CN109491910B - 一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统自动化和工业自动控制领域，公开了一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法及系统，运行于PC机上的可视化开发工具编辑应用程序的可视化逻辑原理图；运行于PC机上的可视化仿真调试客户端软件在可视化逻辑原理图上根据仿真调试结果实时更新数据状态；通过功能或应用可视化开发工具生成的功能配置描述文件；解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置和模拟装置运行的装置模拟服务器；本发明解决了目前整机测试方式时对所测试的应用程序路径不直观、排查错误困难和效率低的问题；同时解决了应用程序开发的仿真调试受到装置硬件开发约束，影响整体产品开发进度的问题。

Description

一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统自动化和工业自动控制领域，尤其涉及一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术如下：

保护测控装置作为电力系统枢纽节点变电站二次设备的重要组成部分，是电网及变电站一次设备安全稳定运行的基础，对其安全可靠性有很高的要求。产品测试是保护测控装置和工业控制装置等产品开发过程中的重要的环节，测试的全面性和完备性是保证产品可靠性运行的保障。

目前对产品进行测试时通常采用整机测试方式，根据产品设计规格对功能进行测试。这种测试方式下测试人员对功能实现细节不了解，因此可能很多程序路径没有被测试到，另一方面不能针对特定程序段进行测试，而这些程序段可能隐藏更多的问题。当测试过程中发现问题时，这种整机测试方法不能快速定位问题点，为了定位问题点需要重复进行测试，降低了问题排查效率。

另外，对于产品开发，所开发的程序是在装置中运行，因此装置应用程序的开发调试必然受到装置硬件开发的约束，这对应用程序开发和调试非常不利，影响整体产品开发进度。

目前也有对应用程序进行数字仿真的调试方法，但是采用的是直接修改基本图元的程序源码的方式，这种方式应用程序的仿真调试有很大的帮助，但是因为是基于修改基本图元的源码的方式，因此不能完全保证仿真用代码和实际装置中运行的代码完全一致，可能隐藏隐患，导致一些问题点不能发现。

综上所述，现有技术存在的问题是：

目前整机测试方式时对所测试的应用程序路径不直观、排查错误困难和效率低。

应用程序开发的仿真调试受到装置硬件开发约束，影响整体产品开发进度。

基于修改基本图元的源码的方式，不能完全保证仿真用代码和实际装置中运行的代码完全一致，可能隐藏隐患，导致一些问题点不能发现。

解决上述技术问题的难度和意义：

本发明提供的包括可视化工具开发软件、可视化仿真调试客户端软件、功能配置描述文件以及运行功能配置描述文件的保护装置和控制装置以及装置模拟服务器等。本发明解决了目前整机测试方式时对所测试的应用程序路径不直观、排查错误困难和效率低的问题；同时解决了应用程序开发的仿真调试受到装置硬件开发约束，影响整体产品开发进度的问题。

本发明采用的可视化仿真调试功能，使得装置测试过程中直观的观察应用程序的运行过程，可检测应用程序中所有路径是否都测试完毕，提高了测试可靠性。因为能直观的观察应用程序内部状态，因此测试出现问题时能及时排查错误，提高了测试效率和应用程序开发效率。

本发明采用的软件仿真调试功能，可脱离装置硬件对应用程序进行仿真调试，使得应用程序的开发不受装置硬件开发进度的约束，提高了产品整体的开发效率。同时软件仿真调试过程的介入，提前排查了应用程序逻辑中可能存在的问题，降低了装置整体测试时出现问题的概率，提高了装置测试效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法及系统。

本发明是这样实现的，本发明通过应用可视化开发工具，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计原理图，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

应用可视化开发工具对已设计的原理图进行编译，并输出所开发应用的功能配置描述文件。功能配置描述文件是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

应用程序中所需的数据分两类，分别为设备参数、定值、模拟量、定时器、变量等需要用整数或浮点数表示的数值类数据和开入、控制字、软压板、硬压板、内部状态等可以用状态表示的状态类数据。这两类数据分别组成数值类网络和数据类网络。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。应用可视化工具在对已设计的原理图进行编译输出功能配置描述文件时程序运行中所需的所有数值类数据和状态类数据已全部定位到数值类网络和状态类网络中。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。

装置模拟服务器，是运行与计算机或服务器上的应用程序。装置模拟服务器中运行装置模拟运行的服务。装置模拟运行服务对仿真调试客户端请求的功能配置描述文件进行解析并对其进行运行。装置模拟服务器可同时接收多个仿真调试客户端的不同功能配置描述文件的仿真请求，并对其提供仿真调试服务。

硬件仿真调试模式中，功能配置描述文件生成后下载到装置中运行，可视化仿真调试客户端通过以太网连接装置，从装置中实时接收装置运行时的仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

软件仿真调试模式中，功能配置描述文件也通过可视化仿真调试工具加载并发送到远程的装置模拟服务器中运行。可视化仿真调试客户端可以通过修改装置模拟服务器中运行的参数的方式控制功能配置描述文件的运行环境，同时实时接收仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法，包括：

运行于PC机上的可视化开发工具编辑应用程序的可视化逻辑原理图；

运行于PC机上的可视化仿真调试客户端软件在可视化逻辑原理图上根据仿真调试结果实时更新数据状态；

通过功能或应用可视化开发工具生成的功能配置描述文件；

解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置和模拟装置运行的装置模拟服务器；

可视化仿真调试客户端和装置、可视化仿真调试客户端和装置模拟服务器之间通过以太网连接，进行仿真数据的交换。

进一步，通过可视化开发工具编辑应用程序原理图，经过检查编译出功能配置描述文件；

功能配置文件中包含应用程序所需的参数、元件、元件之间的连线和数据网络信息；

应用程序中的数据分两类，分别为数值类和状态类，分别组成数值类网络和状态类网络；数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容；

应用程序所需的各类参数结构和元件等封装到一个库中，该库编译成装置使用的库和装置模拟服务器使用的库。

进一步，解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置，以及硬件仿真调试，具体有：

1)通过FTP工具下装功能配置描述文件到保护测控装置或工业自动控制装置中；

2)仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置；

3)仿真调试客户端软件发送需要仿真调试的应用程序的功能名到装置选择需要调试的功能，并启动仿真；

4)装置实时发送数值类网络和状态类网络的数据到仿真调试客户端；

5)仿真调试客户端收到装置实时发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态。

进一步，解析并运行功能配置描述文件的模拟装置运行的装置模拟服务器，以及软件仿真调试,具体有：

1)仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置模拟服务器；

2)仿真调试客户端软件发送功能配置描述文件到装置模拟服务器，并启动仿真；

3)装置模拟服务器上运行模拟装置运行的服务程序，装置模拟服务器接收到仿真调试客户端连接和功能配置描述文件后创建新的进程，对仿真调试客户端进行仿真调试服务；

4)装置模拟服务器同时给多个仿真调试客户端提供仿真调试服务，每收到一个仿真调试客户端仿真需求时创建新的仿真服务进程提供仿真调试服务；

5)装置模拟服务器上的仿真服务完全受仿真调试客户端软件的控制；

6)仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送修改参数的命令到装置仿真服务中，装置仿真服务接收到参数修改指令后修改对应的参数，所述参数将用于仿真运行；

7)仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送运行指令，装置仿真服务接收到运行指令后，对功能配置描述文件中的元件运行一次；

8)装置仿真服务对元件进行运行一次后把数值类网络和状态类网络数据发送给仿真调试客户端中，数值类网络和状态类网络数据中包含仿真运行一次后的各数值类数据和状态类数据的运行结果。

9)仿真调试客户端收到装置模拟服务器发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态。

进一步，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系；

描述文件包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系信息。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法的保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种至少搭载所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试控制系统的电力系统自动化控制设备。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明提供的包括可视化工具开发软件、可视化仿真调试客户端软件、功能配置描述文件以及运行功能配置描述文件的保护装置和控制装置以及装置模拟服务器等。本发明解决了目前整机测试方式时对所测试的应用程序路径不直观、排查错误困难和效率低的问题；同时解决了应用程序开发的仿真调试受到装置硬件开发约束，影响整体产品开发进度的问题。

本发明采用的可视化仿真调试功能，使得装置测试过程中直观的观察应用程序的运行过程，可检测应用程序中所有路径是否都测试完毕，提高了测试可靠性。因为能直观的观察应用程序内部状态，因此测试出现问题时能及时排查错误，提高了测试效率和应用程序开发效率。

本发明采用的软件仿真调试功能，可脱离装置硬件对应用程序进行仿真调试，使得应用程序的开发不受装置硬件开发进度的约束，提高了产品整体的开发效率。同时软件仿真调试过程的介入，提前排查了应用程序逻辑中可能存在的问题，降低了装置整体测试时出现问题的概率，提高了装置测试效率。

本发明采用的是基于功能配置描述文件的程序逻辑可视化仿真调试的方法。功能配置描述文件包含了应用程序的可视化原理图的全部信息。可视化仿真调试方法分两部分内容，分别为硬件仿真调试和软件仿真调试。硬件仿真调试用于装置整机的测试，通过可视化仿真客户端实时检测应用程序可视化原理图中每个变量和每个状态的值，使得装置测试过程中应用程序的程序路径测试更明确、更清晰。软件仿真调试是脱离装置硬件的应用程序的仿真调试方法，借助与装置模拟服务器完成了应用程序的可视化仿真调试功能，使得应用程序的开发不再受制于装置硬件开发的约束。因为采用了基于功能配置描述文件的程序逻辑可视化仿真调试方式，因此测试的功能配置描述文件就是最终发布的功能配置描述文件，保证了仿真调试结果的可信度。

本发明采用的可视化仿真调试客户端用于与装置和装置模拟服务器进行以太网通讯。从装置或装置模拟服务器中接收仿真数据，在仿真界面的可视化原理图上实时显示各种数据的状态。数值类数据根据数据类型按浮点或定点方式显示，显示电压、电流等相量时可以同时显示幅值和相位。对于状态类数据，可以通过0和1来表示状态，同时也可以通过改变连线的粗细和颜色的更直观方式表示状态1。在可视化仿真调试客户端中像其他软件集成开发环境一样配置变量监视窗口，在变量监视窗口中添加需要监视的数值类数据和状态类数据，这些在变量监视窗口中显示的已选择的数值类数据和状态类数据不受当前可视化原理图页面的限制，只要在数据网络中的数据都可以实时监视。

附图说明

图1是本发明实施例提供的保护逻辑和控制逻辑可视化仿真调试原理示意图。

图2是本发明实施例提供的硬件仿真调试原理图。

图3是本发明实施例提供的软件仿真调试原理图。

图4是本发明实施例提供的硬件仿真调试中数据交换过程示意图。

图5是本发明实施例提供的软件仿真调试中数据交换过程示意图。

图6是本发明实施例提供的数据网络中数值类网络和状态类网络的对应关系图。

图7是本发明实施例提供的可视化仿真调试客户端中程序内部状态显示示意图。

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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合实施原理对本发明作进一步描述。

本发明通过应用可视化开发工具，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计原理图，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

应用可视化开发工具对已设计的原理图进行编译，并输出所开发应用的功能配置描述文件。功能配置描述文件是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

应用程序中所需的数据分两类，分别为设备参数、定值、模拟量、定时器、变量等需要用整数或浮点数表示的数值类数据和开入、控制字、软压板、硬压板、内部状态等可以用状态表示的状态类数据。这两类数据分别组成数值类网络和数据类网络。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。应用可视化工具在对已设计的原理图进行编译输出功能配置描述文件时程序运行中所需的所有数值类数据和状态类数据已全部定位到数值类网络和状态类网络中。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。

装置模拟服务器，是运行与计算机或服务器上的应用程序。装置模拟服务器中运行装置模拟运行的服务。装置模拟运行服务对仿真调试客户端请求的功能配置描述文件进行解析并对其进行运行。装置模拟服务器可同时接收多个仿真调试客户端的不同功能配置描述文件的仿真请求，并对其提供仿真调试服务。

硬件仿真调试模式中，功能配置描述文件生成后下载到装置中运行，可视化仿真调试客户端通过以太网连接装置，从装置中实时接收装置运行时的仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

软件仿真调试模式中，功能配置描述文件也通过可视化仿真调试工具加载并发送到远程的装置模拟服务器中运行。可视化仿真调试客户端可以通过修改装置模拟服务器中运行的参数的方式控制功能配置描述文件的运行环境，同时实时接收仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法；包括：

运行于PC机上的可视化开发工具用于编辑应用程序的可视化逻辑原理图；

运行于PC机上的可视化仿真调试客户端软件用于在可视化逻辑原理图上根据仿真调试结果实时更新数据状态；

通过功能或应用可视化开发工具生成的功能配置描述文件；

解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置和模拟装置运行的装置模拟服务器；

可视化仿真调试客户端和装置、可视化仿真调试客户端和装置模拟服务器之间通过以太网连接，用于仿真数据的交换。

具体包括以下步骤：

通过可视化开发工具编辑应用程序原理图，经过检查编译出功能配置描述文件。

功能配置文件中包含应用程序所需的参数、元件、元件之间的连线和数据网络信息。

应用程序中的数据分两类，分别为数值类和状态类，分别组成数值类网络和状态类网络。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。

应用程序所需的各类参数结构和元件等封装到一个库中，该库编译成装置使用的库和装置模拟服务器使用的库，这保证了装置和装置模拟服务器中的参数结构和元件完全一致。

关于硬件仿真调试，包括：

通过FTP等工具下装功能配置描述文件到装置中；

仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置；

仿真调试客户端软件发送需要仿真调试的应用程序的功能名到装置选择需要调试的功能，并启动仿真；

装置实时发送数值类网络和状态类网络的数据到仿真调试客户端。

仿真调试客户端收到装置实时发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态。

关于软件仿真调试：

仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置模拟服务器。

仿真调试客户端软件发送功能配置描述文件到装置模拟服务器，并启动仿真；

装置模拟服务器上运行模拟装置运行的服务程序，装置模拟服务器接收到仿真调试客户端连接和功能配置描述文件后创建新的进程，给仿真调试客户端提供仿真调试服务。

装置模拟服务器可同时给多个仿真调试客户端提供仿真调试服务，每收到一个仿真调试客户端仿真需求时创建新的仿真服务进程提供仿真调试服务。

装置模拟服务器上的仿真服务完全受仿真调试客户端软件的控制，如修改参数、运行等都根据仿真调试客户端的指令来完成。

仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送修改参数的命令到装置仿真服务中，装置仿真服务接收到参数修改指令后修改对应的参数，这些参数将用于仿真运行。

仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送运行指令，装置仿真服务接收到运行指令后，对功能配置描述文件中的元件运行一次；

装置仿真服务对元件进行运行一次后把数值类网络和状态类网络数据发送给仿真调试客户端中，数值类网络和状态类网络数据中包含仿真运行一次后的各数值类数据和状态类数据的运行结果。

仿真调试客户端收到装置模拟服务器发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态。

所述的功能可视化开发工具，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计原理图，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

所述的可视化仿真调试客户端，通过以太网连接装置或装置模拟服务器并与其交换仿真数据，在仿真调试客户端界面上直观的显示功能设计原理图中包含的数据和各元件的运行状态，达到仿真调试的目的。

所述的功能配置描述文件，是由功能可视化开发工具生成，是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

所述的数据网络，是应用程序运行时所需数据的集合，数据网络包括数值类网络和状态类网络。数值类数据组成了数值类网络，数值类网络中包含设备参数、定值、模拟量、定时器、变量等需要用整数或浮点数表示的数据。状态类数据组成了状态类网络，状态类网络中包含开入、控制字、软压板、硬压板、内部状态等可以用状态表示的数据。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。

所述的保护测控装置和工业自动控制装置，装置中运行功能配置描述文件的解析并运行的服务，可实现对多个功能配置描述文件的解析和运行。

所述的装置模拟服务器，是运行与计算机或服务器上的应用程序。装置模拟服务器中运行装置模拟运行的服务。装置模拟运行服务对仿真调试客户端请求的功能配置描述文件进行解析并对其进行运行。装置模拟服务器可同时接收多个仿真调试客户端的不同功能配置描述文件的仿真请求，并对其提供仿真调试服务。

所述的硬件仿真调试，是功能配置描述文件运行与实际的装置中，可视化仿真调试客户端通过以太网口与装置连接，从装置中获取仿真数据，用装置中获取的仿真数据更新仿真界面下的可视化原理图上的各类数据状态的过程。

所述的软件仿真调试，是可视化仿真调试客户端通过以太网通讯把功能配置描述文件发送到装置模拟服务器中，功能配置描述文件在装置模拟服务器中运行，通过可视化仿真调试客户端对运行于装置模拟服务器上的功能配置描述文件进行参数修改等操作，改变其运行环境，同时接收来自装置模拟服务器上的仿真数据，更新仿真界面下的可视化原理图上的各类数据状态的过程。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

本发明保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法包括可视化工具开发软件、可视化仿真调试客户端软件、功能配置描述文件以及运行功能配置描述文件的保护装置和控制装置以及装置模拟服务器等。可视化仿真调试原理示意图如图1所示。图中包含5部分。分别为通过应用可视化开发工具开发的可视化原理图、可视化原理图编译生成的功能配置描述文件、可视化仿真调试客户端、运行功能配置描述文件的保护装置和控制装置、运行功能配置描述文件的装置模拟服务器。

通过应用可视化开发工具，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计原理图，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。设计出的可视化原理图的示意图如图1中的图块1所示。

应用可视化开发工具对已设计的原理图进行编译，并输出所开发应用的功能配置描述文件。功能配置描述文件是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。功能配置描述文件在整个可视化仿真调试中的位置如图1中的图块2所示。

可视化仿真调试方法分硬件仿真调试和软件仿真调试。硬件仿真调试时，功能配置描述文件在具体装置中运行。软件仿真调试时，功能配置文件在装置模拟服务器中运行。

硬件仿真调试时装置与仿真调试客户端之间通过以太网通讯连接，如图2所示。硬件仿真调试时仿真调试客户端和装置之间通过通讯规约交换仿真数据。仿真调试过程中交换数据过程如图4所示，通讯过程如下：

1.仿真调试客户端向装置发起以太网连接；

2.仿真调试客户端向装置发送功能名称；

3.装置选择仿真调试客户端指定的应用程序功能；

4.仿真调试客户端向装置发送启动仿真指令；

5.装置收到启动仿真指令后进入仿真状态；

6.装置实时发送仿真数据到仿真调试客户端；

7.仿真调试客户端收到仿真数据后更新仿真界面上可视化原理图上各数据的状态；

8.不需要仿真时仿真调试客户端向装置发送停止仿真指令，并断开连接；

9.装置收到停止仿真指令后退出仿真状态；

软件仿真调试时装置模拟服务器与仿真调试客户端之间通过以太网通讯连接，如图3所示。软件仿真调试时仿真调试客户端和装置模拟服务器之间通过通讯规约交换仿真数据。仿真调试过程中交换数据过程如图5所示，通讯过程如下：

1.仿真调试客户端向装置模拟服务器发起以太网连接

2.仿真调试客户端向装置模拟服务器发送功能配置描述文件

3.装置模拟服务器接收到功能配置描述文件后创建新的仿真进程

4.仿真调试客户端向装置模拟服务器发送启动仿真指令

5.装置模拟服务器收到启动仿真指令后进入仿真状态

6.仿真调试客户端向装置模拟服务器发送参数修改指令

7.装置模拟服务器收到参数修改指令后修改指定参数的值，以此来改变仿真环境

8.仿真调试客户端向装置模拟服务器发送运行一次指令

9.装置模拟服务器收到运行一次指令后对功能配置描述文件中的元件进行运行一次

10.装置模拟服务器发送仿真数据到仿真调试客户端

11.仿真调试客户端收到装置模拟服务器的仿真数据后，更新仿真界面上可视化原理图上各数据的状态；

12.上面的6～11步骤重复执行，完成所有程序路径的仿真调试；

13.不需要仿真时仿真调试客户端向装置模拟服务器发送停止仿真指令，并断开连接；

14.装置模拟服务器收到停止仿真指令后退出仿真状态；

15.装置模拟服务器结束当前的仿真进程；

在软件仿真调试下，装置模拟服务器可以向多个仿真调试客户端提供仿真调试服务。多个仿真调试客户端和装置模拟服务器之间的以太网连接关系如图3所示。装置模拟服务器每收到一个仿真调试客户端的仿真请求时，都会创建新的仿真进程为该仿真调试客户端提供仿真服务。多个仿真调试客户端之间完全独立，多个仿真调试客户端可同时分别仿真不同的功能，多个仿真调试客户端之间互不影响。

为了保证功能配置描述文件在装置上运行和装置模拟服务器上运行时其效果完全一致，应用程序所需的各类参数结构和元件等封装到一个库中，该库编译成装置使用的库和装置模拟服务器使用的库，这保证了装置和装置模拟服务器中的参数结构和元件完全一致，确保了功能配置描述文件在装置模拟服务器上运行的软件仿真调试的可靠性。

应用程序中所需的数据分两类，分别为设备参数、定值、模拟量、定时器、变量等需要用整数或浮点数表示的数值类数据和开入、控制字、软压板、硬压板、内部状态等可以用状态表示的状态类数据。这两类数据分别组成数值类网络和数据类网络。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。应用可视化工具在对已设计的原理图进行编译输出功能配置描述文件时程序运行中所需的所有数值类数据和状态类数据已全部定位到数值类网络和状态类网络中。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。数值类网络和数值类数据之间的关系以及状态类网络和状态数据之间的关系如图6所示。

可视化仿真调试客户端用于与装置和装置模拟服务器进行以太网通讯。从装置或装置模拟服务器中接收仿真数据，在仿真界面的可视化原理图上实时显示各种数据的状态。可视化仿真调试客户端的原理图的仿真界面上显示数值类数据和状态类数据的示意图如图7所示。数值类数据根据数据类型按浮点或定点方式显示，显示电压、电流等相量时可以同时显示幅值和相位。对于状态类数据，可以通过0和1来表示状态，同时也可以通过改变连线的粗细和颜色的更直观方式表示状态1。在可视化仿真调试客户端中像其他软件集成开发环境一样配置变量监视窗口，在变量监视窗口中添加需要监视的数值类数据和状态类数据，这些在变量监视窗口中显示的已选择的数值类数据和状态类数据不受当前可视化原理图页面的限制，只要在数据网络中的数据都可以实时监视。

下面通过效果对本发明作进一步描述。

本发明通过应用可视化开发工具，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计原理图，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

应用可视化开发工具对已设计的原理图进行编译，并输出所开发应用的功能配置描述文件。功能配置描述文件是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

应用程序中所需的数据分两类，分别为设备参数、定值、模拟量、定时器、变量等需要用整数或浮点数表示的数值类数据和开入、控制字、软压板、硬压板、内部状态等可以用状态表示的状态类数据。这两类数据分别组成数值类网络和数据类网络。数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置。应用可视化工具在对已设计的原理图进行编译输出功能配置描述文件时程序运行中所需的所有数值类数据和状态类数据已全部定位到数值类网络和状态类网络中。数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容。

装置模拟服务器，是运行与计算机或服务器上的应用程序。装置模拟服务器中运行装置模拟运行的服务。装置模拟运行服务对仿真调试客户端请求的功能配置描述文件进行解析并对其进行运行。装置模拟服务器可同时接收多个仿真调试客户端的不同功能配置描述文件的仿真请求，并对其提供仿真调试服务。

硬件仿真调试模式中，功能配置描述文件生成后下载到装置中运行，可视化仿真调试客户端通过以太网连接装置，从装置中实时接收装置运行时的仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

软件仿真调试模式中，功能配置描述文件也通过可视化仿真调试工具加载并发送到远程的装置模拟服务器中运行。可视化仿真调试客户端可以通过修改装置模拟服务器中运行的参数的方式控制功能配置描述文件的运行环境，同时实时接收仿真数据，更新仿真调试界面上可视化原理图中的各类数据的状态。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法，其特征在于，所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法包括：

运行于PC机上的可视化开发工具编辑应用程序的可视化逻辑原理图；

运行于PC机上的可视化仿真调试客户端软件在可视化逻辑原理图上根据仿真调试结果实时更新数据状态；

通过功能或应用可视化开发工具生成的功能配置描述文件；

解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置和模拟装置运行的装置模拟服务器；

可视化仿真调试客户端和装置、可视化仿真调试客户端和装置模拟服务器之间通过以太网连接，进行仿真数据的交换；

通过可视化开发工具编辑应用程序原理图，经过检查编译出功能配置描述文件；

功能配置文件中包含应用程序所需的参数、元件、元件之间的连线和数据网络信息；

应用程序中的数据分两类，分别为数值类和状态类，分别组成数值类网络和状态类网络；数值类网络和状态类网络的网络编号唯一确定一个数据在数据网络中的位置；数据网络是装置和仿真客户端之间、装置模拟服务器和仿真客户端之间所交换的数据内容；

应用程序所需的各类参数结构和元件等封装到一个库中，该库编译成装置使用的库和装置模拟服务器使用的库；

解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置或工业自动控制装置，以及硬件仿真调试，具体有：

1)通过FTP工具下装功能配置描述文件到保护测控装置或工业自动控制装置中；

2)仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置；

3)仿真调试客户端软件发送需要仿真调试的应用程序的功能名到装置选择需要调试的功能，并启动仿真；

4)装置实时发送数值类网络和状态类网络的数据到仿真调试客户端；

5)仿真调试客户端收到装置实时发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态；

解析并运行功能配置描述文件的模拟装置运行的装置模拟服务器，以及软件仿真调试,具体有：

1)仿真调试客户端软件打开功能配置描述文件，通过以太网连接到装置模拟服务器；

2)仿真调试客户端软件发送功能配置描述文件到装置模拟服务器，并启动仿真；

3)装置模拟服务器上运行模拟装置运行的服务程序，装置模拟服务器接收到仿真调试客户端连接和功能配置描述文件后创建新的进程，对仿真调试客户端进行仿真调试服务；

4)装置模拟服务器同时给多个仿真调试客户端提供仿真调试服务，每收到一个仿真调试客户端仿真需求时创建新的仿真服务进程提供仿真调试服务；

5)装置模拟服务器上的仿真服务完全受仿真调试客户端软件的控制；

6)仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送修改参数的命令到装置仿真服务中，装置仿真服务接收到参数修改指令后修改对应的参数，所述参数将用于仿真运行；

7)仿真调试客户端软件通过以太网通讯发送运行指令，装置仿真服务接收到运行指令后，对功能配置描述文件中的元件运行一次；

8)装置仿真服务对元件进行运行一次后把数值类网络和状态类网络数据发送给仿真调试客户端中，数值类网络和状态类网络数据中包含仿真运行一次后的各数值类数据和状态类数据的运行结果；

9)仿真调试客户端收到装置模拟服务器发送的数值类网络和状态类网络的数据后更新仿真调试界面上各数据和连线的状态，直观的展示应用程序可视化原理图中各数据的状态和元件的执行状态。

2.如权利要求1所述的保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法，其特征在于，原理图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系；

功能配置描述文件包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系信息。

3.一种实现权利要求1～2任意一项所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法的信息数据处理终端。

4.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-2任意一项所述的保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法。

5.一种保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试控制系统，其特征在于，所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试控制系统实现权利要求1所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试方法。

6.一种电力系统自动化控制设备，其特征在于，所述电力系统自动化控制设备搭载权利要求5所述保护逻辑和控制逻辑的可视化仿真调试控制系统。

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