工控图形组态的优化设计

工控图形的组态优化设计

陈天及，白 雪，张洪敏

北京国电智深控制技术有限公司，北京 102200

摘要：随着工程数量的增加，系统组态成本加大显得十分突出。针对DCS图形组态的耗时费力，提出了优化解决方案。标签替换辅助工具软件综合多种技术，简化了组态过程。用图形模板简化图形操作；用每个标签代替复杂信息语句；用电子表格汇总登记指定信息。用软件对图形文本的XML语言进行编辑和信息替换，自动批量处理图形。所有替换数据信息被定义在开放的配置文本文件中，方便其修改和扩展。设计思想可作为组态优化的参考模式。

关键词：组态优化；标签替换；标记扩展语言；信息表组态；图形模板

Industrial Control Graphics Configuration Optimization Design

CHEN Tian-ji，BAI Xue，ZHANG Hong Min

（Beijing Guodian Zhishen Control Technology Co. Ltd., Beijing 102200, China）

Abstract: With the increasing number of projects, the cost of system configuration is very prominent. For DCS system configuration is a time-consuming, so the optimization solutions are proposed. The tags replacement auxiliary tool software integrates the multiple technologies and simplifies the process of configuration. The graphics templates simplify the process of operation. Each tag is instead of complex information statement, and EXCEL summary registers designated information. Using the software edited both the graphical documents of the XML language and the information replacement, the batch processing diagram automatically. All the replacement data information is defined in an open initial text file. It is also convenient for modification and extension. Design of idea can be used as a reference model of configuration optimization.

Key words: Configuration optimization；Tags replace；XML markup extension language；EXCEL configuration；Graphics templates 1 引言

DCS控制系统（Distributed Control System）直接与运行人员交互的是显示图形。此专有图形具有动态显示功能。对发电厂的监控系统工程需要组态的图形主要是设备操作及状态变化的信息量较大。通常要生成的主图模拟图数量若在百张左右，设备步序和条件窗口图数量一般是主图的3倍以上。随着自动化要求提升，窗口图数量会显著增加。如某660MW机组主辅控制系统，总模拟图数量已超过130张，设备步序和条件窗口图数量超过千张，这里还不计通用系统图和非常规图形。在工程不断增多的情况下，如何提高系统质量，减少劳动强度，是企业面临的挑战。在使用过的国内外类似系统中未见过简化图形组态的功能。为此开发的辅助工具软件GBTag达到了简化工作量的目标。对于模拟图，选择设备模板上与设备相关的“设备组合”拷贝到模拟图上，给操作区（组合外层方框）标注不同标签编号，信息表登记好信息，GBTag会将复杂语句自动在指定图形中生成，并批量处理图形。对于设备步序和条件窗口图，选择模板窗口图，GBTag会根据信息表汇总的信息批量生成窗口图，省略了用专有组态工具每张生成的繁琐过程。替换信息由模板中的每个元素定义的标签传递。快速处理图形的媒介是具有XML可扩展标记语言（以下简称XML）的图形输出文本，可像数据库一样检索、修改和编辑。GBTag在我单位开发的EDPF-NT Plus系统的组态工程中已使用三年。实践证明，组态优化不但能降低劳动成本、减少出错概率，还能统一规范标准。

2 信息约定

2.1 确定优化对象

目前发电企业的DCS工程由于设备及要求不同，画面不能做到统一，但设备基本大同小异。可简化的图形确定为模拟图的设备操作部分、窗口图的设备条件及步序。主图优化对象为设备图符、相关的标志、提示。组态信息主要为操作区、颜色条件语句。窗口图优化对象为设备名称、操作限制条件及步序的描述、相关的指示灯、按钮。组态信息为字符串描述、颜色条件语句。在应用中的关联是： （1）选择模拟图上的设备操作区，调出“操作窗口图”。操作区作为专有语句，内部可传送点名列表、字符串列表及命令给“操作窗口图”。这种窗口图引用指针使用传来的参数，所以按分类制成固定窗口图，工程可通用。但其上的操作项有的需要调出条件窗口图，条件不满足不允许操作，组态数量大。

（2）步序窗口图由模拟图按钮调用，通常设在图中设备附近。

2.2 标签定义

为所有要简化的对象定义标签，以英语缩写表示。通常为两个大写英文字母，直接定义在模板上的图形对象上。对于“设备组合”在填表时使用“+”连接。例如：两位门组合“VV+ST+HG”，代表空心门、选中、挂起。

2.3 模板格式

（1）主图设备。约定操作区围住与其相关的部分（设备、挂起、选中，或有文字提示、测点值等）称为“设备组合”。保证每项中的一组坐标落在操作区内。操作区内用定义标签，同张图不同的操作区标签不可重复。模板有电气部分、调节门部分、阀门及单元素部分、马达部分。

（2）窗口图。模板有设备允许条件、步序两类。

（3）信息表。所有可优化信息定义成模板。

图1马达部分设备模板

2.4 信息表格式

分为三种表：设备操作图表、调节门设备操作表、窗口图表。表1是设备操作的部分截表。

表1 设备操作信息截表

设备名 域号 站号 页号选中号操作区标签内部标签窗口图名称 系统图名称 #1空预器出口热二次风门1 5 21911 VV_11 VV+ST+HG两位门 2104_送风系统

#1空预器出口热二次风门2 5 25912 VV_12 VV+ST+HG两位门 2104_送风系统空预器A导向轴承油泵 5 30020 MT_20 MT+ST+HG ACK马达PT 2104_送风系统空预器A支撑轴承油泵 5 39923 MT_23 MT+ST+HG ACK马达PT 2104_送风系统#1空预器进口烟气门1 5 22911 VV_11 VV+ST+HG两位门(开关允许) 2105_引风系统#1空预器进口烟气门2 5 26912 VV_12 VV+ST+HG两位门(开关允许) 2105_引风系统#1引风机#1冷却风机 5 40924 MT_24 MT+ST+HG ACK马达P 2105_引风系统#1引风机#2冷却风机 5 43926 MT_25 MT+ST+HG ACK马达P 2105_引风系统

2.5 配置文件格式

所有替换信息定义在开放的配置文本文件中，是ini文件的标准格式，便于修改和扩展。整体结构采用索引层次，算法点名称采用通配符。组态信息超过一行的以分隔符“\”区分。设计好分层的主题名称，软件处理时对要简化信息可不受限制。例如，设备类型的关键字是“TYPE”，后面子项不受限制。再以导入的“MOTOR”字符串作为关键字，继续导入“NAME”内容，依次类推。

操作区在配置文件里的定义如下：

[DRIVETYPE]

TYPE = MOTOR\V ALVE\BREAKER

内层以“[主项名称]”开始，“NAME=”引导的子项名称是各种系统窗口图名称。例如：

[MOTOR]

NAME = ACK马达PT\ACK马达PTS\ACK马达PTL\ACK马达P\ACK马达T\ACK马达\ACK马达S\ACK马达TS\ACK马达PS\ACK马达PL\ACK马达TL

“子项=”为信息数据行，是操作区传递给窗口图的形参。例如：

ACK马达=WN SN 4 1\DN:A0??ZXXX DN:G??PXXXO DN:G??PXXXM\NM\NM

其中WN代表系统窗口图名称，SN代表选中SET号、DN代表域号、NM代表设备名称。A0??ZXXX、G??PXXXO、G??PXXXM代表算法名，通配符“??”代表站号，“XXX”代表页号。电子信息表填入站号、页号，经GBTag 会形成正确算法名。如果命名规则变，直接改写配置文件。站号、页号表示控制逻辑图具体生成的位置。

马达图符动态颜色在配置文件里的定义如下（等号后是一行利于导入，“MT”是设备马达的标签）：MT = IF (DN:G??PXXXO1.A2==ON15)\ COLOR(134, 132, 50)\

IF (DN:G??PXXXO1.A2==ON7)\ COLOR(33, 100, 50)\

IF (DN:G??PXXXO1.A2==ON6)\ COLOR(85, 10, 50)

3 编程方法

编程采用微软Microsoft Studio .NET平台。用Visual Basic处理人机交互、信息表（xls），用Visual C++编辑处理图形XML格式文本，之间的联系是VB程序调用VC库函数。利用.NET的最佳组合优势，可在同一项目中生成两种编程语言子项，“解决方案浏览器”设置启动项来启动调试不同的编程平台。

编程设计遵循以下原则：

（1） 按功能划分三种表。规范格式表对应GP点（按位开关量）算法的设备。非规范格式表对应无规范格式命名点的设备，用于调节门设备。条件窗口图对应设备允许条件及步序窗口图。

（2） V B处理对话窗口（参考图1所示）。分两个对话分区：信息表分区、图形文件分区，选择不同类型的文件。

（3） V B处理电子信息表。采用一次读入，每行处理的原则，行的信息传递給VC库函数处理。每处理好一个图形都由进度对话框进行提示。

（4） V B调用VC库函数分步骤进行。流程为：初始化，要求导入配置文件。每读一个图形文件名都与上次名称比较，当名称不相符要求导入新图形。每整理好行信息传递给库函数处理。

（5） 出错信息。VB判断出错直接对话警告。VC处理出错信息采用追加记录，便于历史查询。删除记录文件，运行程序会自动重新建立。

（6） V C库函数处理XML格式的图形文本。采用标准的CMarkup类，解析和完成图形标签替换信息的功能。

图2 GBTag界面

4 XML解析

图形输出文本是一种描述作图功能的信息文件，利用了XML的自由标记、分层结构、扩展易编辑等优点。以此媒介可进行数据结构的分析。XML解析编辑采用标准的CMarkup类。VC函数库处理大致过程是，根据信息表数据，在导入的配置文件建立的索引结构中找到对应项，在导入的图形文件中找到标签位置进行替换，输出图形文本。

4.1 图形文本结构

（1）文件序言：包括XML序言、版本信息、图形总体信息描述。

（2）基本语言结构：图形对象标签OBJECT，属性、坐标、颜色等子元素。属性内容有name(对象名称)、id（自动分配的顺序号）、tag（替换信息的设定标签，作为GBTag替换的标志）。

（3）层次结构：允许有嵌套结构。例如与设备相关的图符，是由多个图形构成。不同工程可以通用。

需要GBTag替换的内容主要是条件语句、操作区语句对象。条件语句位于基本语句结构中，是需要动态显示变化信息的，以为标记。操作区语句用到的图形对象的属性名称 name="poke"。

4.2 处理技巧

利用Markup分析器搜索到正确要替换的标签位置，进行信息替换。常用以下两类：

处理模拟图中的“设备组合”信息。先替换操作区再替换条件语句。软件处理主要过程是，设置循环

语句，按已登记需替换的poke区，查到图形中相应的标签位置，记录对角线坐标，先替换“poke”区信息，然后再以信息表登记的内部标签为准替换区域内在标签，最后输出替换后的新图形。

处理窗口图。以信息表登记信息在选定的窗口图模板中找到对应的标签内容直接替换。替换的主要信息有：提示行、指示灯、按钮。输出的窗口图名称由站号、页号、设备名称叠加，指出所在的位置及名称来方便调试。

4.3举例

以查找操作区并替换信息为例（省略部分用文字代替）。CMarkup类调用如下：

（1）导入文本到缓存区。设置文档缓存区为空，按指定路径装载文件到定位数组。

xml.SetDoc("");

BOOL bResult = xml.Load(goxPath);

（2）定位主指针，得到图形文本总标记“BGDOC”,得到图形对象总个数。

xml.ResetMainPos();

xml.FindElem();

xml.FindElem("BGDOC");

xml.IntoElem();

xml.FindElem("obj_num");

str = xml.GetData();

obj_num = atoi(str);

（3）以图形语句总个数设置循环，搜索图形语言对象标记。查询属性。

xml.FindElem("OBJECT"); //得到图形对象

attribtag = xml.GetAttrib("tag"); //得到标签

a ttribname = xml.GetAttrib("name"); //得到图形名称

图形对象为操作区attribname = “poke”，又attribtag变量不为空项时符合登记信息的标签时，通过FindChildElem找到操作区子元素标记命令行 “cmd_str”的位置，加上替换信息。

findflag = xml.FindChildElem("cmd_str");

if (findflag == false)

{

xml.AddChildElem("cmd_str");

}

else xml.SetChildData(OprTagPtr[i].line,1); //操作信息结构中内容替换

（4）恢复指针到图形对象启始位。

xml.ResetMainPos();

xml.ResetChildPos();

（5）按信息表信息继续查找操作区内部标签，进行替换（此处略之）。

（6）结束替换保存文件。

xml.Save((LPCTSTR)goxPath);

5 结语

优化组态操作，需要寻找有规律性的数据信息或重复信息进行分类和组合。以人们最为熟悉的办公软件作为简化手段，利用软件的综合分析处理能力，使繁重的组态工作简单化。

工控图形组态只是系统组态中的一项内容，其他组态信息优化也有文章可做。当然，如果在系统开发时就能考虑到优化的手段，直接做到组态工具中，就不用再次开发辅助工具了。所以，一个优秀软件的诞生，是要经过实践发现不足和缺陷，不断地进行改造和升级。

参考文献

[1] 李玉东，李罡，李雷Visual Basic 6.0中文软件大全[M]. 北京：北京电子工业出版社，1999

[2] 郑宇军，朱连军 新一代.NET Office 开发指南——EXCEL篇[M]. 北京：清华大学出版社，2006

[3] msdn online .net开发人员中心 [EB/OL].

https://www.360docs.net/doc/7314817301.html,/zh-cn/netframework/

[4] CMarkup官方网站[EB/OL].

https://www.360docs.net/doc/7314817301.html,/

作者简介

陈天及（1956-），女，高级工程师，研究方向：电厂自动化应用软件

白 雪（1981-），女，助理工程师、销售经理，研究方向：工控显示图设计及市场销售

张洪敏（1981-），女，助理工程师，研究方向：工控项目质量监督管理