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我們的客戶總是在尋找最好的自動化解決方案來應(yīng)對日益激烈的市場競爭。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系統(tǒng)規(guī)則進(jìn)行建模，并自動生成合適的程序。CASE概念在自控軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的流行還是最近幾年的事情，但發(fā)展速度之迅速卻是出乎許多人的預(yù)料。在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，盡量多的使用計(jì)算機(jī)手段幫助設(shè)計(jì)人員高質(zhì)量地完成設(shè)計(jì)，并盡可能地減少需要使用的不同工具或產(chǎn)品種類，減少不同工具之間的數(shù)據(jù)重新捕獲，提高設(shè)計(jì)復(fù)用性，減輕設(shè)計(jì)人員掌握不同工具所需的學(xué)習(xí)量，降低整個(gè)設(shè)計(jì)和運(yùn)營成本。由于CASE概念為自控軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來脫胎換骨般的變化，使整個(gè)領(lǐng)域提升至一個(gè)全新的高度，在短短一兩年的時(shí)間內(nèi)就迅速在歐美自控界普及開來。
ControlBuild產(chǎn)品是自控軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域中第一個(gè)全流程的CASE解決方案，涵蓋了從設(shè)計(jì)規(guī)格說明書、設(shè)計(jì)、代碼生成、仿真校驗(yàn)到實(shí)施的全部過程。
一、 設(shè)計(jì)規(guī)格說明書：可執(zhí)行的規(guī)格說明書（形式化設(shè)計(jì)）
自控軟件設(shè)計(jì)的第一步是根據(jù)用戶需求完成設(shè)計(jì)規(guī)格說明書。設(shè)計(jì)說明書是后面所有工作的基礎(chǔ)，它的好壞直接影響到整個(gè)設(shè)計(jì)的好壞。目前國內(nèi)普遍使用基于文本的工具編寫（如Word、Excel等）。但是，由于文本語言自身的特點(diǎn)，對于相同的文本每個(gè)人的理解經(jīng)常會出現(xiàn)差異，基于文本的設(shè)計(jì)說明書不可避免地在用戶和設(shè)計(jì)人員之間造成歧義和誤解。這些錯(cuò)誤往往要到設(shè)計(jì)的最后階段甚至到現(xiàn)場安裝階段才被發(fā)現(xiàn)，造成巨大浪費(fèi)并付出重大代價(jià)。因此，如何在設(shè)計(jì)的最初始階段解決所有的歧義，充分和用戶溝通并確保設(shè)計(jì)規(guī)格說明書完全符合用戶需求就顯得極為重要。
利用ControlBuild，設(shè)計(jì)人員能夠在文本說明書的基礎(chǔ)上，全面使用“可執(zhí)行”的說明書。所謂“可執(zhí)行”，是指在設(shè)計(jì)的最開始階段，設(shè)計(jì)人員通過對用戶需求的分析，對系統(tǒng)進(jìn)行高層設(shè)計(jì)，使用用戶熟悉的圖形化方法對系統(tǒng)進(jìn)行分解和形式化建模。這就把基于文本的設(shè)計(jì)規(guī)格說明書可視化，同時(shí)清晰準(zhǔn)確地和客戶溝通。對現(xiàn)場對象的形式化建模能夠清除在用戶需求清單中含糊不清的條款，降低在項(xiàng)目后期再對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改的風(fēng)險(xiǎn)。從而在設(shè)計(jì)的開始階段就避免所有的歧義、誤解和含糊不清的地方。這就是目前國際上流行的可執(zhí)行規(guī)格說明書，也是目前國際上非常流行的形式化設(shè)計(jì)的一種形式。
國內(nèi)有些單位也已經(jīng)認(rèn)識到基于文本的設(shè)計(jì)說明書的缺陷，有時(shí)在和用戶溝通的過程中也會使用Visio之類的工具畫出高層功能分解，并拿給用戶看。不過，這種做法的缺陷在于，這樣的圖形表示實(shí)際上只是一個(gè)示意性的說明，無法進(jìn)行模塊間連接有效性的檢查。另一方面，這種示意圖在實(shí)際系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)僅能作為參考，無法與實(shí)現(xiàn)過程緊密結(jié)合并強(qiáng)制地要求實(shí)際實(shí)現(xiàn)與其完全一致，從而大大削弱了其實(shí)際作用。
二、設(shè)計(jì)：自頂向下、自底向上的設(shè)計(jì)方法
ControlBuild通過對高層需求的功能性分解，把整個(gè)系統(tǒng)逐步分解為最基本的組件，可以通過圖形化語言描述組件，完成設(shè)計(jì)。這是自頂向下的設(shè)計(jì)方法。
另一方面，在系統(tǒng)存在許多有共性或相同的組件，設(shè)計(jì)一個(gè)組件模板，就可以通過復(fù)制生成許多實(shí)例，像搭積木一樣把整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來。這是自底向上的設(shè)計(jì)方法。ControlBuild支持兩種方法的混合使用。
每當(dāng)做完一個(gè)組件設(shè)計(jì)，ControlBuild可以很容易地進(jìn)行單元測試，確保組件的正確。另外，對由多個(gè)組件組成的復(fù)雜組件，ControlBuild能復(fù)用各單元測試的結(jié)果進(jìn)行集成測試。
三、 自動設(shè)計(jì)文檔生成
在傳統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)中，手工編寫設(shè)計(jì)文檔占去了設(shè)計(jì)人員相當(dāng)多的時(shí)間和精力，是設(shè)計(jì)人員最不愿意做的事情之一。手工編寫設(shè)計(jì)文檔不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更重要的是，難以不能保證所編寫的設(shè)計(jì)文檔和設(shè)計(jì)完全符合。對設(shè)計(jì)的每次更改，都會帶來設(shè)計(jì)文檔的更改甚至完全重新編寫，浪費(fèi)大量精力和時(shí)間。ControlBuild自動設(shè)計(jì)文檔生成工具可以有效地解決這個(gè)難題。設(shè)計(jì)人員需要做的就是點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)，所有的設(shè)計(jì)都會自動生成文檔，隨時(shí)隨地。小到基本組件，大到整個(gè)系統(tǒng)，都可以生成用戶定制的設(shè)計(jì)文檔。當(dāng)設(shè)計(jì)發(fā)生修改時(shí)，只需點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)就可以輕松地再次生成文檔，并保證生成的設(shè)計(jì)文檔和設(shè)計(jì)是完全一致的，節(jié)省大量編寫文檔的時(shí)間和人力。
四、 控制代碼自動生成
隨著控制代碼自動生成工具的普及，越來越多的設(shè)計(jì)人員開始放棄手工編寫控制代碼，轉(zhuǎn)向使用自動工具。設(shè)計(jì)人員通過ControlBuild圖形化軟件開發(fā)工具（IEC61131-3語言）對所開發(fā)的項(xiàng)目進(jìn)行描述，建立整套系統(tǒng)的形式化模型。然后ControlBuild代碼自動生成工具就可以根據(jù)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(shè)計(jì)品質(zhì)：
* 提高代碼質(zhì)量
* 提高代碼的可復(fù)用性
* 降低開發(fā)時(shí)間和成本
* 縮短調(diào)試時(shí)間
* 與設(shè)計(jì)完全吻合。如果設(shè)計(jì)更改，程序代碼保持一致
* 這是一種充分的、能夠完全被理解的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，因?yàn)殚_發(fā)者的想法被自動地實(shí)現(xiàn)
* 在集成到目標(biāo)設(shè)備之前允許在一臺主機(jī)上進(jìn)行仿真，驗(yàn)證更加規(guī)范和全面。
五、仿真校驗(yàn)
今天，長時(shí)間的現(xiàn)場調(diào)試已經(jīng)變得不可容忍！最終用戶給予系統(tǒng)集成商的時(shí)間越來越短，并且對工程延誤處以高額罰金。這就迫使自控系統(tǒng)集成商在現(xiàn)場調(diào)試之前對自控代碼設(shè)計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)測試，發(fā)現(xiàn)并更正絕大多數(shù)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而確保使用最短的現(xiàn)場時(shí)間完成系統(tǒng)的安裝調(diào)試。
很顯然，通過仿真方法建立現(xiàn)場對象的形式化模型，然后在此仿真環(huán)境中對自控軟件進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證是最自然的解決方案。當(dāng)然，這樣的仿真校驗(yàn)必須是在完整的仿真環(huán)境下（仿真整個(gè)生產(chǎn)線甚至是整個(gè)工廠環(huán)境）進(jìn)行，而各硬件廠商自帶的仿真工具由于只能仿真測試單個(gè)功能塊，是無法擔(dān)此重任的，必須使用像ControlBuild這樣的先進(jìn)自控軟件設(shè)計(jì)工具。
使用ControlBuild進(jìn)行仿真校驗(yàn)測試具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1、在仿真環(huán)境下校驗(yàn)測試自控軟件，發(fā)現(xiàn)并更正絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，大大縮短現(xiàn)場安裝調(diào)試時(shí)間。從國外的經(jīng)驗(yàn)來看，通過仿真校驗(yàn)可以將數(shù)個(gè)月的現(xiàn)場安裝調(diào)試時(shí)間縮短到數(shù)個(gè)星期，極大地提高了效率；
2、在仿真環(huán)境下，改變環(huán)境及生產(chǎn)條件，測試設(shè)計(jì)的反應(yīng)；
3、在仿真環(huán)境下，可以引入各種異常，失靈情況，對設(shè)計(jì)進(jìn)行破壞性測試；
4、在仿真環(huán)境下，虛擬機(jī)器100％可使用；
5、在仿真環(huán)境下，有更多的時(shí)間去測試和修改；
6、仿真環(huán)境提供了更好的工作環(huán)境，避免進(jìn)入一些高危險(xiǎn)性的場合（高溫、酸、易爆、有毒等）；
7、在物理設(shè)備或系統(tǒng)沒有實(shí)際安裝或聯(lián)接的情況下，可以提早校驗(yàn)測試、提早投產(chǎn)；
8、系統(tǒng)操作員和維護(hù)人員可以提早接受培訓(xùn)，提高操作維護(hù)水平。
六、透明設(shè)計(jì)：維護(hù)與升級
在目前國內(nèi)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，自控系統(tǒng)集成商的設(shè)計(jì)對于最終用戶來說完全是“黑箱”設(shè)計(jì)。工程結(jié)束后，供應(yīng)商留下的設(shè)計(jì)文檔和控制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系統(tǒng)是如何設(shè)計(jì)和運(yùn)作的。這會給用戶的系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)將來的升級改造帶來巨大困難！
ControlBuild使用的是國際上流行的“透明設(shè)計(jì)”理念。自控集成商在設(shè)計(jì)過程中，采用ControlBuild進(jìn)行設(shè)計(jì)，從最開始的設(shè)計(jì)規(guī)格說明書到系統(tǒng)實(shí)施階段全程和用戶溝通，全程對用戶透明，用戶完全知道是如何設(shè)計(jì)的，這樣對將來的系統(tǒng)維護(hù)和升級都極有好處。
七、全流程的自控軟件解決方案
雖然在每個(gè)設(shè)計(jì)階段都存在著若干CASE工具幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，但對于一個(gè)完整的設(shè)計(jì)流程來說，設(shè)計(jì)人員往往需要掌握和使用多個(gè)工具，這顯然不能令人滿意。
這也就是為什么ControlBuild這個(gè)全流程的解決方案自然會成為設(shè)計(jì)人員的最愛的重要原因之一。ControlBuild全流程的設(shè)計(jì)工具涵蓋了從設(shè)計(jì)規(guī)格說明書、設(shè)計(jì)、代碼生成、仿真校驗(yàn)、到系統(tǒng)實(shí)施的全部過程，在享用CASE工具帶來的巨大好處的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員無需在不同的工具間捕獲數(shù)據(jù)，無需同時(shí)學(xué)習(xí)掌握多種工具，從而大大降低設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)效率。
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