CN109062152B - 一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法 - Google Patents

一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，所述方法包括：首先，利用逻辑组态软件的编译方式生成逻辑代码；在生成的代码中，基于逻辑组态软件的自带安全性准则，将逻辑切换为每一步运算均独立的单元；然后，在下位机的存储区中，当每一步的输入和输出分配数据存储区时，同时分配一个同样大小和类型的备份区域；然后，在逻辑的每一个接口处监测逻辑运行的结果，在每一个输入的地方，对逻辑进行强制，实现了对逻辑组态软件生成的逻辑程序的监控和强制的技术效果。

Description

一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法
技术领域
本发明涉及核电站安全级DCS领域，具体地，涉及一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法。
背景技术
核电厂使用的逻辑组态软件是高安全性的软件，该软件为开发人员提供完整的基于模型的嵌入式开发解决方案，以此来降低开发成本、减少开发风险和缩短验证时间。
为了验证通过组态软件完成的逻辑在具体的环境中运行的正确性以及对运行中出现的异常情况进行监控和定位，需要让逻辑的每一步执行都是可见的，只有在可见的前提下才能对运行过程进行分析和处理。为了让每一步可见，就要对逻辑产生的所有变量，包括外部的输入、输出以及产生的本地变量，即Local变量进行监测和强制，特别是Local变量，对于外部而言，是不可见的。因此，监控Local变量是监控整个算法逻辑的关键环节。
逻辑组态一般是在工程师站中完成，生成的结果一般运行在处理单元中，比如现场控制站、网关站、TU等。通过通信模块将运行的实时数据上传到工程师站。工程师站将数据以图形、表格等方式进行展示。同时，工程师站对指定变量强制赋值，并将操作相关信息下发到逻辑运行环境中。作用于逻辑的每一个运行步进上。再通过上述循环进行监控。从而实现对整个逻辑运行的控制。
在进行逻辑组态的过程中以及组态完成后生成代码的过程中，操作者均只具有查看和编辑外部变量的权限，所以不能实现对其产生的过程变量的监控；同时，在逻辑运行过程中，原有的输入变量是从真实环境中采集的真实值，没有提供控制该值的入口，所以也实现不了对变量的强制；其次，逻辑组态软件本身是一个高安全性的软件，产生的代码也是经过验证的高安全代码，所以在实现监控功能的过程中不允许对产生代码的逻辑作任何的变化。
综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，在进行逻辑组态的过程中，存在不能对过程变量进行监控，不能对变量进行强制的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，解决了在进行逻辑组态的过程中，存在不能对过程变量进行监控，不能对变量进行强制的技术问题，实现了对逻辑组态软件生成的逻辑程序的监控和强制的技术效果。
本发明采用基于同一原则自动生成代码，只要生成代码的原则是经过验证的，则每个执行周期生成的代码就是确定的，可靠的。基于此原则，使用计算机后台改写逻辑组态软件生成的赋值代码的方法生成对逻辑监控的代码。这一方法一方面可以实现对整个逻辑运行的每一个步进的监控；另一方面屏蔽了操作人员的在处理逻辑过程中主观因素的介入，实现了对逻辑组态软件生成的逻辑程序的任何环节的监控功能。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，所述方法包括：
首先，利用逻辑组态软件的编译方式生成逻辑代码；在生成的代码中，基于逻辑组态软件的自带安全性准则，将逻辑切换为每一步运算均独立的单元；
然后，在下位机的存储区中，当每一步的输入和输出分配数据存储区时，同时分配一个同样大小和类型的备份区域；
然后，在逻辑的每一个接口处监测逻辑运行的结果，在每一个输入的地方，对逻辑进行强制。
进一步的，所述将逻辑切换为每一步运算均独立的单元具体为：每一步逻辑都有可用的、完整的输入和输出。
进一步的，所述方法具体包括：
步骤1：利用逻辑组态软件的Simulation模式生成代码；
步骤2：对生成的执行代码文件的代码逐行进行遍历，找到每个赋值语句中源变量以及源变量对应的数据类型；
步骤3：对生成的头文件的代码进行遍历，在代码中增加一个与输出结构体同样的大小的强制结构体；
步骤4：在头文件中增加所有类型的赋值接口函数；
步骤5：在执行代码文件中实现步骤4中的赋值接口函数；
步骤6：在执行代码文件中遍历所有语句，将每一个赋值语句用步骤5中的接口函数替换，并传入对应的参数；
步骤7：调用下位机的驱动，将头文件中的强制结构体进行存储区域的指定，将所有变量与下位机种指定的存储区域进行关联，对生成的文件，进行再次编译；
步骤8：下位机将指定的存储区数据通过通信上传到上位机，上位机解析出数据，对应到具体的变量，根据变量的值对每一步逻辑的监测；
步骤9：将要强制的标志和强制的值通过通信下发到下位机，并通过下位机驱动写入到指定的存储区域，逻辑在运行的过程在指定区域读出强制的信息，作用于逻辑运算，实现对逻辑的强制功能。
进一步的，执行代码文件为*.c文件，头文件为*.h文件。*.c文件，是程序设计中的一个重要概念。所谓“文件”一般是指存储在外部介质上数据的集合。一批文件是以数据的形式存放在外部介质(如磁盘)上的。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的，也就是说，如果想找存在外部介质上的数据，必须先按文件名找到指定的文件，然后再从该文件中读取数据。*.h是C语言和C++语言的头文件。功能如下：1、一般在.h类的头文件里面只放入函数声明，宏定义，函数原型，而具体的实现在.cpp文件里面；2、举例说明：比如在<math.h>里面看到的数学函数都只有声明，具体实现在<math.cpp>里面；3、在编译的时候，编译器会自动加载和.h匹配的.CPP文件。
进一步的，强制结构体的成员为步骤2找到的源变量，强制结构体同时为该变量增加一个bool类型的标志变量。
进一步的，赋值接口函数的参数依次为：目标变量、源变量、强制的源变量、强制的标志。
进一步的，在执行代码文件中实现步骤4中的赋值接口函数，具体的实现方法为：根据强制标志的值，如果值为真，则将强制的源变量赋值给目标变量；否则，将原始的源变量赋值给目标变量。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请中的方法通过计算机自动生成代码，对逻辑组态软件产生的逻辑的输入输出及过程变量进行控制，在保证核心逻辑算法不作任何改变的情况下，实现了对逻辑运行的监控和强制，为操作员对运行逻辑的调试提供了有效可行的方法。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请中基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法的流程示意图；
图2是本申请中组态软件生成的逻辑图形界面示意图；
图3是本申请中在线监视和强制后的效果示意图；
图4是本申请中方案实现流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，解决了在进行逻辑组态的过程中，存在不能对过程变量进行监控，不能对变量进行强制的技术问题，实现了对逻辑组态软件生成的逻辑程序的监控和强制的技术效果。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参考图1-图4，根据对逻辑组态软件生成的大量的工程文件和信息进行提取和分析，总结出实现对逻辑组态软件产生的Local变量在线监测和强制功能所要完成的工作。首先，利用逻辑组态软件的编译方式生成逻辑代码，在该代码中用逻辑组态软件的高安全性准则将逻辑切换为每一步运算为一个独立的单元，即每一步逻辑都有可用的、完整的输入和输出。其次，由于组态完成的逻辑运行于下位机中，在下位机的存储区中对每一步的输出和输出分配数据存储区的时候再分配一个同样大小和类型的备份区域。最后，在逻辑的每一个接口处监测逻辑运行的结果，在每一个输入的地方，根据操作者的意图去对逻辑进行强制。
实现对逻辑组态软件产生的Local变量在线监测和强制功能步骤如下：
①利用逻辑组态软件的Simulation模式生成代码；
②对生成的执行代码文件(*.c)的代码逐行进行遍历。找到每一个赋值语句中源变量以及源变量对应的数据类型；
③对生成的头文件(*.h)的代码进行遍历，在代码中增加一个与输出结构体同样的大小的结构体，该结构体作用为强制结构体。结构体的成员为第②步中找到的源变量，同时为该变量增加一个bool类型的标志变量；
④在头文件(*.h)文件中增加所有类型的赋值接口函数，函数的参数依次为目标变量、源变量、强制的源变量、强制的标志；
⑤在执行代码文件(*.c)中实现第④步中的赋值接口函数，实现的方法为：根据强制标志的值，如果值为真，则将强制的源变量赋值给目标变量，否则，将原始的源变量赋值给目标变量；
⑥在执行代码文件中遍历所有语句，将每一个赋值语句用第⑤步中的接口函数替换，并传入对应的参数；
⑦调用下位机的驱动，将头文件(*.h)中的结构体进行存储区域的指定，将所有变量与下位机种指定的存储区域进行关联，对生成的文件，进行再次编译。生成可用的逻辑，运行于下位机；
⑧下位机将指定的存储区数据通过通信上传到上位机，上位机解析出数据，对应到具体的变量，从而根据变量的值实现对每一步逻辑的监测；
⑨上位机要控制逻辑的运行，采用的方法是强制控制点逻辑的输入，将要强制的标志和强制的值通过通信下发到下位机，并通过下位机驱动写入到指定的存储区域，逻辑在运行的过程在指定区域读出强制的信息，作用于逻辑运算，从而实现对任意一步逻辑的强制功能；
在安全级DCS项目中，通过计算机自动生成代码，已经实现了上述基于逻辑组态软件产生的Local变量在线监测和强制的方法。利用逻辑组态软件生成的逻辑组态图如图2所示。
利用逻辑组态软件生成的逻辑核心代码部分截图如图3所示：对于本例中，本方案实现的流程图如图4所示：在如上流程图中，虚线表示控制流，实现表示数据流。在整个流程中，数据从最开始产生，经过一系列的中间环节处理，最后以运行结果数据的形式反馈到最先的逻辑图上，从而实现用户对逻辑监视、强制、查看强制结果等一个完整的闭环过程。
本发明中，通过计算机自动生成代码、对逻辑组态软件生成的逻辑代码提供一个辅助的输入源，在逻辑执行周期中，自动获取对应的输入源，自动的输出到对应的输出区，从而实现了对Local变量的在线监测功能。整个实现过程，不影响逻辑的正常执行，适合在各种在线维护场合使用。
该方法实现了对Local变量的在线监测，能够快速、准确的分析出逻辑运行的整个过程，自动显示出逻辑在每一步运行上的输入输出，根据操作人员的需要完成对逻辑运行过程的强制，起到调试定位问题的作用，满足了核电站现场工作人员在进行电厂维护阶段的维护更能以及运行期间的监控功能。大大节约了核电厂的运行成本，提高了电厂系统运行的可靠性和监控调试的便利性。
其中，本申请中的方法引入计算机自动生成代码的方法，根据统一的有效的原则生成和改写逻辑代码。大大的提高了改写后的代码的可靠性和稳定性。减少人为因素在不必要的情况下对逻辑运行的干预。
进一步的，本申请中的方法通过对逻辑的输入输出区域的备份，实现了上、下位机功能的严格划分，实现了上、下位机对数据存储区的严格划分。形成互不干扰，互不影响，各司其职的效果。有效的管控了逻辑运行风险。
进一步的，本申请中的方法引入根据关键词收索和替换的原则，把握核心逻辑代码绝不触碰的红线，只对输入输出进行有条件控制的方法生成改写后的代码。保证在该发明中生成的代码保留了逻辑组态软件生成的逻辑代码的高安全性和稳定性。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本申请中的方法通过计算机自动生成代码，对逻辑组态软件产生的逻辑的输入输出及过程变量进行控制，在保证核心逻辑算法不作任何改变的情况下，实现了对逻辑运行的监控和强制，为操作员对运行逻辑的调试提供了有效可行的方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，本方法应用于核电站安全级DCS中，其特征在于，所述方法包括：
首先，利用带有逻辑组态软件的上位机对预设逻辑进行编译生成逻辑代码；在生成的代码中，基于逻辑组态软件的自带安全性准则，将逻辑切换为每一步运算均独立的单元；
然后，在下位机的存储区中，当每一步运算的输入和输出分配数据存储区时，同时分配一个同样大小和类型的备份区域；
然后，上位机将独立单元的逻辑代码下发给下位机，下发过程中在逻辑的每一个接口处监测逻辑运行的结果，在每一个输入点对逻辑进行强制，获得逻辑的执行结果；
基于逻辑的执行结果，对组态软件完成的逻辑在具体的环境中运行的正确性以及对运行中出现的异常情况进行监控和定位；
最后以运行结果数据的形式反馈到最先的逻辑图上。
2.根据权利要求1所述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，所述将逻辑切换为每一步运算均独立的单元具体为：每一步逻辑都有可用的、完整的输入和输出。
3.根据权利要求1所述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，所述方法具体包括：
步骤1：利用逻辑组态软件的Simulation模式生成代码，Simulation模式为模仿模式；
步骤2：对生成的执行代码文件的代码逐行进行遍历，找到每个赋值语句中源变量以及源变量对应的数据类型；
步骤3：对生成的头文件的代码进行遍历，在代码中增加一个与输出结构体同样的大小的强制结构体；
步骤4：在头文件中增加所有类型的赋值接口函数；
步骤5：在执行代码文件中实现步骤4中的赋值接口函数；
步骤6：在执行代码文件中遍历所有语句，将每一个赋值语句用步骤5中的接口函数替换，并传入对应的参数；
步骤7：调用下位机的驱动，将头文件中的强制结构体进行存储区域的指定，将所有变量与下位机种指定的存储区域进行关联，对生成的文件，进行再次编译；
步骤8：下位机将指定的存储区数据通过通信上传到上位机，上位机解析出数据，对应到具体的变量，根据变量的值对每一步逻辑的监测；
步骤9：将要强制的标志和强制的值通过通信下发到下位机，并通过下位机驱动写入到指定的存储区域，逻辑在运行的过程在指定区域读出强制的信息，作用于逻辑运算，实现对逻辑的强制功能。
4.根据权利要求3所述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，执行代码文件为*.c文件，头文件为*.h文件。
5.根据权利要求3所 述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，强制结构体的成员为步骤2找到的源变量，强制结构体同时为该变量增加一个bool类型的标志变量。
6.根据权利要求3所 述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，赋值接口函数的参数依次为：目标变量、源变量、强制的源变量、强制的标志。
7.根据权利要求3所述的基于逻辑组态产生的Local变量在线监控方法，其特征在于，在执行代码文件中实现步骤4中的赋值接口函数，具体的实现方法为：根据强制标志的值，如果值为真，则将强制的源变量赋值给目标变量；否则，将原始的源变量赋值给目标变量。
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