CN102929853B - 基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统和方法。该系统包括表单关系生成模块、公式定义模块和结果表单计算模块。根据本发明技术方案，可使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据，降低了DCS项目成本，提高了项目执行效率和项目执行质量。

Description

基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统和方法

技术领域

本发明涉及DCS控制系统领域，特别是一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成工具。

背景技术

分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂而应运而生的综合控制系统。DCS项目经常采用Excel文件及其表单作为项目数据载体，从而生成项目所需的大量报表等。由于各类项目数据之间存在着关联，例如，由于回路是由若干输入/输出点构成，那么，Excel文件中记录回路信息的回路表单与记录输入/输出点信息的输入/输出点表单之间是存在关联关系的。

但是，Excel文件本身并不能识别DCS项目数据内部的关联，即并不能将不同表单中的数据进行关联。这样，DCS工程师就不得不在Excel软件中进行DCS项目数据整理的同时，在DCS软件系统(例如西门子公司的PCS-7系统)中针对DCS项目数据编制大量数据代码以进行项目数据处理，以完成DCS项目的软件编程，这会大幅提高项目成本，降低项目执行效率，并最终影响项目执行质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种系统和方法，使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据。

根据本发明的一个方面，提供一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统，所述系统包括表单关系生成模块、公式定义模块和结果表单计算模块，其中，所述表单关系生成模块，用于根据预定规则，在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系；所述公式定义模块，用于根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则；以及所述结果表单计算模块，用于根据所述表单关系生成模块所建立的所述关联关系和所述公式定义模块所定义的所述运算规则，对Excel文件各表单中的数据进行计算，从而得到所述结果表单。

从上述方案中可以看出，该系统可使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据，降低了DCS项目成本，提高了项目执行效率和项目执行质量。

优选地，所述表单关系生成模块，具体用于根据预先定义的规则，利用Excel可识别的配置表述在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系，其中所述配置表述中至少指示存在所述关联关系的表单以及存在所述关联关系的键列；所述公式定义模块，具体用于根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则，其中在所述运算规则中，所计算的源数据来自Excel文件的不同表单中的键列数据，而目标数据是利用所述运算规则在所述键列数据之间进行计算之后的计算结果，从而形成所述结果表单；以及所述结果表单计算模块，具体用于根据所述公式定义模块所定义的所述运算规则，在作为所述源数据的Excel文件的不同表单中的所述键列数据之间进行计算，从而得到所述结果表单中各键列的数据，在此过程中，所述结果表单计算模块还根据所述表单关系生成模块所建立的所述关联关系中确定的不同表单数据行之间的对应关系，逐行计算出结果表单中的数据。

优选地，所述源数据包括回路表单和/或输入/输出点表单。

优选地，所述关联关系是指Excel文件不同表单的键列的内容相同。

优选地，将所述配置表述存储在Excel可识别的文件中，以被Excel识别和处理。

根据本发明的另一个方面，还提供一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成方法，所述方法包括表单关系生成步骤、公式定义步骤和结果表单计算步骤，其中，所述表单关系生成步骤根据预定规则，在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系；所述公式定义步骤根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则；以及所述结果表单计算步骤根据在所述表单关系生成步骤中所建立的所述关联关系和在所述公式定义步骤中所定义的所述运算规则，对Excel文件各表单中的数据进行计算，从而得到所述结果表单。

从上述方案中可以看出，该方法可使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据，降低了DCS项目成本，提高了项目执行效率和项目执行质量。

优选地，所述表单关系生成步骤具体根据预先定义的规则，利用Excel可识别的配置表述在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系，其中所述配置表述中至少指示存在所述关联关系的表单以及存在所述关联关系的键列；所述公式定义步骤具体根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则，其中在所述运算规则中，所计算的源数据来自Excel文件的不同表单中的键列数据，而目标数据是利用所述运算规则在所述键列数据之间进行计算之后的计算结果，从而形成所述结果表单；以及所述结果表单计算步骤具体根据在所述公式定义步骤所定义的所述运算规则，在作为所述源数据的Excel文件的不同表单中的所述键列数据之间进行计算，从而得到所述结果表单中各键列的数据，在此过程中，还根据在所述表单关系生成步骤所建立的所述关联关系中确定的不同表单数据行之间的对应关系，逐行计算出结果表单中的数据。

优选地，所述源数据包括回路表单和/或输入/输出点表单。

优选地，所述关联关系是指Excel文件不同表单的键列的内容相同。

优选地，将所述配置表述存储在Excel可识别的文件中，以被Excel识别和处理。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是本发明具体实施方式中基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统的系统结构图；

图2是本发明具体实施方式的DCS项目中一输入/输出点表单的界面示意图；

图3是本发明具体实施方式的DCS项目中一回路表单的界面示意图；

图4是本发明具体实施方式中进行公式定义的表单的界面示意图；

图5是本发明具体实施方式的DCS项目中一结果表单的界面示意图；

图6是本发明具体实施方式中基于Excel表单关联的DCS项目数据生成方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

为了得到DCS项目的所需项目报表，将DCS项目数据汇总在Excel文件中。根据不同的数据种类，DCS项目数据分别记录在不同的Excel表单中，而不同表单中的数据之间是存在关联关系的。如果Excel软件能够识别并处理这些关联，就可以以这些相互关联的表单为基础，对各表单中的项目数据进行运算，生成DCS项目所需要的大量中间及结果表单，从而在Excel软件环境下实现与DCS软件系统中编程类似的功能。

本发明正是利用Excel的VBA编程接口，开发了基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统。图1是本发明具体实施方式中基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统的系统结构图，该系统包括表单关系生成模块10、公式定义模块20和结果表单计算模块30。其中，所述表单关系生成模块10用于根据预定规则，在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系；所述公式定义模块20用于根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则；以及所述结果表单计算模块30用于根据所述表单关系生成模块10所建立的所述关联关系和所述公式定义模块20所定义的所述运算规则，对Excel文件各表单中的数据进行计算，从而得到所述结果表单。

回路信息和输入/输出点信息是DCS项目的基础数据之一，Excel文件中分别记录这些信息的回路表单和输入/输出点表单也均是DCS项目数据中的重要表单之一，它们的数据之间是存在关联关系的。图2示出了DCS项目中一输入/输出点表单的界面示意图，图3示出了DCS项目中一回路表单的界面示意图。在下面的具体实施方式说明中，我们以回路表单与输入/输出点表单之间的关联关系为例，说明本发明具体实施方式中系统和方法的功能和操作。

下面，我们首先来介绍具体实施方式中基于Excel表单的DCS项目数据生成系统中的各功能模块：

(1)表单关系生成模块10

在Excel文件中，DCS项目用“输入/输出点表单(DAT_IOL)”来记录和显示与输入/输出点有关的信息，该输入/输出点表单在本发明系统的Excel软件界面中以表单名称“IOL”表示，如图2所示。对于DCS项目表单，将Excel表格中的列称为“键列”，在该IOL表单中具有一名称为“PTName”的键列。同时在Excel文件中，DCS项目中用“回路表单(DAT_PTL)”来记录和显示与回路有关的信息，该回路表单在本发明系统的Excel软件界面中以表单名称“PTL”表示，如图3所示。在该PTL表单中具有一名称为“ProcessTagTagname”的键列。

从键列中数据内容来看，IOL表单中的“PTName”键列与PTL表单中的“ProcessTagTagname”键列的内容是相同的，这就是所谓Excel表单之间的关联关系。但是，由于这些数据内容在不同表单中是针对不同目的组织的，因而其内容的排列顺序是完全不同的。例如，在IOL表单中的“PTName”键列中第m行的数据在PTL表单中的“ProcessTagTagname”键列中则可能出现在第n行，而m并不等于n。

在具体实施方式的表单关系生成模块10中，可根据软件预先定义的规则，在不同表单的键列之间建立关联关系，从而在后期的数据处理中识别并处理这种关联关系。具体地，可利用如下配置表述来建立上述IOL表单中的“PTName”键列与上述PTL表单中的“ProcessTagTagname”键列之间的关联关系：

[Link1]

Table1＝PTL；

Table2＝IOL；

key1＝DAT_PTL_PT_TAG；

Key2＝DAT_IOL_PT_NAME

其中，Table1和Table2的值分别代表了要发生关联关系的表单名称“PTL”和“IOL”，而key1和key2的值分别代表了两个表单中建立关联关系的键列名称，其中DAT_PTL_PT_TAG根据所定义的规则代表PTL表单中的“ProcessTagTagname(PT_TAG)”键列，而DAT_IOL_PT_NAME根据所定义的规则代表IOL表单中的“PTName(PT_NAME)”键列。

经过这样的配置表述，以Excel软件可识别的方式说明了IOL表单中的“PTName”键列与PTL表单中的“ProcessTagTagname”键列数据内容相同这种关联关系。将这样的配置表述存储在名为“ReportConfig.ini”的文件中，并可在后续数据处理中被Excel软件识别并处理该关联关系。这样，本发明的系统基于关联关系以外在的方式建立了Excel文件中多个DCS数据表单的连接，提供了对跨数据表的DCS项目数据进行处理的可能性。

本领域技术人员可以理解，在上述实例中用户基于预先定义的规则进行了配置表述，从而实现了表单之间的关联关系，而该规则是可以由系统用户根据现有技术中的编程技术进行预先定义的，该规则定义本身并非本发明所关注的技术内容。

(2)公式定义模块20

为了大大简化在DCS软件系统中的编程工作，本发明具体实施方式中的系统基于DCS软件系统中的数据类型，在Excel软件环境下实现DCS项目数据的运算。为此，则需要利用系统中的公式定义模块20进行运算规则的公式定义。

图4是本发明具体实施方式中进行公式定义的表单的界面示意图。为了了解DCS软件系统中的数据类型，首先将DCS软件系统中已进行编程的一个简单实例导出为项目文件并将其用Excel软件打开，这时所有的数据类型和所对应的项目数据就均呈现在Excel表单中。在去除具体的项目数据后，就得到了DCS项目中所需的所有数据类型信息，如图4中的Excel表单第2-4行内容所示。

根据DCS项目所需的所有数据类型信息，就可以对如图2、图3中所示的Excel表单中的DCS项目数据进行计算操作，从而在Excel软件环境下进行DCS编程工作。具体地，基于图4表单第2-4行内容中表示的DCS数据类型信息，可以通过公式定义模块20来定义用于计算Excel表单各键列数据的运算规则。在各计算规则公式中，所计算的源数据正是来自Excel文件中的各DCS项目表单，例如图2中所示的IOL表单或图3中所示的PTL表单等，中的键列数据，而公式的目标数据则是利用上述运算规则在上述键列数据之间进行特定运算之后的计算结果，从而形成DCS项目所需的结果表单。

例如，在图4所示表单的键列“C”中，根据第2-4行中DCS数据所需的数据类型信息，公式定义模块20定义运算规则为“[DAT_PTL_AS_NAME]”，该规则表示运算结果是PTL表单中键列AS_NAME中的数据本身。在图4所示表单的键列“D”中，根据第2-4行中DCS数据所需的数据类型信息，公式定义模块20定义运算规则为“[DAT_PTL_PT_TAG]&”|”&[DAT_PTL_PT_DESC_L1]”，该规则表示一种简单的逻辑运算，具体表示运算结果是将PTL表单的键列PT_TAG中的数据和PTL表单的键列PT_DESC_L1中的数据用标识符“|”连接。在图4所示表单的键列“E”中，根据第2-4行中DCS数据所需的数据类型信息，公式定义模块20定义运算规则为“[<#PV；DAT_IOL_IO_FUNCTION#>DAT_IOL_IO_TAG]&”|”&”analoginput””，该规则表示另一种逻辑运算，具体表示运算结果是将IOL表单的键列IO_TAG中符合条件“<#PV；DAT_IOL_IO_FUNCTION#>”的数据行和字符串“analoginput”用标识符“|”连接。在图4所示表单的后续键列中所定义的公式类似，运算结果均为利用DCS项目表单中的键列数据进行特定运算之后得到的计算结果，从而形成DCS项目所需的结果表单。

根据DCS项目需求，公式定义模块20可以定义不同的运算规则和不同的源数据过滤条件，以得到不同用途的结果表单。本领域技术人员可以理解，在上述实例中公式定义模块20基于预先定义的语法规则定义了用于计算结果表单中各键列数据的公式，而该语法规则是可以由系统用户根据现有技术中的编程技术进行预先定义的，该语法规则定义本身并非本发明所关注的技术内容。

(3)结果表单计算模块30

基于表单关系生成模块10对表单间键列所建立的关联关系和公式定义模块20所定义的各运算规则，结果表单计算模块30就可以对各DCS表单中的数据进行计算，从而得到DCS项目的结果表单。

具体地，根据公式定义模块20所定义的各运算规则，结果表单计算模块30可在作为源数据的表单键列数据间进行运算，从而得到结果表单中各键列的计算结果。在此过程中，由于各表单键列中均存在多行数据，而表单关系生成模块10对表单间键列所建立的关联关系则决定了不同表单间数据行的对应关系，这样，结果表单计算模块30就可以按照该对应关系逐行计算出结果表单中的全部结果。

如图5所示，结果表单计算模块30根据图4中所定义的运算规则，基于DCS表单中各键列的数据逐行计算出了DCS项目所需的结果数据，并以结果表单形式逐行列出。例如，如图5表单中第5行所示，在键列“C”中，运算结果为PTL表单中键列AS_NAME的某行数据“AS01”。在键列“D”中，运算结果是将PTL表单的键列PT_TAG中的该行数据“FRC_101A”和PTL表单的键列PT_DESC_L1中的该行数据“GF104鼓风机流量”用标识符“|”连接，最终为“FRC_101A|GF104鼓风机流量”。在键列“E”中，由于要对IOL表单中的数据进行运算，就需要通过表单关系生成模块10所建立的表单关联关系确定与PTL表单的该行相关联的数据出现在IOL的哪一行。确定了IOL表单的相关行的行号之后，根据所定义的运算规则，如果该行数据符合条件“<#PV；DAT_IOL_IO_FUNCTION#>”，则运算结果是将IOL表单中的该行数据“FT101A”和字符串“analoginput”用标识符“|”连接，最终为“FT101A|analoginput”。结果表单中第5行后续键列中的结果也分别按照所定义的运算规则计算，从而得到完整的一行运算结果。根据上述方法，结果表单计算模块30根据所定义的运算规则，对DCS表单中的数据进行逐行计算，从而最终得到完整的结果表单，该结果表单即为DCS软件系统中所需的编程数据。

计算完成后，系统还可将该结果表单存为DCS软件系统可识别的.csv文件，并将该文件导入DCS软件系统。DCS软件系统读取出例如在图5中显示的各行结果数据，可根据DCS软件系统的现有功能进行自动系统配置，即完成了DCS软件系统中的DCS项目编程工作。

本领域技术人员应该理解，在上述系统功能的说明中，我们仅以DCS项目中的回路信息和输入/输出点信息为例说明了本发明系统的功能。而在实际的系统操作中，该系统可以处理DCS项目中所有类型的数据和所有的Excel表单，其具体实现方式都是类似的，在此不做赘述。

由此可见，本发明具体实施方式中的基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统可使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据，降低了DCS项目成本，提高了项目执行效率和项目执行质量。

下面，我们来介绍具体实施方式中基于Excel表单的DCS项目数据生成方法中的步骤流程：

S10：表单关系生成步骤

从数据内容来看，不同表单中的不同键列内容有可能是相同的，这就是所谓Excel表单之间的关联关系。但是，由于这些数据内容在不同表单中是针对不同目的组织的，因而其内容的排列顺序是完全不同的。

在表单关系生成步骤中，可根据软件预先定义的规则，在不同表单的键列之间建立关联关系，从而在后期的数据处理中识别并处理这种关联关系。具体地，可利用Excel软件可识别的配置表述方法来建立例如IOL表单中的“PTName”键列与PTL表单中的“ProcessTagTagname”键列之间的关联关系，从而说明两个键列间数据内容相同。将这样的配置表述存储在名为“ReportConfig.ini”的文件中，并可在后续数据处理中被Excel软件识别并处理该关联关系。

这样，本发明的方法基于关联关系以外在的方式建立了Excel文件中多个DCS数据表单的连接，提供了对跨数据表的DCS项目数据进行处理的可能性。

S20：公式定义步骤

为了大大简化在DCS软件系统中的编程工作，本发明具体实施方式中的方法基于DCS软件系统中的数据类型，在Excel软件环境下实现DCS项目数据的运算。为此，在公式定义步骤中进行运算规则的公式定义。

根据DCS项目所需的所有数据类型信息，就可以对如图2、图3中所示的Excel表单中的DCS项目数据进行计算操作，从而在Excel软件环境下进行DCS编程工作。具体地，基于图4表单第2-4行内容中表示的DCS数据类型信息，可以通过公式定义模块20来定义用于计算Excel表单各键列数据的运算规则。在各计算规则公式中，所计算的源数据正是来自Excel文件中的各DCS项目表单，例如图2中所示的IOL表单或图3中所示的PTL表单等，中的键列数据，而公式的目标数据则是利用上述运算规则在上述键列数据之间进行特定运算之后的计算结果，从而形成DCS项目所需的结果表单。

根据DCS项目需求，在公式定义步骤中可以定义不同的运算规则和不同的源数据过滤条件，以得到不同用途的结果表单。

S30：结果表单计算步骤

基于在表单关系生成步骤中对表单间键列所建立的关联关系和在公式定义步骤中所定义的各运算规则，在结果表单计算步骤中就可以对各DCS表单中的数据进行计算，从而得到DCS项目的结果表单。

具体地，根据在公式定义步骤中所定义的各运算规则，在结果表单计算步骤中可在作为源数据的表单键列数据间进行运算，从而得到结果表单中各键列的计算结果。在此过程中，由于各表单键列中均存在多行数据，而在表单关系生成步骤中对表单间键列所建立的关联关系则决定了不同表单间数据行的对应关系，这样，在结果表单计算步骤中就可以按照该对应关系逐行计算出结果表单中的全部结果。

计算完成后，还可将该结果表单存为DCS软件系统可识别的.csv文件，并将该文件导入DCS软件系统。DCS软件系统读取出例如在图5中显示的各行结果数据，可根据DCS软件系统的现有功能进行自动系统配置，即完成了DCS软件系统中的DCS项目编程工作。

由此可见，本发明具体实施方式中的基于Excel表单关联的DCS项目数据生成方法可使各类DCS项目数据在Excel软件环境下有效关联，并可直接生成DCS软件系统可用的程序数据，降低了DCS项目成本，提高了项目执行效率和项目执行质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成系统，其特征在于，所述系统包括表单关系生成模块(10)、公式定义模块(20)和结果表单计算模块(30)，其中，

所述表单关系生成模块(10)，具体用于根据预先定义的规则，利用Excel可识别的配置表述在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系，其中所述配置表述中至少指示存在所述关联关系的表单以及存在所述关联关系的键列，所述关联关系是指Excel文件不同表单中的键列的内容相同，所述配置表述存储在Excel可识别的文件中，以被Excel识别和处理；

所述公式定义模块(20)，具体用于根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则，其中在所述运算规则中，所计算的源数据来自Excel文件的不同表单中的键列数据，而目标数据是利用所述运算规则在所述键列数据之间进行计算之后的计算结果，从而形成所述结果表单；以及

所述结果表单计算模块(30)，具体用于根据所述公式定义模块(20)所定义的所述运算规则，在作为所述源数据的Excel文件的不同表单中的所述键列数据之间进行计算，从而得到所述结果表单中各键列的数据，在此过程中，所述结果表单计算模块(30)还根据所述表单关系生成模块(10)所建立的所述关联关系中确定的不同表单数据行之间的对应关系，逐行计算出结果表单中的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述源数据包括回路表单和/或输入/输出点表单。

3.一种基于Excel表单关联的DCS项目数据生成方法，其特征在于，所述方法包括表单关系生成步骤(S10)、公式定义步骤(S20)和结果表单计算步骤(S30)，其中，

所述表单关系生成步骤(S10)具体根据预先定义的规则，利用Excel可识别的配置表述在Excel文件不同表单的键列之间建立关联关系，并将所述配置表述存储在Excel可识别的文件中，以被Excel识别和处理，其中所述配置表述中至少指示存在所述关联关系的表单以及存在所述关联关系的键列，且所述关联关系是指Excel文件不同表单中的键列的内容相同；

所述公式定义步骤(S20)具体根据DCS所需的数据类型，定义用于计算结果表单中各键列数据的运算规则，其中在所述运算规则中，所计算的源数据来自Excel文件的不同表单中的键列数据，而目标数据是利用所述运算规则在所述键列数据之间进行计算之后的计算结果，从而形成所述结果表单；以及

所述结果表单计算步骤(S30)具体根据在所述公式定义步骤(S20)所定义的所述运算规则，在作为所述源数据的Excel文件的不同表单中的所述键列数据之间进行计算，从而得到所述结果表单中各键列的数据，在此过程中，还根据在所述表单关系生成步骤(S10)所建立的所述关联关系中确定的不同表单数据行之间的对应关系，逐行计算出结果表单中的数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述源数据包括回路表单和/或输入/输出点表单。