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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于嵌入式自動(dòng)生成技術(shù)的人機(jī)界面
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品由圖形界面生成系統(tǒng)、算法生成系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)組成，在這三個(gè)系統(tǒng)的支持下能快速生成基于各類(lèi)硬件結(jié)構(gòu)的單色人機(jī)界面和控制算法。通過(guò)采用嵌入式構(gòu)件、數(shù)據(jù)與引擎分離和圖形界面與控制算法融合等創(chuàng)新的技術(shù)，生成的人機(jī)界面具有較高的性?xún)r(jià)比。目前生成系統(tǒng)生成的人機(jī)界面產(chǎn)品已投入實(shí)際應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品由圖形界面生成系統(tǒng)、算法生成系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)組成。在圖形界面生成系統(tǒng)中通過(guò)簡(jiǎn)單的拖拉操作實(shí)現(xiàn)圖形界面設(shè)計(jì)和生成。算法生成系統(tǒng)通過(guò)基于構(gòu)件的梯形圖設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)算法的設(shè)計(jì)和生成。仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于PC的人機(jī)界面全仿真，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面邏輯、通信和算法等的仿真運(yùn)行。生成系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)串口下載到人機(jī)界面下位機(jī)后，引擎通過(guò)解析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖形界面和控制算法的生成。 本作品與國(guó)內(nèi)外其他同類(lèi)產(chǎn)品相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：圖形界面控件豐富、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、內(nèi)嵌微型PLC實(shí)現(xiàn)一體化控制、設(shè)計(jì)結(jié)果能跨平臺(tái)運(yùn)行等。 本作品共申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，上位機(jī)界面和算法生成軟件通過(guò)了浙江省軟件評(píng)測(cè)中心評(píng)測(cè)。 本作品生成的人機(jī)界面產(chǎn)品已在杭州博大凈化設(shè)備有限公司、金華華東環(huán)保設(shè)備有限公司和溫州意華通訊接插件有限公司等企業(yè)使用，效果良好，已替代原有的進(jìn)口控制器和人機(jī)界面。由于作品使用方便、性?xún)r(jià)比高，受到了應(yīng)用企業(yè)的好評(píng)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 單色人機(jī)界面廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械、制造業(yè)、交通等領(lǐng)域。目前此類(lèi)產(chǎn)品大部分市場(chǎng)份額被國(guó)外品牌占領(lǐng),價(jià)格較高。而且存在單色人機(jī)界面功能不夠豐富、設(shè)計(jì)工具操作復(fù)雜、無(wú)法跨平臺(tái)等問(wèn)題?；谝陨蠁?wèn)題，本作品提出了應(yīng)用嵌入式構(gòu)件技術(shù)、自動(dòng)生成技術(shù)、界面與算法的融合技術(shù)等開(kāi)發(fā)軟件生成系統(tǒng)，并以軟件生成系統(tǒng)為支撐實(shí)現(xiàn)圖形界面和控制算法的自動(dòng)生成。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.數(shù)據(jù)和引擎分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的跨平臺(tái)設(shè)計(jì)。 2.嵌入式構(gòu)件動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)降低內(nèi)存占有量的方法。 3.界面技術(shù)和控制技術(shù)融合的方法。 關(guān)鍵技術(shù)： 1.圖形界面自動(dòng)生成系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)是異構(gòu)系統(tǒng)的自動(dòng)生成技術(shù)；數(shù)據(jù)與引擎分離技術(shù)和基于構(gòu)件的設(shè)計(jì)和構(gòu)件復(fù)用技術(shù)。 2.在算法生成系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題是梯形圖到指令語(yǔ)言的編譯和基于構(gòu)件的梯形圖設(shè)計(jì)技術(shù)。 3.在仿真系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題是異構(gòu)平臺(tái)的仿真和仿真方式多樣性技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)： 1.圖形界面生成系統(tǒng)需采用所見(jiàn)即所得的設(shè)計(jì)方式，支持多種類(lèi)型液晶屏。 2.算法生成系統(tǒng)采用符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.仿真系統(tǒng)能夠完全仿真真實(shí)人機(jī)界面，具有界面仿真、按鍵仿真、通訊仿真等多種功能。 4.圖形界面和算法在嵌入式環(huán)境中實(shí)現(xiàn)1毫秒級(jí)任務(wù)切換調(diào)度。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，本項(xiàng)目的科學(xué)、先進(jìn)性表現(xiàn)為以下三點(diǎn)： 1.數(shù)據(jù)和引擎分離技術(shù)。 目前，國(guó)內(nèi)外大多產(chǎn)品雖是采用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，但生成的是目標(biāo)平臺(tái)可執(zhí)行的文件，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果只能運(yùn)行于特定硬件平臺(tái)，不利于設(shè)計(jì)結(jié)果的重復(fù)使用。而本項(xiàng)目采取數(shù)據(jù)和引擎分離技術(shù)，可以使設(shè)計(jì)的結(jié)果和目標(biāo)平臺(tái)無(wú)關(guān)，從而提高了設(shè)計(jì)結(jié)果復(fù)用率。 2.嵌入式構(gòu)件技術(shù)的使用。 引入嵌入式構(gòu)件技術(shù)，將圖形界面中的圖形控件和梯形圖指令抽象成構(gòu)件。將相同功能的圖形界面和梯形圖程序段，組合成新的構(gòu)件。在設(shè)計(jì)界面和控制算法時(shí)，若使用相同功能時(shí)，只需調(diào)用同一組合構(gòu)件。不僅加快了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)效率，還降低了內(nèi)存占有量。 3.界面和控制算法融合的技術(shù)。 圖形界面和控制算法在嵌入式環(huán)境中運(yùn)行方式具有各自的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)行快慢速任務(wù)調(diào)度的算法和把公共數(shù)據(jù)互斥，實(shí)現(xiàn)了兩種方法在同一環(huán)境中共同運(yùn)行，且互不影響各自運(yùn)行的效率。通過(guò)該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和邏輯控制一體化。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 作品處于產(chǎn)業(yè)化推廣階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可轉(zhuǎn)讓單一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，每套10萬(wàn)。
作品可展示的形式
- 軟件系統(tǒng)可通過(guò)PC機(jī)展示使用過(guò)程，人機(jī)界面可通過(guò)實(shí)物展示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品充分使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和電子技術(shù)，完成的生成系統(tǒng)具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能生成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，功能接近甚至超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的人機(jī)界面，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)人機(jī)界面技術(shù)水平的不足。由于作品采用了多項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)，降低了開(kāi)發(fā)成本和硬件成本，具有很高的性?xún)r(jià)比，目前已被企業(yè)所接受，在浙江省的3家企業(yè)應(yīng)用和多家企業(yè)試用，用戶(hù)反映良好。 作品能廣泛應(yīng)用于機(jī)械、制造、交通等各類(lèi)需要人機(jī)界面的領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊。隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展和出于性?xún)r(jià)比的考慮，越來(lái)越多的企業(yè)會(huì)接受?chē)?guó)產(chǎn)的人機(jī)界面產(chǎn)品，這點(diǎn)已在實(shí)際產(chǎn)品推廣過(guò)程中所證實(shí)。 目前本作品已初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在多家企業(yè)應(yīng)用，年產(chǎn)值達(dá)300萬(wàn)左右，隨著推廣的深入，當(dāng)更多的企業(yè)接受后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值將達(dá)千萬(wàn)以上。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 同類(lèi)產(chǎn)品中國(guó)外比較知名的有西門(mén)子、三菱、歐姆龍等，國(guó)內(nèi)（包括臺(tái)灣）的有臺(tái)達(dá)、天任和eView等。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品由于起步晚，在功能和性能上和國(guó)外產(chǎn)品還有一定的差距。 目前同類(lèi)產(chǎn)品在內(nèi)存占用上面，當(dāng)頁(yè)面增加時(shí)，相同的功能部件會(huì)重復(fù)占用內(nèi)存。在動(dòng)畫(huà)功能方面，效果單一。對(duì)通信協(xié)議的支持上，國(guó)外產(chǎn)品一般只和特定通信協(xié)議的PLC鏈接，而國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品一般都支持多種通信協(xié)議。在仿真功能方面，國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)產(chǎn)品組態(tài)軟件中都不具備仿真功能。在邏輯控制功能，絕大部分的人機(jī)界面產(chǎn)品都不具備邏輯控制功能。在跨平臺(tái)方面，絕大部分產(chǎn)品只能針對(duì)特定的硬件環(huán)境，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)。 在技術(shù)方面，隨著嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜和對(duì)嵌入式系統(tǒng)的高可靠性要求，嵌入式軟件構(gòu)件技術(shù)已成為嵌入式領(lǐng)域一個(gè)研究熱點(diǎn)，主要研究方向包括嵌入式構(gòu)件描述和驗(yàn)證、嵌入式構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)和支持工具等。對(duì)于嵌入式構(gòu)件的動(dòng)態(tài)重構(gòu)和復(fù)用的研究較少。 在梯形圖算法設(shè)計(jì)和編譯方面，由于傳統(tǒng)梯形圖存在程序可復(fù)用性差、缺乏足夠的程序封裝能力、不支持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序執(zhí)行具有局限性、難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順控操作和算術(shù)運(yùn)算、文字處理功能差等缺點(diǎn)，而且不同的設(shè)計(jì)環(huán)境下的圖形符號(hào)、I/0點(diǎn)編號(hào)、內(nèi)部繼電器等元件編號(hào)、圖形構(gòu)成等方面各不相同，不利于用戶(hù)掌握，因此IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)已成為發(fā)展趨勢(shì)。盡管IEC61131-3已經(jīng)被可編程控制器廠(chǎng)商普遍接受，但出于各種原因，目前商用可編程控制器梯形圖到指令表編譯軟件還未能完全符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，這些平臺(tái)對(duì)梯形圖的功能、拓?fù)涞倪B接方式等方面的支持也不一致。這造成已經(jīng)存在的梯形圖語(yǔ)言代碼在更換可編程控制器平臺(tái)后，移植困難，需要進(jìn)行大量的修改或重寫(xiě)，效率低下。目前梯形圖算法設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題是生成的結(jié)果可被反向讀出破解，保密性差。
