi通tong過guo圖tu形xing化hua語yu言yan描miao述shu組zu件jian，完wan成cheng設she計ji。這zhe是shi自zi頂ding向xiang下xia的de設she計ji方fang法fa。

　　另ling一yi方fang麵mian，在zai係xi統tong存cun在zai許xu多duo有you共gong性xing或huo相xiang同tong的de組zu件jian，設she計ji一yi個ge組zu件jian模mo板ban，就jiu可ke以yi通tong過guo複fu製zhi生sheng成cheng許xu多duo實shi例li，像xiang搭da積ji木mu一yi樣yang把ba整zheng個ge係xi統tong設she計ji出chu來lai。這zhe是shi自zi底di向xiang上shang的de設she計ji方fang法fa。最zui有you效xiao的de設she計ji工gong具ju應ying該gai支zhi持chi兩liang種zhong方fang法fa的de混hun合he使shi用yong。

　　meidangzuowanyigezujiansheji，yinggaikeyihenrongyidijinxingdanyuanceshi，quebaozujiandezhengque。lingwai，duiyouduogezujianzuchengdefuzazujian，zuihaonengfuyonggedanyuanceshidejieguojinxingjichengceshi。

　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

　　隨(sui)著(zhe)控(kong)製(zhi)代(dai)碼(ma)自(zi)動(dong)生(sheng)成(cheng)工(gong)具(ju)的(de)普(pu)及(ji)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)開(kai)始(shi)放(fang)棄(qi)手(shou)工(gong)編(bian)寫(xie)控(kong)製(zhi)代(dai)碼(ma)，轉(zhuan)向(xiang)使(shi)用(yong)自(zi)動(dong)工(gong)具(ju)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)級(ji)圖(tu)形(xing)化(hua)軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)工(gong)具(ju)（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。

　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CASE工gong具ju帶dai來lai的de巨ju大da好hao處chu的de同tong時shi，設she計ji人ren員yuan無wu需xu在zai不bu同tong的de工gong具ju間jian捕bu獲huo數shu據ju，無wu需xu同tong時shi學xue習xi掌zhang握wo多duo種zhong工gong具ju，從cong而er大da大da降jiang低di設she計ji成cheng本ben，提ti高gao了le設she計ji效xiao率lv。

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！

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