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iFix环境下Dynamos图符组件的开发

iFix环境下Dynamos图符组件的开发

2008/11/10 10:47:00

摘要:图库组件的开发对于工业自动化软件的功能实现、易用性以及可维护性方面具有重要的作用。目前,GE Fanuc公司提供的iFix环境中图库组件开发方法会造成每个画面在存储和运行中占用较大的空间,同时在图库的自动更新上存在困难。而美国Wonderware公司提出的智能符号SmartSymbol技术则灵活性不够。本文提出了一种iFix环境下采用面向对象的图库组件开发方法,成功解决了上述的问题。经过工程实践证明,采用这种方法不仅使人机界面中各种图符风格统一,而且提高了组态人员和项目实施人员的工作效率。
关键字:iFix软件;Dynamos图符组件;VBA程序
中图分类号:TP273+.5    文献标识码:B

1. 背景
       随着计算机应用技术的发展,工业自动化软件广泛地应用于工业生产现场,工业自动化软件系统包含有实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据库接口、对输入输出设备的驱动以及人机交互图形界面等内容,是工业自动化控制系统一个重要组成部分。
        在工业自动化软件的人机界面中,编程人员可采用拼图、搭积木和简单连线的方式构建人机交互界面。图符是可重复使用的动态对象或一组图形对象,而几个图符构成了图库。组态软件包含有一些设计开发图库,如各种模拟仪表、电动机、控制按钮等图符。编程人员也可以利用基本绘图工具自行设计图库和对象图符。对现场设备的启动和停止,阀门指令等均通过模拟现场图面上相应于对象的图符进行操作,同时生产过程中的各种状况下参数的变化,以及异常情况下的报警等也均通过人机界面软件反馈给操作人员,便于操作人员及时采取相应的措施。从而实现对现场设备和控制器等的操作和管理,这是组态软件的最大优点之一。它使编程和操作非常直观,易于让具有不同知识背景和水平的人员都能接受。由上述分析可以看出,评价一种组态软件优劣水平的一个重要标准就是:该种软件的设计图符的丰富性以及图库中图符的直观代表性。
       但是,我们应该看到,由于工业自动化软件是一种通用型的开发平台,并非针对某一个特殊的应用行业背景,也不可能包括全部工业应用领域的图符,如:发电行业,石油化工行业等就对图符的功能和操作习惯有着不同的要求。因此在实际的项目实施中通常必须对某一个应用领域以及客户的特殊要求自行设计开发出一套图符,构成图库,从而能够反复地使用。采用这种方法有以下几点好处:
(1) 图符封装了动画显示,操作等较复杂的功能,最大限度降低对界面组态人员、工程实施人员以及最终用户编程能力的要求。
(2) 图符使用以及部署方便,降低测试、部署以及时间,节约成本。
(3) 图符是可重用的模板图库,因此可以将整个工程图形界面标准化。
因此,对用户开发图符的拓展能力也是评价自动化软件的一个标准。

2. 主流自动化软件对图符功能的实现
       GE Fanuc公司的iFix软件和Wonderware公司的InTouch软件是目前世界上处于统治地位的工业自动化软件,在行业中技术一直处于世界最领先的行列。这两家公司针对用户图符的开发和部署提出了各自的解决方案。
2.1 GE Fanuc公司的iFix软件的解决方法
       iFix是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件,已有超过300000套以上的软件在全球运行。iFix提供了一个性能优越的设计开发平台,提供了丰富的面向生产流程的动态图符和画图部件,同时内嵌了VBA脚本的功能。这样的平台能够保证生产流程的画面设计过程变得十分简单和高效。对于用户自己开发特定应用场合下的复杂图符,GE Fanuc公司在其全球技术站点(Global Care)上提供的方法是通过VBA编程方式对动态图符进行功能扩充,然后将图符存放在图库目录下,用户需要时只要通过鼠标的拖曳,将图符从图库中放置到画面中需要的位置,同时进行简单的配置就可以。虽然这种方法通过VBA嵌入编程以及配置窗体的方式解决了图符的开发和配置,但是这种方法产生两个问题:
(1) 如果一幅监控画面中包含有各种不同类型的操作和显示图符,那么这个画面中就会保存多种类型图符的配置窗体。通常一个工程项目中有许多幅监控画面,这些重复的图符以及配置窗体就会占用存储空间,同时在自动化软件运行时会影响到监控画面的响应速度。
(2) 如果在图库使用过程中需要修改功能或者发现错误需要更改时,在图符的同步更新上存在困难。开发人员必须逐一打开用到这些图符的画面,然后再重新对图符进行引用以使新的更改生效。对于图符在许多监控画面中引用的情况,图符的更改成为开发人员的“噩梦”。
2.2 Wonderware公司的InTouch软件的解决方案
       Wonderware公司的InTouch 软件的9.0 版本以创新的智能符号-SmartSymbol技术为特点,将面向对象技术与InTouch图形相集成,并将它们转化为可复用的模板。在一个智能符号实例被部署后,如果用户需要改变一个实例只需更改智能符号模板,这个改变就会自动应用到所有应用程序及用了智能符号实例的每一个窗口。这使得升级和更改应用程序变得快速和简单。智能符号标志着一个应用程序中的图形元素创建、部署和更改的巨大进步。使用智能符号管理器,应用程序的开发人员可以创建图形模板,可以与ArchestrA Objects、就地的InTouch标记和远程引用的InTouch 标记连接。这些符号模板存储在智能符号库里,通过选择和调用它们到InTouch窗口来进行实例化。通过鼠标右键,InTouch 窗口中的任何图形都可以转换成一个智能符号。此外,智能符号库可以导出给其它的应用和工厂,这样以来,可以使公司图形界面标准化。但是由于软件架构上与GE iFix不一样,InTouch软件SmartSymbol中用户编程的支持不如iFix软件灵活,在一定程度上限制了SmartSymbol应用于更加复杂的工程应用场合。
2.3 基于面向对象的图符组件开发方法
        通过总结和分析iFix软件和InTouch软件中对于图符的开发方法以及各自的特点,我们提出了一种基于iFix开发平台下面向对象的图符组件开发方法,采用图符元素和配置窗体代码相分离的办法,成功解决了开发中的难点,使开发出的图符同时具有iFix以及InTouch环境下的优点,克服了缺点。其开发解决方法具体如下:
(1) 使用提供的作图工具画出需要设计的图符的外观,这时的图符没有任何动态的显示,也不会响应任何操作而触发事件。在图符外观设计过程中注意图符中每个元件以及图符组件应该符合的一定的命名规则,应清晰明了,不要使用系统缺省的命名。比如在工业生产流程中用于数值显示的图符组件有许多种类型,有的只有显示,有的既要显示也要有报警提示功能,有的还要带点的注释和描述等,因此可以将不同类型的数值显示分别命名为DigiDispA1,DigiDispB1,DigiDispC1等。符合现场实际使用习惯的图符外观设计以及良好的命名习惯是成功的第一步。

(2) 图符配置窗体的设计,这一步骤是程序员实现设计图符功能的关键。所有的动态显示功能,如生产流程参数的变化显示的数值也随之变化的功能,数值超过一定范围颜色变化以引起注意以及鼠标单击后图符操作窗体的弹出等均在这里实现。它封装图符的属性,方法以及消息的响应。其中用到的图符的初始化以及部分属性设置和读取的部分源代码如下图1所示。应该注意是,图符配置窗体应该放在全局工程如:project user或者project plugandsolve中,这样全部的工程画面文件均可以访问到,而iFix公司提供的方案是将配置放置在单个画面中,从而引起了画面尺寸以及更新的问题。而放置在全局工程中就可以避免这种情况。


图1:配置窗体中源代码开发的范例
(3) 由于配置窗体放置在全局工程中,因此在调用配置窗体以及图符响应事件上应该添加响应的代码。主要是根据图符组件名通过上面的InitializeDynamo方法调用和初始化图符。
       通过以上三个基本的开发步骤,再加上设计人员的行业背景知识和编程,一套美观和专业的图符就开发出来了。开发出的图符组件脱离了iFix软件自带的配置方式,取而代之的是符合实际项目需要的用户定制窗体,图符既可以是只有简单动画的图符,也可以是具有复杂、强大功能的图符,比如运行时响应鼠标单击事件弹出对应的操作窗体的图符,组态过程自动完成需要的VBA脚本,无需专业人员编写对应的VBA代码。图2就是开发出来的一套图库,以及用图库中的图符开发出来的一张流程画面的例子。
 


图2:图库和图符配置窗体以及使用图库中的图符开发出的流程界面
       虽然开发图符一次性投入的时间和精力是较多的,但是对于使用者来说是非常方便的,过去需要由自动化软件组态工程师通过作图,链接,编写脚本程序才能完成的复杂工作,现在只要普通的工程人员就可以完成。这些对于工程实施中人员成本,作业效率以及设计的标准化是大有裨益的。

3. 结论
         图符元素和配置窗体实现代

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