風(fēng)電場(chǎng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用研究

1 引言

　　所謂的組態(tài)(configuration)技術(shù)就是對(duì)于不同但類似的應(yīng)用對(duì)象不需要重新設(shè)計(jì)和編程，只需根據(jù)系統(tǒng)分析，應(yīng)用面向過程的組態(tài)工具(軟件包)進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置和定義或編寫簡(jiǎn)單的組態(tài)語(yǔ)言，即可設(shè)計(jì)完成一個(gè)特定功能的新系統(tǒng)或修改系統(tǒng)的功能。

　　風(fēng)電場(chǎng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)是用來對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)所需查看的風(fēng)機(jī)的具體信息進(jìn)行監(jiān)視的系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今世界新能源開發(fā)中技術(shù)最成熟、最具有大規(guī)模和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。隨著風(fēng)場(chǎng)個(gè)數(shù)的增加，單個(gè)風(fēng)場(chǎng)裝機(jī)容量的增加，對(duì)風(fēng)場(chǎng)內(nèi)每個(gè)風(fēng)機(jī)的控制和管理的難度也在增加，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求，此時(shí)就需要一種軟件，它是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具，組態(tài)軟件就應(yīng)運(yùn)而生。

　　本文在調(diào)研了風(fēng)電場(chǎng)的基本信息的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于風(fēng)電場(chǎng)的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)軟件，運(yùn)行時(shí)軟件是用來還原組態(tài)成品的軟件，將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的討論。

2 軟件開發(fā)

　　2.1 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)時(shí)與運(yùn)行時(shí)

　　組態(tài)軟件可以分為兩部分實(shí)現(xiàn)，分別是設(shè)計(jì)時(shí)和運(yùn)行時(shí)。運(yùn)行時(shí)將解析由設(shè)計(jì)時(shí)所生成的中間文件以及組態(tài)資源文件，等同于商品化工控組態(tài)軟件的目標(biāo)執(zhí)行文件。本文主要研究運(yùn)行時(shí)軟件的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。

　　界面組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，等同于界面組態(tài)開發(fā)環(huán)境，組態(tài)制作人員設(shè)計(jì)具體組態(tài)界面的開發(fā)環(huán)境，開發(fā)環(huán)境生成 .xml組態(tài)描述文件(中間文件)，以及組態(tài)資源文件(xap，其中包含組態(tài)描述文件))和運(yùn)行時(shí)。如圖1所示。

圖1 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2 組態(tài)軟件開發(fā)原理

　　在分析風(fēng)場(chǎng)具體信息的基礎(chǔ)上，為了使用于遠(yuǎn)程監(jiān)控組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)得以實(shí)現(xiàn)，在visual2008/c#平臺(tái)上建立了puremvc框架，從而使得在實(shí)際的開發(fā)過程中可以靈活的處理各種信息。puremvc是基于模型、視圖和控制器mvc模式的一種輕量級(jí)的應(yīng)用框架，它對(duì)外的接口是facade，由facade來組織整個(gè)應(yīng)用，其命名規(guī)范也顯而易見，可以望文生義。其中controller，model，view是管理icommand，iproxy，imediator的容器，而icommand，iproxy，imediator是應(yīng)用系統(tǒng)要擴(kuò)展的mvc各層的接口。

　　組態(tài)制作人員通過組態(tài)界面設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)出需要查看的風(fēng)機(jī)以及具體信息，通過設(shè)計(jì)時(shí)軟件生成相應(yīng)的xap包，運(yùn)行時(shí)將該xap包還原成制作人員配置的界面并將數(shù)據(jù)綁定到相應(yīng)的控件，從而將完整的界面呈現(xiàn)給用戶。

　　由設(shè)計(jì)時(shí)所生成的xap包內(nèi)包含運(yùn)行時(shí)所需要的資源文件，但運(yùn)行時(shí)還是針對(duì)xap包中的.xml文件進(jìn)行還原。控制器主要是用于發(fā)送各種命令，用來傳遞信息，而模型主要是執(zhí)行控制器所發(fā)送的各種命令，以及對(duì)各種信息進(jìn)行解析和處理。在該軟件中針對(duì).xml文件中涉及的各種控件的事件的處理都集成在上圖所示的事件中。公共基類用于將模型中處理后的各種數(shù)據(jù)與信息傳給繼承于它的各種控件，從而使設(shè)計(jì)時(shí)的界面得以還原。組態(tài)運(yùn)行時(shí)(還原)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 組態(tài)運(yùn)行時(shí)軟件結(jié)構(gòu)圖

2.3 xml文件形式

　　由設(shè)計(jì)時(shí)所生成的xap包中包含了組態(tài)描述文件即config.xml文件，該文件包括了組態(tài)設(shè)計(jì)人員所布置的各種控件的基本信息。以一條表示一個(gè)風(fēng)機(jī)控件信息為例：

　　設(shè)計(jì)時(shí)將生成的該風(fēng)機(jī)控件的基本信息放在該條.xml文件的節(jié)點(diǎn)中，該節(jié)點(diǎn)又具有多條屬性(此例中指包含了一些基本屬性，開發(fā)人員可以根據(jù)需要對(duì)屬性進(jìn)行添加)，用于表示該風(fēng)機(jī)控件的各種信息，運(yùn)行時(shí)通過解析這些節(jié)點(diǎn)及其相應(yīng)屬性從而將風(fēng)機(jī)控件顯示在指定的界面上。

　　2.4 控制器塊的功能

　　控制器塊主要功能是發(fā)送命令和傳遞各種信息。例如：控制器塊通過發(fā)送開始命令將xap包的的相對(duì)路徑傳送給xml文件處理代理，同時(shí)，文件讀取命令通知文件流獲取代理，準(zhǔn)備獲取經(jīng)xml文件處理代理處理后的文件流，數(shù)據(jù)流創(chuàng)建命令通知數(shù)據(jù)處理代理準(zhǔn)備處理文件流中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

　　控制器塊控制著整個(gè)軟件的各種行為，它傳遞的信息僅僅是一些整體的，未經(jīng)過解析的信息，而對(duì)具體信息的解析還需要交給模型塊來處理。

2.5 模型塊的功能

　　模型塊包含了許多用于處理各種數(shù)據(jù)的代理類。以數(shù)據(jù)處理代理為例，它將處理經(jīng)過xml文件處理代理處理后的文件流，提取該文件流中的各種信息，以合適的，自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)下來，以便在創(chuàng)建每一個(gè)控件時(shí)可以根據(jù)自身的信息對(duì)其在界面上的位置，顏色等多種屬性進(jìn)行準(zhǔn)確的還原。例如可以通過如下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類來存儲(chǔ)一條xml節(jié)點(diǎn)中的信息，如圖3所示。

圖3 xml文件數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)處理代理通過實(shí)例化block　dmo類，調(diào)用該類中的與xml文件各個(gè)節(jié)點(diǎn)屬性對(duì)應(yīng)的屬性來儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)中各個(gè)屬性的值。而將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以后就要將存儲(chǔ)的信息還原在界面上，如圖4所示。

圖4 運(yùn)行時(shí)界面還原過程

數(shù)據(jù)處理代理首先調(diào)用自身的pasedata方法，利用blockdmo類將各個(gè)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)以blockdmo為存儲(chǔ)類型的堆棧中。再通過blockdmocreat方法，遍歷各個(gè)blockdmo類型的數(shù)據(jù)，通過blockdmo自身的creat方法將自身創(chuàng)建出來。這個(gè)創(chuàng)建過程實(shí)質(zhì)上是：blockdmo通過調(diào)用公共基類，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳遞給繼承于公共基類的相應(yīng)控件類，于是，這些控件類便可以利用傳入的blockdmo中的相應(yīng)數(shù)據(jù)將自己給創(chuàng)建并顯示出來，同時(shí)將采集到的每臺(tái)風(fēng)機(jī)所需要的各種數(shù)據(jù)綁定到.xml文件中所指定的演示這些數(shù)據(jù)的各個(gè)控件上。

3 風(fēng)電場(chǎng)組態(tài)應(yīng)用

　　首先，可以由設(shè)計(jì)時(shí)生成一個(gè)xap包，該包內(nèi)包含用戶需要查看的各種信息和資源，設(shè)計(jì)時(shí)接到這個(gè)xap包后，最主要的是解析該包中的.xml文件，充分利用.xml文件中的信息還原出用戶所需要利用哪種控件查看哪種信息，創(chuàng)建出相應(yīng)控件，并對(duì)其所要顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。主要流程如圖5所示。

圖5 整體框架流程圖

由設(shè)計(jì)時(shí)生成的文件如圖6所示。

圖6

由設(shè)計(jì)時(shí)提供的文件中不僅有一個(gè)單獨(dú)的config.xml文件，在xap包中也包含了同樣一個(gè).xml文件以便運(yùn)行時(shí)進(jìn)行查看和解析。由運(yùn)行時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)生成的文件進(jìn)行解析過后還原出的界面分別如圖7、圖8所示。

圖7 運(yùn)行時(shí)還原風(fēng)場(chǎng)全景圖界面

圖8 運(yùn)行時(shí)還原風(fēng)場(chǎng)詳細(xì)圖界面

4 結(jié)束語(yǔ)

組態(tài)軟件通過靈活的組態(tài)方式，以“搭積木式”的方式靈活配置、組合各功能模塊，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。本文基于這種思想，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)運(yùn)行時(shí)界面的還原，并將其運(yùn)用到風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)，使用戶可以方便的查看風(fēng)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息。