CN103383711A - 一种通用电气仿真平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用电气仿真平台，基于支持COM接口的电路图软件，其特征在于包括：电气系统数据管理模块；电气系统仿真模块；系统运行状态显示控制模块；SQLite数据库模块；人工控制模块；黑盒设备仿真模块。通过本发明，可直接基于电气原理图文件实现电气系统控制逻辑仿真，通过解析电气原理图提取系统仿真数据，并将仿真结果直接显示于电气原理图上，可以大大减少仿真开发的工作量，并有利于使用者对电气原理图的理解。

Description

一种通用电气仿真平台

技术领域

本发明涉及计算机电气系统仿真领域，特别涉及一种通用电气仿真平台。

背景技术

随着电子技术的飞快发展,轨道交通、船舶、航天等大型设备电气系统的设计越来越复杂，而系统的验证、维修等工作的难度也随之增加。通过软件仿真技术，实现电气系统的全数字化是行之有效的解决方案。根据行业需求设计实现通用电气仿真平台，可以简化验证平台的搭建，从而提高工作效率和质量，缩短研制周期，节省设计成本。

目前，市场上常见电路仿真软件（如：Multisim、Pspice等）主要针对集成电子电路进行仿真，其目的是对电路功能、性能指标进行测试。

一些自动化和控制系统开发仿真软件（如：ControlBuild等）也可以实现电气系统控制逻辑仿真。

电路仿真软件主要针对集成电子电路，实现大型电气系统功能的验证比较困难。ControlBuild类软件虽然能够实现电气系统控制逻辑仿真，但需要用户将电气原理图按照软件格式重新绘制一遍，对于动辄数千页电路图的大型电气系统来说，工作量非常巨大，而且无法实现仿真电路图与原电路图完全一致，使用人员需要重新理解电路图逻辑。

如果有一种技术方案，可直接基于电气原理图文件实现电气系统控制逻辑仿真，通过解析电气原理图提取系统仿真数据，并将仿真结果直接显示于电气原理图上，则可以大大减少仿真开发的工作量，并有利于使用者对电气原理图的理解。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种通用电气仿真平台，其可基于支持COM接口的电路图软件，从而可直接基于电气原理图文件实现电气系统控制逻辑仿真。

其特征在于包括：

电气系统数据管理模块，用于对电路图进行解析，提取出电路图中的设备、端口、连线及白盒设备故障模式配置信息，并将提取到的信息保存到SQLite数据库模块；

电气系统仿真模块，用于实现电气系统仿真功能，包括电平信号流转、白盒设备逻辑以及OPC服务器接口；

系统运行状态显示控制模块，用于基于电路图的状态进行显示和控制，以及实现白盒设备设备元件的不同状态下的模型制作；

SQLite数据库模块，用于保存电气系统数据和仿真系统运行状态，包括设备、端口、连线等信息；对外提供一组状态查询和更新接口，并提供OPC服务器访问接口；

人工控制模块，用于通过读取XML格式的配置文件，解析出设备信息，将设备信息发送到子系统，根据配置文件对系统中的设备状态和端口状态进行配置；

黑盒设备仿真模块，用于提供设备管理、OPC Client访问接口、消息处理、设备仿真基类。

优选的，所述基于支持COM接口的电路图软件为E3软件。

优选的，基于电路图的状态进行显示包括以下内容：

显示关于设备的信息，包括：

查询数据库中设备状态信息，对状态发生变化的设备进行电路图上的相应变化显示；

对白盒设备采用替换元件符号的形式进行显示；

对黑盒设备通过与各个端口连线的不同颜色表示不同的设备状态，或者通过双击设备、弹出设备属性对话框进行查询。

优选的，所述人工控制模块具备如下功能：

解析XML配置文件：读取XML格式的配置文件，解析出设备信息并显示，显示内容包括设备类型、设备名称、端口名称、过程变量名称、状态值、延时时间；

编辑XML配置文件：通过显示界面编辑XML配置文件，包括添加、修改、删除测试项，并保存修改后的XML配置文件；

测试项结构树显示及编辑：读取XML配置文件，并将全部测试项以结构树视图的形式显示，选中测试项，则显示该测试项所有配置信息；并且能够在树视图中添加测试项、删除测试项；

右键菜单功能：测试项结构树视图中添加右键菜单，菜单项目有添加测试项、删除测试项、发送设备信息子菜单；测试项条目表格中添加右键菜单，菜单项目有添加测试、删除测试、发送设备信息子菜单；

设备信息发送：发送在显示界面显示的XML配置文件设备信息，到相应的子系统程序中，用来设定或改变设备状态，可以选择性发送测试项内容或批量发送测试项内容，信息发送使用Socket通信。

优选的，所述基于电路图的状态进行控制分为两种模式：人工和自动。

优选的，人工基于电路图的状态进行如下控制：

关于设备与端口：

双击设备会弹出设备属性对话框，在对话框中可以对设备状态、端口状态和开关对状态进行查看、控制和故障模拟；

对于连线：

对于连线可以进行的操作是断开与恢复；

连线断开时将断开的线号列在程序的仿真控制页面，同时该条连线标注为不同色易于区别。

附图说明

图1例示了根据本发明实施例的一种基于E3软件电路图进行电气系统仿真平台结构图；

图2例示了本发明实施例实现白盒设备设备元件的不同状态下的模型制作示意图；

图3例示了本发明实施例人工控制模块的一个界面示意图。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明，下面结合附图，对本发明具体实施方式进行介绍。

本发明提出了一种通用电气仿真平台，其基于支持COM接口的电路图软件。

若电路图绘制软件支持COM接口，可直接提取电路图信息，并可控制电路图显示，从而可以降低仿真难度，并且可以保持与原图的高度一致。例如E3软件就是一款提供COM接口的电路图开发工具。

图1例示了根据本发明实施例的一种基于E3软件电路图进行电气系统仿真平台结构图，如图1所示，该平台包括：

电气系统数据管理模块：用于对E3电路图进行解析，提取出E3电路图中的设备、端口、连线及白盒设备故障模式配置信息，并将提取到的信息保存到SQLite数据库模块；

其中，SQLite数据库占用资源非常的低，消耗总量、延迟时间和整体简单性上都有积极的作用。

图1所示平台还包括：

电气系统仿真模块，用于实现电气系统仿真功能，包括电平信号流转、白盒设备逻辑以及OPC服务器接口。

在没有上电时路径网络为无向网络，当接入电源后，电平信号根据路径网络流转，无向网络转为有向网络；当接入电源端口设为未连接后，路径网络全部路径均为无电状态，有向网络转为无向网络。

实现逻辑功能的白盒设备为：DMCB、按钮、开关、继电器、断路器、电感等和输入输出设备（KLIP、Compact I/O）等设备。

OPC服务器提供设备状态和端口状态读写接口，用于黑盒设备仿真程序和其他集成模块交互。

图1所示平台还包括：

系统运行状态显示控制模块，用于基于E3电路图的状态进行显示和控制，以及实现白盒设备设备元件的不同状态下的模型制作。

基于E3电路图的状态进行显示包括以下内容：

显示关于设备的信息，包括：

查询数据库中设备状态信息，对状态发生变化的设备进行电路图上的相应变化显示；

对白盒设备采用替换元件符号的形式进行显示；

对黑盒设备通过与各个端口连线的不同颜色表示不同的设备状态，也可以通过双击设备、弹出设备属性对话框进行查询。

显示关于连线的信息，包括：

查询数据库中端口状态信息，端口状态发生变化时与其相连接的连线的颜色进行变化；

连线的颜色情况分为：未上电、高电平、低电平。

所述基于E3电路图的状态进行控制分为两种模式：人工和自动。人工的控制源为界面操作，自动模式的控制源为OPC服务器。自动模式通过OPC服务器调用路径处理接口函数实现，人工模式控制如下：

关于设备与端口：

双击设备会弹出设备属性对话框，在对话框中可以对设备状态、端口状态和开关对状态进行查看、控制和故障模拟。

对于连线：

对于连线可以进行的操作是断开与恢复；

连线断开时会将断开的线号列在程序的仿真控制页面，同时该条连线标注为不同色易于区别。

图2例示了本发明实施例实现白盒设备设备元件的不同状态下的模型制作示意图，如图2所示，左侧为初始断开状态，右侧为变化后的闭合状态。

图1所示平台还包括：

SQLite数据库模块，用于保存电气系统数据和仿真系统运行状态，包括设备、端口、连线等信息；对外提供一组状态查询和更新接口，并提供OPC服务器访问接口。

图1所示平台还包括:

人工控制模块，用于通过读取XML格式的配置文件，解析出设备信息，将设备信息发送到子系统，根据配置文件对系统中的设备状态和端口状态进行配置，也可以对传感器的采集数据进行模拟。

其中所述人工控制模块通过操作XML配置文件进行操作，图3表示了本发明实施例人工控制模块的一个界面示意图，人工控制模块可实现：

解析XML配置文件：读取XML格式的配置文件，解析出设备信息并显示，显示内容包括设备类型、设备名称、端口名称、过程变量名称、状态值、延时时间。

编辑XML配置文件：通过显示界面编辑XML配置文件，包括添加、修改、删除测试项，并保存修改后的XML配置文件。

测试项结构树显示及编辑：读取XML配置文件，并将全部测试项以结构树视图的形式显示，选中测试项，则显示该测试项所有配置信息；并且能够在树视图中添加测试项、删除测试项。

右键菜单功能：测试项结构树视图中添加右键菜单，菜单项目有添加测试项、删除测试项、发送设备信息子菜单；测试项条目表格中添加右键菜单，菜单项目有添加测试、删除测试、发送设备信息子菜单。

设备信息发送：发送在显示界面显示的XML配置文件设备信息，到相应的子系统程序中，用来设定或改变设备状态，可以选择性发送测试项内容或批量发送测试项内容，信息发送使用Socket通信。

图1所示平台还包括：

黑盒设备仿真模块：用于提供设备管理、OPC Client访问接口、消息处理、设备仿真基类。

其中，设备管理可采用两级组织，按照电路图中的功能组划分子系统，每个子系统管理该功能组所有黑盒设备；

OPC Client接口，提供设备、端口状态交互；

消息处理主要对网络接收数据进行处理；

设备仿真基类需提供最基本的设备抽象类、普通黑盒设备基类、MVB设备基类和输入输出站基类。

综上所述，给出了本发明一种基于E3软件电路图进行电气系统仿真平台结构，然而，本领域技术人员应该理解，E3软件仅为支持COM接口的电路图软件中的一种，本发明方案完全可应用于除E3软件外的所有支持COM接口的电路图软件，其平台结构与图1所示相同，因此本说明书不再针对其它电路图软件进行赘述。

本领域的技术人员应该理解，本发明的方法和装置可以采用硬件、软件、或硬件和软件相结合的方式，通过微处理器、数字信号处理器、现场可编程逻辑单元、或门阵列等各种方式实现。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种通用电气仿真平台，基于支持COM接口的电路图软件，其特征在于包括：

电气系统数据管理模块，用于对电路图进行解析，提取出电路图中的设备、端口、连线及白盒设备故障模式配置信息，并将提取到的信息保存到SQLite数据库模块；

电气系统仿真模块，用于实现电气系统仿真功能，包括电平信号流转、白盒设备逻辑以及OPC服务器接口；

系统运行状态显示控制模块，用于基于电路图的状态进行显示和控制，以及实现白盒设备设备元件的不同状态下的模型制作；

SQLite数据库模块，用于保存电气系统数据和仿真系统运行状态，包括设备、端口、连线等信息；对外提供一组状态查询和更新接口，并提供OPC服务器访问接口；

人工控制模块，用于通过读取XML格式的配置文件，解析出设备信息，将设备信息发送到子系统，根据配置文件对系统中的设备状态和端口状态进行配置；

黑盒设备仿真模块，用于提供设备管理、OPC Client访问接口、消息处理、设备仿真基类。

2.根据权利要求1所述的通用电气仿真平台，其特征在于所述基于支持COM接口的电路图软件为E3软件。

3.根据权利要求1或2所述的通用电气仿真平台，其特征在于，基于电路图的状态进行显示包括以下内容：

显示关于设备的信息，包括：

查询数据库中设备状态信息，对状态发生变化的设备进行电路图上的相应变化显示；

对白盒设备采用替换元件符号的形式进行显示；

对黑盒设备通过与各个端口连线的不同颜色表示不同的设备状态，或者通过双击设备、弹出设备属性对话框进行查询。

4.根据权利要求1或2所述的通用电气仿真平台，其特征在于，所述人工控制模块具备如下功能：

解析XML配置文件：读取XML格式的配置文件，解析出设备信息并显示，显示内容包括设备类型、设备名称、端口名称、过程变量名称、状态值、延时时间；

编辑XML配置文件：通过显示界面编辑XML配置文件，包括添加、修改、删除测试项，并保存修改后的XML配置文件；

测试项结构树显示及编辑：读取XML配置文件，并将全部测试项以结构树视图的形式显示，选中测试项，则显示该测试项所有配置信息；并且能够在树视图中添加测试项、删除测试项；

右键菜单功能：测试项结构树视图中添加右键菜单，菜单项目有添加测试项、删除测试项、发送设备信息子菜单；测试项条目表格中添加右键菜单，菜单项目有添加测试、删除测试、发送设备信息子菜单；

设备信息发送：发送在显示界面显示的XML配置文件设备信息，到相应的子系统程序中，用来设定或改变设备状态，可以选择性发送测试项内容或批量发送测试项内容，信息发送使用Socket通信。

5.根据权利要求1或2所述的通用电气仿真平台，其特征在于，所述基于电路图的状态进行控制分为两种模式：人工和自动。

6.根据权利要求5所述的通用电气仿真平台，其特征在于，人工基于电路图的状态进行如下控制：

关于设备与端口：

双击设备会弹出设备属性对话框，在对话框中可以对设备状态、端口状态和开关对状态进行查看、控制和故障模拟；

对于连线：

对于连线可以进行的操作是断开与恢复；

连线断开时将断开的线号列在程序的仿真控制页面，同时该条连线标注为不同色易于区别。

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