CN103092585A - 一种用于综合监控软件的图库的组态化设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于综合监控系统图库的组态化设计系统，包括：基本对象库模块负责存储并提供所有支持的基本对象；图库编辑模块负责完成基于类模板的图库编辑，将基本对象库模块提供的基本对象组合成图元，将图元与类的属性关联，并设置公共的响应事件脚本处理方法；组态编辑模块，负责将图库编辑模块编辑好的图元拖放到组态画面上进行设置；组态运行模块，负责运行组态画面，查看组态画面中图元精灵的实际运行效果。本发明可以实现图库的可编辑组合，增加图库配置的灵活度，使图库的编辑更加方便直观，提高图库复用率，减少配置的重复工作量，提高配置效率。

Description

一种用于综合监控软件的图库的组态化设计系统

技术领域

本发明属于综合监控领域，尤其涉及一种用于综合监控系统图库的组态化设计系统。

背景技术

综合监控软件，是一种面向监控与数据采集(Supervisory Control andData Acquisition，SCADA)的软件，广泛应用于电力、水利、石化、桥梁隧道、轨道交通领域，进行数据采集、监视控制和过程控制等任务。

当前的综合监控软件均采用图形化编程和运行方式。软件内包含有多个设计开发图库，每个图库对应一类的仪器设备，如各种模拟仪表对应一个图库，各种电动机对应另一个图库，各种控制按钮对应有一个图库，等等。每个图库包含一个或多个图元，每个图元代表一种仪器设备，如一款风机由一个图元来表示。每个图元可以理解为静态图形和动态动画的组合，所述静态图形是指图元是由一个或多个对象构成的形状，所述动态动画是指图元或图元中的对象可能具有事件处理脚本，如针对鼠标单击事件如何反应的处理脚本。

编程(开发)时，编程人员用与现场设备相对应的图元，代表真实设备，并采用拼图、搭积木和简单连线的方式，构建出与现场相一致的人机交互界面。这样的包含有一、或多个与现场设备相对应的图元的人机交互界面，就是“组态画面”。组态画面与操作人员的交互方式可以分成两种：一种交互方式是组态画面中的图元并向操作人员显示所监控的现场设备的状态信息，例如，风机的转速。在设备监控领域惯常使用的获取现场设备的状态信息的方式是：配置一台PLC(Programmable Logic Controller，可编程控制器)与设备连接，PLC负责采集设备的状态信息(这样的PLC也被称之为“SCADA节点”，也可以被称为“设备点”)，获取到的状态信息被保存在PLC上，对于同一台设备的多个状态信息，以不同的“设备地址”来加以区分，例如，在PLC上获取的风机的“转速”和“连续运行时间”这两项信息，就被以不同的“设备地址”加以区分存储在PLC上。进行设备监控的组态画面运行时，组态画面中的图元根据所配置的“设备点参数”信息(主要是PLC的网络访问地址)连接到PLC(和PLC进行通讯)，进而通过所配置的“设备地址”信息，从PLC上获取相应的设备状态信息。另一种交互方式是组态画面中的图元响应操作人员的操作，作出反应，进行设置，或者进行相应的设备操作，例如，操作人员点击风机的扇叶时，提示“是否停止风机？”并根据操作人员的进一步动作操作风机设备。其中，第二种交互方式是通过“脚本”完成的，“脚本”是一种解释执行的计算机程序，例如：Python脚本，vbscript脚本。通过这两种方式实现现场设备的数据采集、分析和处理，从而实现远程监测和控制，即状态管理。

运行(使用)时，操作人员通过对人机交互界面上的各个图元进行操作(如通过鼠标点击图元)，就可以实现对该图元所指代的现场设备的参数进行设定，该对象参数依照编程设定的运算规律进行改变，并影响其它图元的对象参数同步改变，其结果是变化了的那些参数引起对应的图元发生变化或激发其它一些图象/动画信息到人机交互界面上，使用户知道操作结果，这样就完成了人机交互。

这样的开发模式避免了大量的源程序语言汇编及其调试工作。其图形化的直观性编程风格，大大缩短了编程开发周期，容易满足实际工程建设的时间要求，而且在应用中在线修改和更新操作平台也较容易和快捷。

而评价一种综合监控软件优劣水平的一个重要标准就是看该软件的设计开发图库的大小、丰富性以及图库中图元的直观代表性。

当前的综合监控软件图库基本是由预设的图元所组成，如果项目实施中发现图元不符合现场情况，需要反馈给开发人员进行再开发，周期较长，花费资源较多，并且图元的复用率不高。当项目规模较大时，相似设备往往很多，代表这些相似设备的图元虽然可以复制，但是不能复制各个图元所配置的变量和脚本信息，而需要对指代每个设备的每个图元都单独配置变量和脚本信息等，这显然无法很好地体现出相似设备之间的共性和特性。随着综合监控软件的应用领域不断扩大，图库数量也在不断增加，编程人员花费在图库搭建及配置上的工作量已经不容忽视，传统的综合监控软件图库设计方法已经不能满足当前社会生产的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，该系统针对已有图库与现场设备不完全匹配的问题，可以实现图库的组态化设计，增加图库配置的灵活度，使图库的编辑更加方便直观，提高图元复用率。

为解决上述技术问题，本发明用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，包括基本对象库模块、图库编辑模块、组态编辑模块和组态运行模块，如图1所示；

所述基本对象库模块负责存储所有基本对象，所述基本对象包括几何图形、图像、按钮、文本、定时器、智能输入/输出域；

所述图库编辑模块用于新建图库，并为该新建图库中新增一个或多个图元；新增每个图元均包括：

——从基本对象库模块中选择一个基本对象、或选择多个基本对象组合后创建图元，配置图元的属性和/或图元中每个基本对象的属性；

——为每个图元选择一个类模板，并将图元的一个或多个属性与类模板的一个或多个属性相关联；

——为每个图元、或者图元的基本对象，增加公共的事件处理脚本；

所述组态编辑模块，将图库编辑模块编辑好的图元拖放到组态画面上，将图元所关联的类模板的一个或多个属性替换成实际监控设备的设备点参数信息，并为图元精灵配置属性和/或增加事件处理脚本，所述图元在所述综合监控软件中用于指代现场仪器设备时被称为图元精灵；

所述组态运行模块，将包含图元精灵的组态画面加载后运行。

本发明可以提高综合监控软件的配置效率。在设备数量多的大型项目中，可以对具有相似属性的现场设备设计通用图库对象，并处理设备的事件响应，减少配置的重复工作量。

附图说明

图1是本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统的模块图；

图2是本发明用于综合监控软件图库的组态花设计系统的详细模块图；

图3是本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统的使用方法第1～5步的流程图；

图4是本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统的使用方法第4步的进一步细分步骤流程图；

图5是本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统的使用方法第6～9步流程图；

图6～图8是本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述的组态化设计系统中具有三个层次、四个概念，如下表所示：

最基本的概念是基本对象，所述基本对象包括：

——几何图形：用于建立和实现连接关系。例如点、线、多义线、多边形、多义曲线、闭合多义曲线、椭圆等；

——图像：用于显示图形文件。例如bmp、ico、jpg、png、gif、emf等格式的图像。

——按钮：用于执行某种操作或显示某种状态。

——文本：用于显示文本信息。

——定时器：用于处理定时的操作。

——智能输入/输出域：用于显示和编辑文本信息。

基本对象具有属性：

——对于几何图形，属性包括线型、颜色、显示风格、线宽、填充、方向、旋转角度、闪烁频率、位置信息等。

——对于图像，属性包括是否透明、旋转角度、闪烁频率、提示信息、位置信息等。

——对于按钮，属性包括按钮的文本、字体、颜色、格式、旋转角度、闪烁频率、按钮文本的图标、按钮文本的字体、按钮文本的背景颜色、按钮样式、提示信息、位置信息等。

——对于文本，属性包括文本内容、字体、颜色、格式、旋转角度、闪烁频率、填充、文本替换、输出格式、位置信息等。

——对于定时器，属性包括定时器间隔等。

——对于智能输入/输出域，属性包括文本、字体、颜色、格式、旋转角度、闪烁频率、填充、文本替换、输出格式、位置信息等。

基本对象可增加事件处理脚本，支持的事件如下：

——对于几何图形，支持的事件包括鼠标单击、鼠标双击、鼠标左键按下、鼠标左键弹起等。

——对于图像，支持的事件包括鼠标单击、鼠标左键按下、鼠标左键弹起等。

——对于按钮，支持的事件包括鼠标单击、键盘按键、鼠标左键按下、鼠标左键弹起等。

——对于文本，支持的事件包括鼠标单击、鼠标左键按下、鼠标左键弹起等。

——对于定时器，支持的事件包括定时(OnTimer)等。

——对于智能输入/输出域，支持的事件包括鼠标单击、鼠标左键按下、鼠标左键弹起等。

比基本对象高一层次的概念是图元，图元由一个基本对象形成、或由多个基本对象组合形成。图元也有属性，图元的属性就是组成该图元的多个基本对象所共同具有的公共属性。当对图元的属性进行配置时，该图元中所有基本对象的相应属性也随之被配置。图元也可增加事件处理脚本，其支持的事件为组成该图元的多个基本对象所支持的事件的总和。

本发明特别引入了类模板的概念，其与图元在同一个层次。类模板是一个抽象的概念，可以理解为是一个或多个属性的集合体，代表着一类设备的抽象信息。每个图元均选择一个类模板，并将该图元的一个或多个属性与该类模板的一个或多个属性相关联。不同的图元可以选择相同的一个类模板，不同的图元的属性可以与相同的一个类模板的属性相关联。当类模板的属性变更时，与该类模板的该属性相关联的所有图元的属性也随之变更。类模板不可增加事件处理脚本。

由于图元的属性来源于基本对象的属性，因此下面直接说明不同的基本对象的属性中，有哪些属性可以与类模板的属性相关联：

——对于几何图形，可关联的属性包括线型、颜色、线宽、旋转角度、闪烁频率、填充颜色、位置信息等。

——对于图像，可关联的属性包括旋转角度、闪烁频率、位置信息等。

——对于按钮，可关联的属性包括字体、颜色、旋转角度、闪烁频率等。

——对于文本，可关联的属性包括文本、字体、颜色、格式、旋转角度、闪烁频率、填充、位置信息等。

——对于定时器，无可关联的属性。

——对于智能输入/输出域，可关联的属性包括文本内容、字体颜色、格式、旋转角度、闪烁频率、填充、位置信息等。

最高一个层次的概念是图库，一个图库由一个或多个图元组成。图库没有属性，也不可增加事件处理脚本。通俗地说，图库可以理解为一个文件夹，图库中的图元可以理解为文件夹中的文件。

请参阅图2，本发明用于综合监控软件图库的组态化设计系统包括基本对象库模块、图库编辑模块、组态编辑模块和组态运行模块。

所述基本对象库模块负责存储所有基本对象，所述基本对象包括几何图形、图像、按钮、文本、定时器、智能输入/输出域。

所述图库编辑模块包括类属性关联模块、脚本编辑模块。所述图库编辑模块用于新建图库，并为该新建图库中新增一个或多个图元。新增每个图元均包括：

——从基本对象库模块中选择一个基本对象、或选择多个基本对象组合后创建图元，配置图元的属性和/或图元中每个基本对象的属性。优选地，图元的属性即为该图元中所有基本对象所共同具有的公共属性；当配置图元的属性时，该图元中所有基本对象的相同属性也随之被配置。

——所述属性关联模块为每个图元选择一个类模板，并将图元的一个或多个属性与类模板的一个或多个属性相关联。优选地，当类模板的属性变更时，与该类模板的该属性相关联的图元的属性也随之变更。

——所述脚本编辑模块为每个图元、或者图元的基本对象，增加公共的事件处理脚本。此处“公共”的含义是指，在综合监控系统使用该图元指代多个仪器设备时，“公共的事件处理脚本”可用于所有指代的仪器设备。

所述组态编辑模块包括对象关联模块、脚本编辑模块。

所述对象关联模块将图库编辑模块编辑好的图元拖放到组态画面上，将图元所关联的类模板的一个或多个属性替换成实际监控设备的设备点参数信息，则与该类模板的该一个或多个属性相关联的所有图元的属性也随之被替换。

在图库编辑模块编辑好的图库中选择图元指代现场的仪器设备时，所述图元被称为图元精灵。一个图元在应用时可以有一个或多个图元精灵。所述脚本编辑模块对该图元精灵配置属性和/或增加事件处理脚本。此时所配置的属性和/或增加的事件处理脚本仅用于该图元精灵，而不适用于该图元的其他图元精灵。

归纳起来，所述图库编辑模块对图元的属性、事件处理脚本进行增加、修改时，所作修改自动更新到该图元的所有图元精灵上。所述组态编辑模块对图元精灵的属性、事件处理脚本进行增加、修改时，所作修改仅应用到该图元精灵上，而不应用到该图元精灵所对应的图元的其他图元精灵上。

所述组态运行模块，将组态编辑模块编程完成的、包含图元精灵的组态画面加载后运行。优选地，运行过程包括：

——加载组态画面，显示图元形状，并关联给图元配置的脚本；

——将图元中配置的类属性信息替换成实际监控的设备点参数信息；

——根据所配置的设备点参数信息，连接到相应的PLC，根据属性中配置的设备地址信息获取设备的实际值，然后显示在画面上；

——运行给图元配置的脚本，实现人机交互。

请参阅图3～图5，所述用于综合监控软件图库的组态化设计系统的使用方法包括如下步骤：

第1步，图库编辑模块新建图库，相当于新建一个文件夹；

第2步，图库编辑模块从基本对象库模块中添加一个或多个基本对象，并配置这些基本对象的属性；

第3步，在第2步所添加的基本对象中选择一个、或者多个进行组合，创建图元；

第4步，选择图元，配置属性、选择类模板、新增事件处理脚本；具体包括：

第4.1步，选择图元要关联的类模板；

第4.2步，配置图元和/或图元中每个基本对象的属性，设置图元属性与类模板属性的关联关系；

第4.3步，为图元或者图元中的基本对象增加事件处理脚本；

重复上述第2～4步，直至完成图元及图元中基本对象的编辑；

第5步，保存第1步所建图库；

第6步，在之前所建立的图库中选择图元，用于指代现场仪器设备，此时根据该图元创建出图元精灵；

第7步，将类模板属性替换成现场设备的设备点参数信息；

第8步，配置图元精灵的属性和事件处理脚本；

第9步，保存图元精灵，在组态运行时使用图元精灵。

为了更好的说明上述用于综合监控软件图库的组态化设计系统的使用和配置过程，下面再举一个具体的实施例。

第1步，创建类模板。创建一个类，命名为“class1”，包含三个变量(即三个属性)，分别命名为“class1”，“class1.prop1”，“class1.prop2”。实际上，图元的属性通常是具有实际物理意义的，而类模板的属性在未与图元属性相关联之前，通常不具有实际物理意义，而仅为抽象表述。

第2步，创建图库。在图库编辑模块中新增一个图库，在图库里新增三个对象：一个矩形对象、一个椭圆对象，和一个文本对象。

第3步，选择基本图形组合成图元。选择文本对象组合成图元A，选择矩形对象和椭圆对象组合成图元B。

第4步，给图库中的图元配置动画和事件处理脚本。选择图元A，将文本对象的“文本内容”属性与类class1的变量(即属性)class1.prop1相关联(如图6所示)。选择图元B，为矩形对象增加一个事件处理脚本来处理鼠标单击事件，脚本运行的效果会使得当矩形对象被鼠标单击时弹出一个消息提示对话框。

第5步，在组态编辑模块中，将上述步骤中创建好的图元拖放到组态页面，然后将第4步中配置的类class1的变量(即属性)class1.prop1关联到实际对象的设备点参数信息(如图7所示的SCADA节点)。完成上述配置后，图元就成为可以监控所关联的实际设备点(SCADA节点)的一个图元精灵(即使用图元指代一个现场的仪器设备)。

第6步，完成上述配置后，进入组态运行时画面，就可以看到当前图元精灵的运行效果了。如图8所示，在图元精灵的文本框中显示了实际设备点(SCADA节点)的当前值，如果这个SCADA节点采集的是工业现场运行的一个风机的转速值时，图元精灵就可以显示风机的转速了。同时，通过运行脚本的方式，这个图元精灵还可以响应鼠标单击事件，弹出了一个提示消息对话框。通过这种方式，还可以实现更为复杂的人机交互。

第7步，如果要使用该图元创建另一个图元精灵来监控另一个实际设备点(SCADA节点)时，只需要重复第5步，将图元拖放到新的组态页面，然后配置图元的类变量(即与图元的属性相关联的类模板的属性)与要监控的实际设备点(SCADA节点)之间的关联，完成配置后，在组态运行时画面中就可以看到新的图元精灵展示的实际设备点监控效果了。

上述实例，可以很明显的看出本发明编辑和使用图库的优势。在大型项目中，相似的设备往往很多，在组态画面中每个设备都需要用图元来模拟显示以便达到实时监控的效果。如果在项目中需要配置100个风机设备，每个设备需要用不同颜色显示当前值，即配置文本显示和颜色的动画，并且响应鼠标点击和双击事件。采用传统的图库设计方法，必须在组态画面中为每个图元配置文本动画，同时在脚本中增加事件处理，需要重复400次配置。使用本发明所述方法，可以在图库编辑的时候添加类模板的属性。在组态画面中，只需要为每个图元选择对应的实际设备即可，重复次数只需100次，这在综合监控网络项目搭建中也是必不可少的重复次数。并且相似设备要配置的动画连接或事件处理越多，采用图库组态化方法的效率会越高。

本发明已在某冶金企业综合监控项目、某轨道交通综合监控项目中得到了应用。实践证明，本发明的提出可以大大减少组态页面搭建时的重复工作量，有效的提高实施人员进行配置的效率和工程实施的进度。

Claims (5)

1.一种用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，其特征是，包括基本对象库模块、图库编辑模块、组态编辑模块和组态运行模块；

所述基本对象库模块负责存储所有基本对象，所述基本对象包括几何图形、图像、按钮、文本、定时器、智能输入/输出域；

所述图库编辑模块新建图库，并为该图库中新增一个或多个图元；新增每个图元均包括：

——从基本对象库模块中选择一个基本对象、或选择多个基本对象组合后创建图元，配置图元的属性和/或图元中每个基本对象的属性；

——为每个图元选择一个类模板，并将图元的一个或多个属性与类模板的一个或多个属性相关联；

——为每个图元、或者图元的基本对象，增加公共的事件处理脚本；

所述组态编辑模块，将图库编辑模块编辑好的图元拖放到组态画面上进行设置，将图元所关联的类模板的一个或多个属性替换成实际监控设备的设备点参数信息，并为图元精灵配置属性和/或增加事件处理脚本，所述图元在所述综合监控系统中指代现场仪器设备时被称为图元精灵；

所述组态运行模块，将包含图元精灵的组态画面加载后运行。

2.根据权利要求1所述的用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，其特征是，所述图元的属性即为该图元中所有基本对象所共同具有的公共属性；当配置图元的属性时，该图元中所有基本对象的相同属性也随之被配置。

3.根据权利要求1所述的用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，其特征是，当类模板的属性变更时，与该类模板的该属性相关联的图元的属性也随之变更。

4.根据权利要求1所述的用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，其特征是，所述图库编辑模块对图元的属性、事件处理脚本进行增加、修改时，所作修改自动更新到该图元的所有图元精灵上。

5.根据权利要求1所述的用于综合监控软件的图库的组态化设计系统，其特征是，所述组态编辑模块对图元精灵的属性、事件处理脚本进行增加、修改时，所作修改仅应用到该图元精灵上，而不应用到该图元精灵所对应的图元的其他图元精灵上。

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