中央控制系統(tǒng)在系統(tǒng)集成中的應(yīng)用

1 引 言

　　本文介紹的系統(tǒng)集成技術(shù)（SI，System Integration）是一門新興技術(shù)。在大型系統(tǒng)中（如全國聯(lián)網(wǎng)）采用相應(yīng)的控制軟件將幾個獨立的中央控制系統(tǒng)通過 Internet 或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)相互連接起來， 成為網(wǎng)絡(luò)化的中央控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠程控制、資源共享、影音互傳和相互監(jiān)控。以此構(gòu)建一個大型集中控制的、實時的、現(xiàn)代化的、綜合性的多媒體視聽集成系統(tǒng)，為指揮決策、生產(chǎn)調(diào)度提供實時準確的多媒體信息。

2 系統(tǒng)集成技術(shù)

2.1系統(tǒng)集成概念

　　所謂系統(tǒng)集成，就是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備(如個人電腦、音視頻設(shè)備)、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。系統(tǒng)集成實現(xiàn)的關(guān)鍵在于解決系統(tǒng)之間的互連和互操作性問題，它是一個多廠商、多協(xié)議和面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)。這需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)用軟件等與子系統(tǒng)、建筑環(huán)境、施工配合、組織管理和人員配備相關(guān)的一切面向集成的問題。

2.2 系統(tǒng)集成的分類

　　系統(tǒng)集成包括設(shè)備系統(tǒng)集成和應(yīng)用系統(tǒng)集成。系統(tǒng)集成還包括構(gòu)建各種WIN和LINUX的服務(wù)器，使各服務(wù)器間可以有效的通信，給客戶提供高效的訪問速度。

　　(1)設(shè)備系統(tǒng)集成 也可稱為硬件系統(tǒng)集成、在大多數(shù)場合簡稱系統(tǒng)集成，或稱為弱電系統(tǒng)集成，以區(qū)分于機電設(shè)備安裝類的強電集成。設(shè)備系統(tǒng)集成也可分為智能建筑系統(tǒng)集成、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、安防系統(tǒng)集成。

　　(2)應(yīng)用系統(tǒng)集成 以系統(tǒng)的高度為客戶需求提供應(yīng)用的系統(tǒng)模式，以及實現(xiàn)該系統(tǒng)模式的具體技術(shù)解決方案和運作方案，即為用戶提供一個全面的系統(tǒng)解決方案。應(yīng)用系統(tǒng)集成已經(jīng)深入到用戶具體業(yè)務(wù)和應(yīng)用層面，在大多數(shù)場合，應(yīng)用系統(tǒng)集成又稱為行業(yè)信息化解決方案集成。應(yīng)用系統(tǒng)集成可以說是系統(tǒng)集成的高級階段，獨立的應(yīng)用軟件供應(yīng)商將成為核心。

3 中央控制系統(tǒng)

3.1中央控制系統(tǒng)的組成

　　中央控制系統(tǒng)通過人性化的人機界面，開放式的可編程控制平臺，交互式的控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了設(shè)備的互連和集中控制。其核心設(shè)備是中央控制主機，它采用內(nèi)嵌式處理器，可編程邏輯陣列電路,內(nèi)置大容量內(nèi)存及 Flash，提供多路獨立可編程 RS-232控制接口，可以收發(fā) RS-485、RS422 格式數(shù)據(jù)，有獨立可編程IR紅外發(fā)射口和多數(shù)字I/O 輸入輸出控制口，帶保護電路 ，有多路強電、弱電繼電器控制接口，有遠程TCP/IP網(wǎng)絡(luò)控制口，內(nèi)嵌紅外學習器，提供可擴展多功能插槽和多個網(wǎng)絡(luò)控制接口，可任意擴展模塊。并且，現(xiàn)在的中控系統(tǒng)都支持第三方控制協(xié)議。作為一個完整的中央控制系統(tǒng)應(yīng)該包括（1）用戶界面，（2）中央控制主機，（3）各類接口，（4）各種受控設(shè)備，（5）通信網(wǎng)絡(luò)。如下面實圖：

圖1 中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2中央控制系統(tǒng)的構(gòu)造步驟

　　構(gòu)造一個人性化，智能化的中央控制系統(tǒng)要先從設(shè)計理念開始入手，設(shè)計出一個簡單易懂的控制系統(tǒng)，是中央控制系統(tǒng)人性化的標志。然后通過嚴密的搭建硬件，搭建硬件時需要處理好各種接口之間的轉(zhuǎn)換和連接，做到轉(zhuǎn)換穩(wěn)定連接牢固，然后開始設(shè)計用戶界面和編輯底層軟件，把編輯的好的程序傳輸?shù)街醒肟刂浦鳈C中，在進行初步調(diào)試和精密調(diào)試，最后整理各種相關(guān)的材料制作說明書。這樣一個完整的中央控制系統(tǒng)就生成了。

3.2.1設(shè)計理念

　　根據(jù)具體的需求和一定的條件因素設(shè)計出合理的方案，在設(shè)計時依據(jù)下圖的步驟，然后在各個環(huán)節(jié)的進行詳細的設(shè)計?？疾旌铆h(huán)境，根據(jù)環(huán)境和用戶的需求，選擇合適的硬件設(shè)備，再根據(jù)硬件的條件選擇線纜和接口類型，然后在依據(jù)施工規(guī)范把硬件設(shè)備連接起來，構(gòu)成硬件系統(tǒng)，最后根據(jù)硬件系統(tǒng)開發(fā)出適合這些硬件設(shè)備的程序。

3.2.2 硬件連接

　　硬件連接是否穩(wěn)定牢固，直接關(guān)系到中央控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。處于中央控制系統(tǒng)中的各種設(shè)備有著不同的接口類型，根據(jù)這些接口要選擇合適的部件。音頻設(shè)備接口類型有RCA、XLR-3、PHOENIX-3、3.5mm Stereo以及壓線方式等，視頻設(shè)備中接口類型有BNC、HD15、YRY、HDMI、RCA等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的接口類型有BNC、RJ45、SC、ST、MDI等，控制設(shè)備接口類型有RS-232、RS-422、RS-485、紅外、RF等。大部分接口部件在連接到線纜時都需要通過電烙鐵用焊錫加以焊接，以增強其耐用性。按照一定的規(guī)范將各種硬件設(shè)備合理的連接起來，如上圖1所示，這時用戶就可以通過用戶界面對各種硬件設(shè)備加以控制和調(diào)度。

圖2 設(shè)計理念圖

3.2.3 軟件開發(fā)

　　軟件的開發(fā)過程依據(jù)科技部平臺中心展示系統(tǒng)大屏顯示控制程序展開敘述，開發(fā)過程中包括用戶界面的設(shè)計、底層程序的開發(fā)、調(diào)試底層程序。

（1）用戶界面設(shè)計

　　用戶界面的設(shè)計采用了當今世界先進的pro/Engineer設(shè)計工具，它是個圖形化開發(fā)環(huán)境，通過按鈕、頁、文本、和圖片等來完成圖形界面的編輯。通過定義與控制程序邏輯符號相應(yīng)的join number號實現(xiàn)操作。界面的設(shè)計目標是人性化，即界面要顯而易懂，使用戶可以很方便的進行人機對話。用戶界面可以設(shè)計到專業(yè)的觸摸屏上，也可以設(shè)計成WEB瀏覽器頁面的形式，通過通信網(wǎng)絡(luò)進行控制。科技部平臺中心展示系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計如圖3，這是一個在觸摸屏上設(shè)計的界面，點擊界面上的按鈕就會跳轉(zhuǎn)的相應(yīng)的控制子界面。

（2）控制程序的開發(fā)

　　中央控制系統(tǒng)控制程序使用是符號控制程序設(shè)計語言SIMPL-windows （Symbol Intensive MasterProgramming Language ）進行開發(fā)， 它是一個可視化的面向?qū)ο蟮目刂葡到y(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)工具， 并且提供了系統(tǒng)所必需的編程、配置、測試和調(diào)試等功能， 實現(xiàn)了用戶界面和受控設(shè)備群之間的通信。SIMPL 窗口的配置模塊允許用戶選擇控制系統(tǒng)、用戶界面、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和需要安裝的受控設(shè)備。對這些硬件分配端口地址、網(wǎng)絡(luò)標識號和 IP 地址。

圖3 設(shè)計軟件界面圖

　　控制程序的開發(fā)實際上就是編寫一些SIMPL-windows中已經(jīng)具有的邏輯模塊，將邏輯命令通過編輯好的邏輯模塊傳到底層的程序中。這些邏輯模塊類似與函數(shù)，類庫或控件。以大屏控制程序來做以說明。由觸摸屏觸發(fā)的邏輯命令傳給Buffer函數(shù)，命令在這個函數(shù)進行緩沖、變化，然后傳遞到底層程序中，底層程序會根據(jù)大屏設(shè)備的狀態(tài)，將邏輯命令發(fā)給大屏設(shè)備，使大屏設(shè)備完成用戶的信號切換等操作。程序如圖4：

圖4 設(shè)計程序流向圖

（3）底層程序的開發(fā)

　　中央控制系統(tǒng)底層程序的開發(fā)采用的是SIMPL+，它是一種類似C語言一樣的語言，圖4中的DVPHD 6-Windows-Switcher就是一個底層的程序，是用SIMPL+語言編寫的一個宏，用來將邏輯命令發(fā)給硬件設(shè)備。

（4）調(diào)試系統(tǒng)

　　首先要將寫好的底層程序進行調(diào)試，然后把調(diào)試好的底層程序放到中央控制系統(tǒng)的程序中，等到程序中其他的邏輯函數(shù)、類、宏，全部編輯完成，進行整個系統(tǒng)的連調(diào)，調(diào)試包括串口代碼、紅外代碼、邏輯指令以及硬件的穩(wěn)定性。當系統(tǒng)全部調(diào)試完畢，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。整個系統(tǒng)就算構(gòu)造完成。

4 結(jié) 論

　　中央控制系統(tǒng)是系統(tǒng)集成的具體應(yīng)用，這篇文章借助實際的工程項目通過軟件和硬件兩個方面詳細的介紹了中央控制系統(tǒng)的構(gòu)成。中央控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是智能控制系統(tǒng)，將和無線移動通信緊密的聯(lián)系的在一起，隨時隨地都可以通過用戶界面對受控設(shè)備進行控制。