CN113703405A - 一种核电dcs算法组态逻辑图绘制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，包括逻辑绘制区和静态绘制区，逻辑绘制区负责算法组态，逻辑绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块的执行逻辑进行描述；静态绘制区负责系统组态，静态绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块外围的执行逻辑进行描述；逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符通过跨区域连接实现模块与模块外围的执行逻辑进行描述；同时具备系统设计和模块设计的逻辑图绘制区，引入了静态绘制区和逻辑绘制区的概念；将静态绘制区系统描述图符和逻辑绘制区算组态图符进行了统一；通过将两种组态方法结合在一起，提高了设计人员工作效率，节约了系统设计和运维成本。
Description
技术领域
本发明涉及核电站安全级DCS技术领域，具体涉及一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统。
背景技术
核电DCS平台控制系统的设计主要通过图形组态的方式对系统功能进行描述，在系统设计阶段采用SAMA图等方式对系统进行描述。该方法只对系统功能进行描述，与实际硬件设备的具体实现方式无关。
目前核电行业中，对于控制系统中模块功能的具体设计，常规的方法是通过算法组态的方式对模块功能进行设计，该方法需要与实际硬件相对应，最终将算法组态转换成代码后经过编译成二进制文件，然后下载到硬件设备中运行。
算法组态的表现形式一般为图形化的逻辑图，即逻辑图中的一个图符代表一种基础算法或用户自定义算法模块，然后各模块之间通过连线代表数据流，最后组成一张代表一组功能的逻辑组态图，但是这类逻辑组态图只是对模块自身的功能进行描述，而没有描述功能模块在整个控制系统中与其他模块之间的关系，这使得设计人员无法快速了解系统中各模块的具体功能及其在系统中的上下文关系。而目前行业内常用的算组态工具为第三方组态工具，在后续的代码生成过程中安全性、可控性方面无法得到保障，这在安全性要求严格的核电仪控产品中尤为重要，逻辑图绘制作为代码生成的前端处理是实现代码生成的基础，所以开发自主可控的逻辑图绘制工具具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的核电DCS平台控制系统的设计过程中系统设计与模块设计分离、设计人员无法快速了解系统中各模块的具体功能及其与系统中的上下文关系，且目前行业内常用的第三方组态工具在代码生成过程中安全性、可控性无法得到保障；本发明目的在于提供一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，将工业系统设计的SAMA图设计思想与嵌入式软件逻辑组态图设计相结合，以解决上述技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，包括逻辑绘制区和静态绘制区，
所述逻辑绘制区负责算法组态，逻辑绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块的执行逻辑进行描述；
所述静态绘制区负责系统组态，静态绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块外围的执行逻辑进行描述；
逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符通过跨区域连接实现模块与模块外围的执行逻辑进行描述。
本方案工作原理：本发明中，将工业系统设计的SAMA图设计思想与嵌入式软件逻辑组态图设计相结合，发明了一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，将两者的组态方法整合在一个系统中，提升设计人员的工作效率，方便设计人员对系统的理解；通过逻辑绘制区和静态绘制区两个分区将两者进行隔离，同时又允许两者之间可以跨区连线，对模块的执行逻辑和模块外围的执行逻辑进行同时展示。静态绘制区对系统功能进行描述，而逻辑绘制区与实际硬件设备的执行逻辑(具体实现方式)进行描述；不仅对模块自身的功能进行描述，还描述功能模块在整个控制系统中与其他模块之间的关系，这使得设计人员可以快速了解系统中各模块的具体功能及其在系统中的上下文关系；通过将两种组态方法结合在一起，提高了设计人员工作效率，节约了系统设计和运维成本。
进一步优化方案为，还包括接线区，所述接线区具有表征执行逻辑数据流的关系线，图符与图符之间通过关系线建立连接。
进一步优化方案为，所述关系线有多种不同的线型，每种线型描述一种数据类型，数据类型包括：analog、binary、和mulriple。
进一步优化方案为，逻辑绘制区包括：逻辑绘制框、基础图符和自定义图符；所述静态绘制区包括：静态绘制框、基础图符和自定义图符；
所述静态绘制框分布在逻辑绘制框四周，静态绘制框和逻辑绘制框相互独立并可自由调整大小；
所述基础图符包括多个表征特定功能块的图符；所述特定功能块为模块执行逻辑过程所需功能块或模块外围执行逻辑过程所需功能块；
所述自定义图符用于创建基础图符以外，表征功能块的图符。
用户可以通过自定义图符，灵活地绘制各类模块逻辑图和系统逻辑图。
进一步优化方案为，所述图符包含一个矩形区域，矩形区域用于绘制图符本身及其标签，标签位于矩形区域内；
对于自定义图符需要设置图符标签及表征功能块的文本内容。
进一步优化方案为，逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符进行跨区域连接前需通过连线规则检查；
连线规则检查的检查规则包括：
a.关系线两端的图符同时支持同一数据类型；
b.关系线两端的图符一个为输出功能图符，另一个为输入功能图符；
c.输出功能图符可连接多个输入功能图符，而输入功能图符只能连接一个输出功能图符。
进一步优化方案为，跨区域连接过程为：
待连接的图符通过连线规则检查后，对应关系线以最优路径进行连接，当关系线之间存在公共段时自动生成连线交叉点。
在逻辑图中完成图符绘制后，通过连接关系线创建两个或多个图符之间的连接关系，因为每个图符代表一个特定功能块或对应一个硬件的输入或输出引脚，所以图符间的连接关系线代表了功能块之间的数据流，且图符的输出引脚只能和输入引脚相连。
逻辑绘制区图符和静态绘制区图符之间可以实现跨区连线，跨区创建图符间连线时，会先进行连线规则检查，通过规则检查的连线才能被创建成功。
创建连线时通过算法根据图符位置，自动选择最优路径进行连接，当连线存在公共段时，自动创建连线交叉点。此外，针对连线两端不同的数据类型创建不同线型的关系线，如连线两端的数据类型为analog时，关系线为虚线，数据类型为binary时，关系线为实线。操作工具可以对创建的连线进行首、尾对齐操作。
逻辑图中除有基础图符外，用户可以通过自定义图符创建自定义的图符，用于表示一组特定功能。自定义的图符也包含引脚，用与其他图符相连。创建自定义图符可以设置图符名称、大小、说明、属于逻辑绘制区或静态绘制区等属性，对于引脚可以设置名称、数据类型、引脚是否为输入或输出等属性。
进一步优化方案为，还包括代码生成工具，所述代码生成工具将逻辑绘制区对模块的执行逻辑的描述转换为中间代码用于生成嵌入式设备代码。
绘制好的逻辑图可自由缩放，当缩放逻辑图时，采用实时重绘技术对图符进行重绘，使得图符被缩放时不会出现模糊、失真等现象，其中图符间的连线也会同时进行缩放。最后，对绘制的逻辑图进行复杂的规则检查通过后，逻辑图中逻辑绘制区部分即可转换为中间代码生成嵌入式设备程序代码。
逻辑绘制区绘制的逻辑图后续会被转换为中间代码，最后用与生成嵌入式设备代码；静态绘制区负责系统组态，绘制系统中模块的外围信息，如模块外部输入、输出信息等；静态绘制区不会在后续的代码生成中使用。
进一步优化方案为，还包括操作工具，所述操作工具根据指令对图符、图符组或关系线进行动作操作，所述图符组为两个或两个以上图符及图符间连接关系组成的一个整体，所述动作操作包括但不限于：选择、移动或旋转。
逻辑绘制区和静态绘制区中的图符可以在操作工具的指令下在各自区域内任意移动，每个图符自身包含一个矩形区域，该区域用于绘制图符本身及其标签，标签可以在矩形区域内任意移动。另外，操作工具可以对每个图符进行旋转操作，可以对选中的两个或两个以上图符构成图符组进行图符组放入上下左右对齐、垂直分布、水平分布操作，可以设置图符标签及其他文本内容的字体。
进一步优化方案为，操作工具对图符或图符组进行动作操作时，图符或图符组上已存在关系线一起动作，并实时计算选择最优路径。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，同时具备系统设计和模块设计的逻辑图绘制区，引入了静态绘制区和逻辑绘制区的概念；将静态绘制区系统描述图符和逻辑绘制区算组态图符进行了统一；通过将两种组态方法结合在一起，提高了设计人员工作效率，节约了系统设计和运维成本；
2、本发明提供的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，在代码生成方面，将逻辑绘制区对模块的执行逻辑的描述独立出来，直接将核心部分生成逻辑代码，无需第三方组态工具，保障了代码生产过程的安全性、可控性；
3、本发明提供的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，生成逻辑代码时自动屏蔽静态绘制区逻辑，只转化逻辑绘制区中组态，减少不必要内存，提升设计人员的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为核电DCS算法组态逻辑图绘制系统结构示意图；
图2为基于核电DCS算法组态逻辑图绘制系统的逻辑图绘制流程图；
图3为算法组态逻辑图绘制过程示意图；
图4为逻辑组态实效图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
现有的核电DCS平台控制系统的设计过程中系统设计与模块设计分离、设计人员无法快速了解系统中各模块的具体功能及其与系统中的上下文关系，且目前行业内常用的第三方组态工具在代码生成过程中安全性、可控性无法得到保障，为解决现有技术的问题基于本发明方案提供下述实施例：
实施例1
如图1所示，一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，包括逻辑绘制区和静态绘制区，
所述逻辑绘制区负责算法组态，逻辑绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块的执行逻辑进行描述；
所述静态绘制区负责系统组态，静态绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块外围的执行逻辑进行描述；
逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符通过跨区域连接实现模块与模块外围的执行逻辑进行描述。
还包括接线区，所述接线区具有表征执行逻辑数据流的关系线，图符与图符之间通过关系线建立连接。
所述关系线有多种不同的线型，每种线型描述一种数据类型，数据类型包括：analog、binary、和mulriple。
逻辑绘制区包括：逻辑绘制框、基础图符和自定义图符；所述静态绘制区包括：静态绘制框、基础图符和自定义图符；
所述静态绘制框分布在逻辑绘制框四周，静态绘制框和逻辑绘制框相互独立并可自由调整大小；
所述基础图符包括多个表征特定功能块的图符；所述特定功能块为模块执行逻辑过程所需功能块或模块外围执行逻辑过程所需功能块；
所述自定义图符用于创建基础图符以外，表征功能块的图符。
所述图符包含一个矩形区域，矩形区域用于绘制图符本身及其标签，标签位于矩形区域内；
对于自定义图符需要设置图符标签及表征功能块的文本内容。
逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符进行跨区域连接前需通过连线规则检查；
连线规则检查的检查规则包括：
a.关系线两端的图符同时支持同一数据类型；
b.关系线两端的图符一个为输出功能图符，另一个为输入功能图符；
c.输出功能图符可连接多个输入功能图符，而输入功能图符只能连接一个输出功能图符。
跨区域连接过程为：
待连接的图符通过连线规则检查后，对应关系线以最优路径进行连接，当关系线之间存在公共段时自动生成连线交叉点。
还包括代码生成工具，所述代码生成工具将逻辑绘制区对模块的执行逻辑的描述转换为中间代码用于生成嵌入式设备代码。
还包括操作工具，所述操作工具根据指令对图符、图符组或关系线进行动作操作，所述图符组为两个或两个以上图符及图符间连接关系组成的一个整体，所述动作操作包括但不限于：选择、移动或旋转。
操作工具对图符或图符组进行动作操作时，图符或图符组上已存在关系线一起动作，并实时计算选择最优路径。
本实施例首先将逻辑图分为逻辑区和静态区，对应的系统中有逻辑绘制区和静态绘制区，
静态绘制框和逻辑绘制框相互独立并可自由调整大小，静态绘制框分布在逻辑绘制框四周，静态区和逻辑区严格隔离，相互独立，结合系统组态方法和算组态方法。逻辑绘制区负责算法组态，绘制模块的具体功能，通过基础图符、用户自定义图符及两者之间的连线，对模块的执行逻辑进行描述；逻辑区的描述后续会被转换为中间代码，最后用与生成嵌入式设备代码。而静态绘制框负责系统组态，绘制系统中模块的外围信息，如模块外部输入、输出信息等。静态绘制框的描述不会在后续的代码生成中使用。
该实施例已在安全级DCS系统上采用，该系统已经Center项目进行供货，本实施例通过图形化组态对DCS中嵌入式设备功能进行设计，提供了安全DCS相关的算法组态图符库，以及提供静态区对模块在系统中的上下文关系进行描述，大大提升了设计人员的工作效率，同时为核电仪控设备软件开发过程的安全可控提供帮助。
实施例2
逻辑图绘制流程图如图2所示，在逻辑绘制区或静态绘制区的基础图符中看需要的图符是否存在，若是则用操作工具将该图符放置在逻辑绘制框或静态绘制框内，若基础图符中无需要的图符就在自定义图符中创建所需图符，待所有所需图符放置好后，创建关系线来连接各图符，最后完成逻辑绘制区和静态绘制区的所有组态，自动屏蔽静态绘制区组态，只转化逻辑绘制区中组态为中间代码，结束绘制。
如图3所示，电DCS算法组态逻辑图绘制系统由逻辑绘制区和静态绘制区构成，静态绘制框分布在逻辑绘制框四周，静态绘制框和逻辑绘制框相互独立并可自由调整大小；
静态绘制框和逻辑绘制框中的矩形块代表一个功能块或I/O节点，即图符。矩形块间通过连线表示数据流，不同数据类型使用实现或虚线进行区分，静态绘制区和逻辑绘制区可进行跨区连线。
最终完成的逻辑组态实效图如图4所示，逻辑图可自由缩放，当缩放逻辑图时，采用实时重绘技术对图符进行重绘，使得图符被缩放时不会出现模糊、失真等现象，其中图符间的连线也会同时进行缩放。最后，对绘制的逻辑图进行复杂的规则检查，当检查通过后绘制的逻辑图中逻辑区部分将转换为中间代码，用于生成嵌入式设备程序代码。
在代码生成方面，将逻辑绘制区对模块的执行逻辑的描述独立出来，直接将核心部分生成逻辑代码，无需第三方组态工具，保障了代码生产过程的安全性、可控性；生成逻辑代码时自动屏蔽静态绘制区逻辑，只转化逻辑绘制区中组态，减少不必要内存，提升设计人员的工作效率。
在对图符进行关系线连接时，将通过算法判断连线两端数据类型是否匹配，根据数据类型自动设置连线的外观，以及自动计算出最优连线路径；
根据调整逻辑绘制区域大小，并自动调整两区域中图符的位置，在图符移动或删除时，连线位置和数量自动调整；
在进行算法组态逻辑的图符连接规则检查时，快速定位不符合连线规则的图符，并列出错误及警告等详细信息。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是ROM/RAM、磁碟、光盘等等。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，包括逻辑绘制区和静态绘制区，
所述逻辑绘制区负责算法组态，逻辑绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块的执行逻辑进行描述；
所述静态绘制区负责系统组态，静态绘制区通过图符及图符间的连接关系对模块外围的执行逻辑进行描述；
逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符通过跨区域连接实现模块与模块外围的执行逻辑进行描述。
2.根据权利要求1所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，还包括接线区，所述接线区具有表征执行逻辑数据流的关系线，图符与图符之间通过关系线建立连接。
3.根据权利要求2所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，所述关系线有多种不同的线型，每种线型描述一种数据类型，数据类型包括：analog、binary和mulriple。
4.根据权利要求3所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，逻辑绘制区包括：逻辑绘制框、基础图符和自定义图符；所述静态绘制区包括：静态绘制框、基础图符和自定义图符；
所述静态绘制框分布在逻辑绘制框四周，静态绘制框和逻辑绘制框相互独立并可自由调整大小；
所述基础图符包括多个表征特定功能块的图符；所述特定功能块为模块执行逻辑过程所需功能块或模块外围执行逻辑过程所需功能块；
所述自定义图符用于创建基础图符以外，表征功能块的图符。
5.根据权利要求4所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，所述图符包含一个矩形区域，矩形区域用于绘制图符本身及其标签，标签位于矩形区域内；
对于自定义图符需要设置图符标签及表征功能块的文本内容。
6.根据权利要求3所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，逻辑绘制区的图符与静态绘制区的图符进行跨区域连接前需通过连线规则检查；
连线规则检查的检查规则包括：
a.关系线两端的图符同时支持同一数据类型；
b.关系线两端的图符一个为输出功能图符，另一个为输入功能图符；
c.输出功能图符可连接多个输入功能图符，而输入功能图符只能连接一个输出功能图符。
7.根据权利要求6所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，跨区域连接过程为：
待连接的图符通过连线规则检查后，对应关系线以最优路径进行连接，当关系线之间存在公共段时自动生成连线交叉点。
8.根据权利要求1所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，还包括代码生成工具，所述代码生成工具将逻辑绘制区对模块的执行逻辑的描述转换为中间代码用于生成嵌入式设备代码。
9.根据权利要求4所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，还包括操作工具，所述操作工具根据指令对图符、图符组或关系线进行动作操作，所述图符组为两个或两个以上图符及图符间连接关系组成的一个整体，所述动作操作包括但不限于：选择、移动或旋转。
10.根据权利要求9所述的一种核电DCS算法组态逻辑图绘制系统，其特征在于，操作工具对图符或图符组进行动作操作时，图符或图符组上已存在关系线一起动作，并实时计算选择最优路径。
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