CN112286144A - 一种组态方法及系统、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种组态方法及系统、计算机可读存储介质，所述组态方法包括：上位机获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；上位机对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；控制器下载所述目标文件，加载所述目标文件中的任务并运行。本申请通过在组态软件中以表格形式显示配置文件的一个或多个任务，实现了以表格的形式对统计和计算任务进行配置，与传统的逻辑图组态方式相比更加方便快捷且清晰易懂，增强了DCS系统的统计计算功能，提高了用户的工作效率。

Description

一种组态方法及系统、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，具体涉及一种组态方法及系统、计算机可读存储介质。

背景技术

组态软件是一种应用于工业控制系统的自动化软件平台，它为用户提供丰富的配置选项，使用户无需编程便可生成自己的应用系统。

当前，绝大多数工业自动化控制系统的过程画面组态及画面展示功能，都是基于纯桌面应用程序的方式实现的。得益于桌面应用程序的特点，该方式的优点是性能可靠、安全性有保证，但缺点也同样明显，即过程画面不美观、功能有限、图元制作不方便、组态方式不灵活、系统扩展性差等。

在智能电厂的建设过程中，智能运行控制系统中的智能监控、智能报警等高级应用需要配置大量的计算点和统计点以及对应的统计计算的相关配置，目前的常规做法是在分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)中通过控制逻辑图的方式，在控制器中实现测点的统计功能以及数学运算的功能。

这种方法的缺点是，每个统计任务和计算任务都需要组态一个逻辑图，为了实现智能运行控制系统的统计计算等高级功能，需要组态大量的逻辑图，如图1所示，极大地增加了用户的工作量；每个逻辑图编译后会生成一个对应的目标文件，导致系统生成大量的目标文件，如图2所示，控制器使用CF(Compact Flash)卡进行存储，CF卡容量比较小，生成的目标文件会导致磁盘使用更加受限；目标文件下载到控制器后，控制器会加载目标文件列表，控制器主程序为所有的算法进行对象实例化并进行算法的扫描、运算、同步、输出等流程，增加了系统的开销，降低了控制器的运行效率，并且目前的方法中，统计的最终结果和中间结果只记录在内存中，当控制器重启后，重启前的运算结果丢失，无法继续之前的统计工作，无法满足长期统计的需求。因此，目前的DCS中的统计和计算功能已经无法满足实际应用需求。

发明内容

本申请提供了一种组态方法及系统、计算机可读存储介质，能够增强DCS系统的统计和计算功能、提高用户的工作效率。

本发明实施例提供了一种组态方法，包括：

上位机获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

上位机对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

控制器下载所述目标文件，加载所述目标文件中的任务并运行。

在一种示例性实施例中，在所述上位机将组态配置文件编译成目标文件时，所述方法还包括：

所述上位机为每个任务生成版本和/或校验码信息。

在一种示例性实施例中，所述任务配置信息包括以下至少之一：

任务标识ID、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点和任务描述。

在一种示例性实施例中，所述加载所述目标文件中的任务并运行，包括：

在所述控制器启动时，加载所述目标文件中的所有任务，为所有任务进行初始化操作；

在所述控制器启动后，运行所述任务，并检测所述任务的运行结果是否发生变化，如果发生变化，则存储所述任务及运行结果。

在一种示例性实施例中，所述为所有任务进行初始化操作，包括：

对已经运行并存储过的任务，检测所述任务是否发生变化，如果所述任务没有发生变化，则将当前存储的该任务的计算结果加载到内存，继续运行；如果所述任务发生变化，则重新加载所述任务并运行。

在一种示例性实施例中，所述方法还包括：

所述上位机响应于用户的第一操作，在所述组态配置文件中增加或修改任务；

所述上位机将所述组态配置文件重新编译成对应的目标文件；

所述控制器重新下载所述目标文件，检测每个任务是否发生变化，如果当前检测的任务没有发生变化，则继续运行该任务；如果当前检测的任务发生变化或为增加的任务，则为该任务进行初始化操作，并运行该任务；对已删除的任务，在内存中进行删除和清理操作。

在一种示例性实施例中，在加载所述目标文件中的任务并运行时，所述方法还包括：

同步每个运行的任务的中间计算结果和/或最终计算结果至备控制器。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一所述的组态方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种组态系统，包括处理器及存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，以实现如以上任一所述的组态方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种组态系统，包括上位机和控制器，所述上位机包括组态配置模块和编译模块，所述控制器包括下载模块和运行模块，其中：

组态配置模块，用于获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

编译模块，用于对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

下载模块，用于下载所述目标文件；

运行模块，用于加载所述目标文件中的任务并运行。

与相关技术相比，本申请提供的组态方法及系统、计算机可读存储介质，通过在组态软件中以表格形式显示组态配置文件的一个或多个任务，实现了以表格的形式对统计任务和计算任务进行配置，与传统的逻辑图的组态方式相比更加方便快捷且清晰易懂，便捷地实现了数学表达式的组态，增强了DCS系统的统计和计算功能，极大地提高了用户的工作效率。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为相关技术中一个任务需要组态一个逻辑图的应用场景示意图；

图2为相关技术中多个逻辑图编译生成多个目标文件的应用场景示意图；

图3为本发明实施例的一种组态方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中多个任务以表格形式配置在一个组态配置文件中的应用场景示意图；

图5为图4的组态配置文件编译生成一个目标文件的应用场景示意图；

图6为本发明实施例的一种组态系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

实施例一组态方法

如图3所示，根据本发明实施例的一种组态方法，包括如下步骤：

步骤301：上位机获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

在一种示例性实施例中，所述任务配置信息包括以下至少之一：任务标识(ID)、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点和任务描述。

需要说明的是，一个控制器可以运行多个统计计算的任务，每个任务需要配置包含任务ID、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点、任务描述等一种或多种任务配置信息。任务配置信息可以以SQLite关系型数据库在服务器进行存储。如图4所示，上位机以表格的形式显示每个控制器的任务，并提供任务的编辑、刷新、添加单个任务、批量添加任务、删除任务、编译、下载、过滤查找等功能。上位机可以直接获取用户已配置好的组态配置文件，或者根据用户输入的任务配置信息，生成组态配置文件。

在一种示例性实施例中，所述上位机生成组态配置文件包括：

上位机接收输入的任务配置信息；

上位机根据输入的任务配置信息生成组态配置文件。

在一种示例性实施例中，为了提升用户组态的友好性，在进行点类型、功能、周期等任务配置信息的配置时，通过下拉列表的形式供用户选择；在进行统计条件、触发条件、逻辑表达式等包含数学表达式的任务配置信息的编辑时，支持数学表达式自动补全的功能。

数学表达式的格式示例如下：

abs(({FWFLOWD}.AV.F32)-({MSTMFLOW}.AV.F32))>100；

数学表达式中的{}中为点名，AV为点的数值域，AS为点的状态字，F32为点的数据类型，数据类型还包含：UI32、I32、UI16、I16、UI8、I8等。数学表达式除了加、减、乘、除、大于、小于等基本运算外，支持与、或、非等逻辑运算以及sin、cos、log、ln、abs、avg、min、max、sum等函数功能。本申请这种数学表达式的配置方式比逻辑图的方式更加清晰易懂、配置简单。

本申请的组态方法能够实现的统计功能包括：平均值、最大值、最小值、0变1次数、1变0次数、跳变次数、累计时间、累计值等；本申请的组态方法能够实现的计算功能包括：表达式计算、延时、滑动平均滤波、分段线性函数发生器等。每个功能在进行组态时，都会有相应的限制，比如：不同任务支持的输入/输出点类型有限制，输入/输出点数据类型有限制，每个计算功能的配置参数不同等等。在本申请的组态方法中，所有的任务类型以及该任务需要的配置项定义等都在组态配置文件中，增加或修改统计功能或者计算功能后，上位机不需要修改程序，仅需修改相应的组态配置文件即可实现增加或修改功能的配置，大大提高了系统的灵活性和可扩展性。此外，本申请的组态方法还支持任务批量的导入导出，可以导出成CSV格式的文件，在电子表格工具中进行编辑后再导入。功能强大的组态配置环境极大地提高了用户的工作效率。

步骤302：上位机对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

在现有的DCS系统中，每个统计任务和计算任务都需要组态一个逻辑图，每个逻辑图编译后会生成一个对应的目标文件。在本申请的组态方法中，一个控制器中所有的统计计算任务可以只编译成一个目标文件，如图5所示，并通过对接口性能和编译流程的优化，使得编译的速度很快。编译过程会对任务配置信息进行有效性检查，比如：点名是否存在、点的类型与任务类型是否匹配、表达式是否合法等，并对任务配置信息中的错误信息以自然语言的方式提示用户，从而使得用户可以很方便地定位任务配置信息中的错误。此外，上位机在将组态配置文件编译成对应的目标文件时，会对任务配置信息进行格式转换，生成控制器可以识别的文件格式，以便控制器能够高效地进行加载。

在一种示例性实施例中，在所述上位机将组态配置文件编译成目标文件时，所述方法还包括：

所述上位机为每个任务生成版本和/或校验码信息。

在该实施例中，上位机为每个任务生成版本、循环冗余校验(Cyclic RedundancyCheck，CRC)码等辅助信息，便于控制器识别任务是否发生变化。

在一种示例性实施例中，在所述上位机将组态配置文件编译成目标文件时，所述方法还包括：

所述上位机将组态配置文件中的测点点名转换为测点全局ID。

上位机中用户填写测点时是以测点点名的方式进行填写的，方便用户进行识别，而控制器无法识别其他控制器的测点点名，为了支持引用其他控制器的测点数值参与统计计算过程，编译过程会将配置信息中所有的测点点名信息转换成测点全局ID信息。

步骤303：控制器下载所述目标文件，加载所述目标文件中的任务并运行。

编译成功后的目标文件可以通过文件传输程序下载到控制器中，由于每个控制器的目标文件只有一个，使得下载的速度很快，同时减少了控制器磁盘的占用。

在一种示例性实施例中，所述加载所述目标文件中的任务并运行，包括：

在所述控制器启动时，加载所述目标文件中的所有任务，为所有任务进行初始化操作；

在所述控制器启动后，运行所述任务，并检测所述任务的运行结果是否发生变化，如果发生变化，则存储所述任务及运行结果。

在一种示例性实施例中，所述为所有任务进行初始化操作，包括：

对已经运行并存储过的任务，检测所述任务是否发生变化，如果所述任务没有发生变化，则将当前存储的该任务的计算结果加载到内存，继续运行；如果所述任务发生变化，则重新加载所述任务并运行。

在一种示例性实施例中，所述方法还包括：

所述上位机响应于用户的第一操作，在所述组态配置文件中增加或修改任务；

所述上位机将所述组态配置文件重新编译成对应的目标文件；

所述控制器重新下载所述目标文件，检测每个任务是否发生变化，如果当前检测的任务没有发生变化，则继续运行该任务；如果当前检测的任务发生变化或为增加的任务，则为该任务进行初始化操作，并运行该任务；对已删除的任务，在内存中进行删除和清理操作。

在系统的运行过程中，经常会发生统计计算任务的增加、删除和修改的情况，为了不影响系统的持续运行，本申请的组态方法支持统计计算任务的在线修改和下载。任务发生变化并下载到控制器后，控制器会重新加载任务列表并运行，而不需要重新启动控制器。

在一种示例性实施例中，在运行所述目标文件中的任务时，所述方法包括：

解析所述任务配置信息；

读取所述任务配置信息中的输入点的实时值；

根据所述任务配置信息中的统计条件、触发条件和/或逻辑表达式进行统计计算；

将统计计算的结果写入所述任务配置信息中的对应的输出点的实时值中。

在一种示例性实施例中，在加载所述目标文件中的任务并运行时，所述方法还包括：

同步每个运行的任务的中间计算结果和/或最终计算结果至备控制器。

控制器中的核心程序负责所有的任务的调度、运行、通讯、命令响应等，为了统计计算任务和控制器的控制周期保持一致，控制器中负责运行任务的程序是以动态链接库的方式进行开发实现的，在控制器主程序中调用初始化、运行、存储、同步、重新加载等接口，并在接口内部实现相应的初始化、运行、存储、同步、重新加载等功能。

(1)初始化接口。在控制器主程序启动的时候，会调用初始化接口，加载所有的任务，为所有的任务进行初始化操作。对于已经运行并存储过的任务，控制器会将当前存储的该任务的计算结果加载到内存中继续之前的统计计算。

(2)运行接口。在控制器主程序的每个控制周期进行运行的流程中，会调用运行接口，根据任务的任务配置信息，读取所有的输入点的实时值，并对统计条件、触发条件以及逻辑表达式进行解析和运算。系统中数学表达式的解析部分使用了muParser，muParser是一个跨平台的公式解析库，它可以自定义多参数函数，自定义常量、变量及一元前缀、后缀操作符，二元操作符等，它将公式编译成字节码，所以计算速度非常快。统计计算完的结果会写到对应的输出点的实时值中。

(3)存储接口。统计计算的任务运行完后，控制器调用相应的存储接口，判断每个任务是否需要存储，对于需要存储的任务，为了防止频繁的进行存储，控制器会判断需要存储的参数是否发生变化，只有发生变化的参数才会进行存储。存储的目的是为了程序重启后能够继续进行之前的统计计算，但能够使用存储的数据的前提是任务配置信息未发生变化，因此控制器会在存储数据时将对应任务的版本、CRC等辅助信息进行存储，在初始化的过程中只有CRC未发生变化的存储数据才可以被继续使用。

传统的逻辑图的统计方式，统计的最终结果和中间结果只记录在内存中，当控制器重启后，重启前的运算结果丢失，无法继续之前的统计。本申请的组态方法会对运行的中间结果和最终结果都进行持久化存储。系统周期运行时，每个周期都会比较运算的结果和之前是否相同，如果发生变化，便会进行文件存储。系统启动时，会加载数据文件，并判断数据文件中的每一个记录与对应的任务配置是否匹配，如果不匹配，说明该任务的配置发生了变化，则会重新进行统计；如果匹配，则会将对应数据加载到内存中，该任务会继续之前的统计。新的运行方式可以满足长期统计的应用需求。

(4)同步接口。在DCS的系统应用中，控制器是主备方式运行的，每个控制单位都包含两个控制器，互为主备。一对控制器的运行数据应该保持一致，当发生控制器主备切换时，应该保证整个系统的稳态运行。在本申请的组态方法中，为了保证统计计算结果在主备控制器的一致性，在控制器主程序的同步流程中，会调用同步接口，实现将主控制器中的中间计算结果和最终计算结果同步到备用控制器中。为了减少同步网络的负荷，只有发生变化或者超过特定时间后的参数才会进行同步操作。

(5)重新加载接口。为了保证系统的持续运行，当任务配置信息发生变化并下载到控制器后，控制器主程序会收到重新加载任务的命令。控制器主程序调用重新加载接口，对每个任务的任务配置信息进行比较，没有变化的任务可实现不间断运行；增加或者发生变化的任务会进行初始化、运行等流程；对于被删除的任务，控制器会在内存中进行删除和清理操作。

上述的接口定义在控制器的一个基类中，不同的统计计算功能的实现是通过继承该基类的方式实现的，对于初始化、运行、存储、同步、重新加载等流程，所有的统计计算功能具有高度的一致性，并在基类中实现，具体的统计计算功能子类只需要实现运行接口即可，该架构使得系统具有良好的可扩展性。

实施例二计算机可读存储介质

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一所述的组态方法的步骤。

实施例二组态系统

本申请还提供了一种组态系统，包括处理器及存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，以实现如以上任一所述的组态方法的步骤。

实施例三组态系统

如图6所示，根据本发明实施例的一种组态系统，包括上位机和控制器，所述上位机包括组态配置模块601和编译模块602，所述控制器包括下载模块603和运行模块604，其中：

组态配置模块601，用于获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

编译模块602，用于对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

下载模块603，用于下载所述目标文件；

运行模块604，用于加载所述目标文件中的任务并运行。

在一种示例性实施例中，所述任务配置信息包括以下至少之一：任务ID、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点和任务描述。

需要说明的是，组态配置模块601是运行在上位机并提供给用户进行统计计算配置的一个工具，该工具可以基于QT进行开发，并集成在DCS系统的工程管理器开发环境中，用户可以通过工程管理器的统计计算配置节点运行该工具。一个控制器可以运行多个统计计算的任务，每个任务需要配置包含任务ID、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点、任务描述等一种或多种任务配置信息。任务配置信息可以以SQLite关系型数据库在服务器进行存储。如图4所示，组态配置模块601以表格的形式显示每个控制器的任务，并提供任务的编辑、刷新、添加单个任务、批量添加任务、删除任务、编译、下载、过滤查找等功能。组态配置模块601可以直接获取用户已配置好的组态配置文件，或者根据用户输入的任务配置信息，生成组态配置文件。

在一种示例性实施例中，所述组态配置模块601的生成组态配置文件包括：

接收输入的任务配置信息；

根据输入的任务配置信息生成组态配置文件。

在一种示例性实施例中，为了提升用户组态的友好性，组态配置模块601在进行点类型、功能、周期等任务配置信息的配置时，通过下拉列表的形式供用户选择；在进行统计条件、触发条件、逻辑表达式等包含数学表达式的任务配置信息的编辑时，组态配置模块601支持数学表达式自动补全的功能。

数学表达式的格式示例如下：

abs(({FWFLOWD}.AV.F32)-({MSTMFLOW}.AV.F32))>100；

数学表达式中的{}中为点名，AV为点的数值域，AS为点的状态字，F32为点的数据类型，数据类型还包含：UI32、I32、UI16、I16、UI8、I8等。数学表达式除了加、减、乘、除、大于、小于等基本运算外，支持与、或、非等逻辑运算以及sin、cos、log、ln、abs、avg、min、max、sum等函数功能。本申请这种数学表达式的配置方式比逻辑图的方式更加清晰易懂、配置简单。

本申请的组态系统能够实现的统计功能包括：平均值、最大值、最小值、0变1次数、1变0次数、跳变次数、累计时间、累计值等；本申请的组态系统能够实现的计算功能包括：表达式计算、延时、滑动平均滤波、分段线性函数发生器等。每个功能在进行组态时，都会有相应的限制，比如：不同任务支持的输入/输出点类型有限制，输入/输出点数据类型有限制，每个计算功能的配置参数不同等等。在本申请的组态系统中，所有的任务类型以及该任务需要的配置项定义等都在组态配置文件中，增加或修改统计功能或者计算功能后，组态配置模块601不需要修改程序，仅需修改相应的组态配置文件即可实现增加或修改功能的配置，大大提高了系统的灵活性和可扩展性。此外，本申请的组态系统还支持任务批量的导入导出，可以导出成CSV格式的文件，在电子表格工具中进行编辑后再导入。功能强大的组态配置环境极大地提高了用户的工作效率。

在现有的DCS系统中，每个统计任务和计算任务都需要组态一个逻辑图，每个逻辑图编译后会生成一个对应的目标文件。在本申请的组态系统中，一个控制器中所有的统计计算任务可以只编译成一个目标文件，如图5所示，并通过对接口性能和编译流程的优化，使得编译的速度很快。编译过程会对任务配置信息进行有效性检查，比如：点名是否存在、点的类型与任务类型是否匹配、表达式是否合法等，并对任务配置信息中的错误信息以自然语言的方式提示用户，从而使得用户可以很方便地定位任务配置信息中的错误。此外，编译模块602在将组态配置文件编译成对应的目标文件时，会对任务配置信息进行格式转换，生成控制器可以识别的文件格式，以便控制器能够高效地进行加载。

在一种示例性实施例中，在所述将组态配置文件编译成目标文件时，所述编译模块602还用于：

为每个任务生成版本和/或校验码信息。

在该实施例中，所述编译模块602为每个任务生成版本、循环冗余校验(CyclicRedundancy Check，CRC)码等辅助信息，便于控制器识别任务是否发生变化。

在一种示例性实施例中，在所述将组态配置文件编译成目标文件时，所述编译模块602还用于：

将组态配置文件中的测点点名转换为测点全局ID。

在组态配置模块601中，用户填写测点时是以测点点名的方式进行填写的，方便用户进行识别，而控制器无法识别其他控制器的测点点名，为了支持引用其他控制器的测点数值参与统计计算过程，编译模块602会将配置信息中所有的测点点名信息转换成测点全局ID信息。

编译成功后的目标文件可以通过文件传输程序下载到控制器中，由于每个控制器的目标文件只有一个，使得下载的速度很快，同时减少了控制器磁盘的占用。

在一种示例性实施例中，所述运行模块604具体用于：

在所述控制器启动时，加载所述目标文件中的所有任务，为所有任务进行初始化操作；

在所述控制器启动后，运行所述任务，并检测所述任务的运行结果是否发生变化，如果发生变化，则存储所述任务及运行结果。

在一种示例性实施例中，所述运行模块604的为所有任务进行初始化操作，包括：

对已经运行并存储过的任务，检测所述任务是否发生变化，如果所述任务没有发生变化，则将当前存储的该任务的计算结果加载到内存，继续运行；如果所述任务发生变化，则重新加载所述任务并运行。

在一种示例性实施例中，所述组态配置模块601还用于，响应于用户的第一操作，在所述组态配置文件中增加或修改任务；

所述编译模块602还用于，将所述组态配置文件重新编译成对应的目标文件；

所述下载模块603还用于，重新下载所述目标文件；

所述运行模块604还用于，检测每个任务是否发生变化，如果当前检测的任务没有发生变化，则继续运行该任务；如果当前检测的任务发生变化或为增加的任务，则为该任务进行初始化操作，并运行该任务；对已删除的任务，在内存中进行删除和清理操作。

在系统的运行过程中，经常会发生统计计算任务的增加、删除和修改的情况，为了不影响系统的持续运行，本申请的组态系统支持统计计算任务的在线修改和下载。任务发生变化并下载到控制器后，控制器会重新加载任务列表并运行，而不需要重新启动控制器。

在一种示例性实施例中，所述运行模块604具体用于：

解析所述任务配置信息；

读取输入点的实时值；

根据所述统计条件、触发条件和/或逻辑表达式进行统计计算；

将统计计算的结果写入对应的输出点的实时值中。

在一种示例性实施例中，所述运行模块604还用于：

同步每个运行的任务的中间计算结果和/或最终计算结果至备控制器。

控制器中的核心程序负责所有的任务的调度、运行、通讯、命令响应等，为了统计计算任务和控制器的控制周期保持一致，控制器中的运行模块604是以动态链接库的方式进行开发实现的，运行模块604在控制器主程序中调用初始化、运行、存储、同步、重新加载等接口，并在接口内部实现相应的初始化、运行、存储、同步、重新加载等功能。

(1)初始化接口。在控制器主程序启动的时候，调用初始化接口，加载所有的任务，为所有的任务进行初始化操作。对于已经运行并存储过的任务，运行模块604会将当前存储的该任务的计算结果加载到内存中继续之前的统计计算。

(2)运行接口。在控制器主程序的每个控制周期进行运行的流程中，调用运行接口，根据任务的任务配置信息，读取所有的输入点的实时值，并对统计条件、触发条件以及逻辑表达式进行解析和运算。系统中数学表达式的解析部分使用了muParser，muParser是一个跨平台的公式解析库，它可以自定义多参数函数，自定义常量、变量及一元前缀、后缀操作符，二元操作符等，它将公式编译成字节码，所以计算速度非常快。统计计算完的结果会写到对应的输出点的实时值中。

(3)存储接口。统计计算的任务运行完后，调用相应的存储接口，判断每个任务是否需要存储，对于需要存储的任务，为了防止频繁的进行存储，判断需要存储的参数是否发生变化，只有发生变化的参数才会进行存储。存储的目的是为了程序重启后能够继续进行之前的统计计算，但能够使用存储的数据的前提是任务配置信息未发生变化，因此运行模块604会在存储数据时将对应任务的版本、CRC等辅助信息进行存储，在初始化的过程中只有CRC未发生变化的存储数据才可以被继续使用。

传统的逻辑图的统计方式，统计的最终结果和中间结果只记录在内存中，当控制器重启后，重启前的运算结果丢失，无法继续之前的统计。本申请的组态系统会对运行的中间结果和最终结果都进行持久化存储。系统周期运行时，每个周期都会比较运算的结果和之前是否相同，如果发生变化，便会进行文件存储。系统启动时，会加载数据文件，并判断数据文件中的每一个记录与对应的任务配置是否匹配，如果不匹配，说明该任务的配置发生了变化，则会重新进行统计；如果匹配，则会将对应数据加载到内存中，该任务会继续之前的统计。新的运行方式可以满足长期统计的应用需求。

(4)同步接口。在DCS的系统应用中，控制器是主备方式运行的，每个控制单位都包含两个控制器，互为主备。一对控制器的运行数据应该保持一致，当发生控制器主备切换时，应该保证整个系统的稳态运行。在本申请的组态系统中，为了保证统计计算结果在主备控制器的一致性，在控制器主程序的同步流程中，调用同步接口，实现将主控制器中的中间计算结果和最终计算结果同步到备用控制器中。为了减少同步网络的负荷，只有发生变化或者超过特定时间后的参数才会进行同步操作。

(5)重新加载接口。为了保证系统的持续运行，当任务配置信息发生变化并下载到控制器后，运行模块604会收到重新加载任务的命令。运行模块604调用重新加载接口，对每个任务的任务配置信息进行比较，没有变化的任务可实现不间断运行；增加或者发生变化的任务会进行初始化、运行等流程；对于被删除的任务，控制器会在内存中进行删除和清理操作。

上述的接口定义在控制器的一个基类中，不同的统计计算功能的实现是通过继承该基类的方式实现的，对于初始化、运行、存储、同步、重新加载等流程，所有的统计计算功能具有高度的一致性，并在基类中实现，具体的统计计算功能子类只需要实现运行接口即可，该架构使得系统具有良好的可扩展性。

本申请在现有的DCS系统中设计并开发了一种基于数学表达式的统计计算的方法和系统，实现了数学表达式的组态方式，编译下装到控制器后，控制器进行数学表达式的解析、运算和统计，最终将统计和计算的结果输出到测点上。本申请的组态方法及系统、计算机可读存储介质具有如下优点：

I)提供友好的开发环境，以表格的方式组态，支持导入导出，可以在电子表格中进行批量的编辑，极大的提高了用户的工作效率；

II)对于数学计算和统计功能，数学表达式比传统的逻辑图的方式更加方便快捷和清晰易懂；

III)支持跨控制器的统计计算，可以在一个控制器中引用其他控制器的测点数值参与计算；

IV)系统会将数学公式编译成字节码运行，而非脚本方式运行，运行效率高；

V)支持任务的在线修改，增加、删除、编辑任务后，控制器可在线加载，实现任务的不间断运行；

VI)统计的运行结果会进行持久化存储，控制器重启后仍会继续之前的统计，满足长期统计的需求。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种组态方法，其特征在于，包括：

上位机获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

上位机对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

控制器下载所述目标文件，加载所述目标文件中的任务并运行。

2.根据权利要求1所述的组态方法，其特征在于，在所述上位机将组态配置文件编译成目标文件时，所述方法还包括：

所述上位机为每个任务生成版本和/或校验码信息。

3.根据权利要求1所述的组态方法，其特征在于，所述任务配置信息包括以下至少之一：

任务标识ID、功能、点类型、输入点、任务类型、周期、逻辑表达式、统计条件、触发条件、输出点和任务描述。

4.根据权利要求1所述的组态方法，其特征在于，所述加载所述目标文件中的任务并运行，包括：

在所述控制器启动时，加载所述目标文件中的所有任务，为所有任务进行初始化操作；

在所述控制器启动后，运行所述任务，并检测所述任务的运行结果是否发生变化，如果发生变化，则存储所述任务及运行结果。

5.根据权利要求4所述的组态方法，其特征在于，所述为所有任务进行初始化操作，包括：

对已经运行并存储过的任务，检测所述任务是否发生变化，如果所述任务没有发生变化，则将当前存储的该任务的计算结果加载到内存，继续运行；如果所述任务发生变化，则重新加载所述任务并运行。

6.根据权利要求4所述的组态方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述上位机响应于用户的第一操作，在所述组态配置文件中增加或修改任务；

所述上位机将所述组态配置文件重新编译成对应的目标文件；

所述控制器重新下载所述目标文件，检测每个任务是否发生变化，如果当前检测的任务没有发生变化，则继续运行该任务；如果当前检测的任务发生变化或为增加的任务，则为该任务进行初始化操作，并运行该任务；对已删除的任务，在内存中进行删除和清理操作。

7.根据权利要求1所述的组态方法，其特征在于，在加载所述目标文件中的任务并运行时，所述方法还包括：

同步每个运行的任务的中间计算结果和/或最终计算结果至备控制器。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至权利要求7任一所述的组态方法的步骤。

9.一种组态系统，其特征在于，包括处理器及存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，以实现如权利要求1至权利要求7任一所述的组态方法的步骤。

10.一种组态系统，包括上位机和控制器，其特征在于，所述上位机包括组态配置模块和编译模块，所述控制器包括下载模块和运行模块，其中：

组态配置模块，用于获取和/或生成组态配置文件，所述组态配置文件包括一个或多个以表格形式显示的任务，所述任务包括一项或多项任务配置信息；

编译模块，用于对所述任务配置信息进行有效性检查，将所述组态配置文件编译成对应的目标文件；

下载模块，用于下载所述目标文件；

运行模块，用于加载所述目标文件中的任务并运行。

Images