以分散式物件建構監控系統之研究:以生化反應槽為例 詹孟訓、張德明
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摘 要
由於生物產業產品的多樣化特性，生物產程大多以小量批次化生產；與連續式的製程非常不同。因此，本研究以物件導向 的設計方式，讓生物產程中，控制系統的程式模組，其設計更具有彈性，以配合多樣性產品製造的需求。而系統的分析與 設計上是以統一模組語言(United Model Language, UML)來表達監控系統中，各個物件之間的關係和狀態。 本研究使用微 軟的分散式元件物件模型 (Distributed Component Object Model, DCOM)來開發元件。而在DCOM架構中，使用者可以經 由RPC(remote process control)使應用程式與元件之間互相溝通，因此，可以輕易地達到遠端控制的目的。 本研究以內嵌式 系統做為即時應用程式的開發平台，並以執行緒的優先權來提高應用程式的效能，且和系統預設的程序排程來做比較，其 結果顯示，經由即時的設計方式，可將內嵌式系統中，應用程式的效能提高49.25倍，而與一般PC平台的應用程式比較上
，其效能提高了18%的效能，因此應用改良過的元件來開發設計發酵控制系統，可以提高應用程式的即時效率。
關鍵詞 : 分散式元件物件模型 ; 統一模組語言 ; 內嵌式系統 目錄
封面內頁 簽名頁 授權書... iii 中文摘要... iv 英文摘要... v 誌謝... vi 目錄... vii 圖目錄... viii 第一章 前
言...1 第二章 文獻回顧...3 2.1. 監控系統 的種類...3 2.2. 軟體工程的趨勢... 4 2.3. 分散式物件架
構...5 2.4. 分散式物件架構的即時功能...8 2.5. 物件導向設計之方 法...12 第三章 技術背景...14 3.1. 開發平
台...14 3.2. 同步技術...15 3.2.1. 執行緒的組成和處 理函數...15 3.2.2. 關鍵區域...18 3.2.3. 互
斥...18 3.2.4. 事件...18 3.3. 分析工 具-UML... 19 3.3.1. 類別圖...21 3.3.2. 元件 圖...21 3.3.3. 部署圖...21 3.3.4. 循序 圖...23 3.3.5. 合作圖...23 3.3.6. 狀態
圖...25 3.3.7. 活動圖...25 3.4. COM元件和架 構...27 3.4.1. COM元件...27 3.4.2. COM元件的呼 叫...29 3.4.3. COM元件架構模型... 31 第四章 系統規劃與設
計... 36 4.1. 環境描述...36 4.2. 元件的設計和關 聯...40 4.2.1. RS232元件...40 4.2.2. ADAM元
件...43 4.2.3. PID元件...54 第五章 結果與討
論... 62 5.1. 測試平台... 62 5.2. 效能測
試... 62 5.2.1. RS232元件的效能改進...62 5.2.2. COM元件模型架構的效 能...66 5.2.3. 即時效率... 69 5.3. PID的控制...73 5.4. 應用實例...76 5.4.1. 系統架構...76 5.4.2. PC操作界面說 明...81 5.4.3. PDA操作界面說明...89 第六章 總
結...94 參考文獻... 96 圖形 表...100 中英對照表...102 圖目錄 圖 2-1 分散式物件架構的分類...7 圖 2-2 不可奪取的排
程...10 圖 2-3 可奪取的排程...11 圖 2-4 deviceCOM的機 制 ...13 圖 3-1 執行緒核心物件...16 圖 3-2 執行緒處理函 數...17 圖 3-3 結構性觀點分類...20 圖 3-4 觀點
圖...22 圖 3-5 行為觀點圖之一...24 圖 3-6 行為觀 點圖之二...26 圖 3-7 COM元件的設計...28 圖 3-8 IDispatch 介面...30 圖 3-9 單一執行緒模型...33 圖 3-10 公寓執行緒
模型...34 圖 3-11 自由執行緒模型...35 圖 4-1 分散式架 構...37 圖 4-2 發酵控制系統節點圖...38 圖 4-3 典型的發酵 系統...39 圖 4-4 類別關聯圖...41 圖 4-5 RS232類別 圖...42 圖 4-6 RS232控制循序圖...44 圖 4-7 RS232狀態 圖...45 圖 4-8 RS232活動圖...46 圖 4-9 ADAM裝 置...47 圖 4-10 單一點控制...49 圖 4-11 ADAM類 別圖...50 圖 4-12 ADAM控制循序圖...51 圖 4-13 ADAM狀態 圖...53 圖 4-14 PID類別圖...56 圖 4-15 PID控制循序 圖...57 圖 4-16 轉速PID控制活動圖...60 圖 4-17 溫度PID控制活 動圖...61 圖 5-1 迴圈活動圖...64 圖 5-2 迴圈和訊號事件的 時間比...65 圖 5-3 測試元件...67 圖 5-4 不同模型之比 較...68 圖 5-5 控制設計圖...70 圖 5-6 priority設定比較 圖...71 圖 5-7 效能比較...72 圖 5-8 PID控制……
…...74 圖 5-9 轉速開環路測試...75 圖 5-10 轉速控制 圖...77 圖 5-11 溫度開環路測試...78 圖 5-12 溫度控制 圖...79 圖 5-13 發酵槽的接線圖...80 圖 5-14 發酵控制 系統操作說明...82 圖 5-15 PC初使畫面說明... 83 圖 5-16 監控畫 面...84 圖 5-17 確定周邊裝置的安置...85 圖 5-18 循環馬 達啟動畫面...86 圖 5-19 狀態設定...88 圖 5-20 PID設 定警示...90 圖 5-21 PID設定畫面...91 圖 5-22 PDA監 控畫面...92 圖 5-23 PDA狀態設定...
參考文獻
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