MACSV DCS 翻譯型仿真軟件的開發(fā)

　　MACSVDCS翻譯型仿真軟件的開發(fā)
　　
　　1虛擬DCS
　　
　　虛擬DCS將DCS的組態(tài)數(shù)據(jù)直接輸入仿真機或者轉(zhuǎn)換至仿真機能夠識別的格式,使其能夠模擬DCS分散處理單元（DPU）的計算功能.
　　
　　翻譯型仿真機通過編程實現(xiàn)DCS到仿真平臺的自動轉(zhuǎn)換,使仿真機脫離DCS的軟、硬件系統(tǒng),在通用計算機環(huán)境下再現(xiàn)DCS的邏輯和畫面組態(tài),包括邏輯組態(tài)和操作畫面的轉(zhuǎn)換.
　　
　　2邏輯組態(tài)的轉(zhuǎn)換
　　
　　DCOSE仿真支撐平臺采用MicrosoftVisio作為建模平臺，因此該轉(zhuǎn)換過程主要將DCS的邏輯組態(tài)移植到Visio上，生成相應(yīng)的虛擬DPU。轉(zhuǎn)換分為功能塊模具的整理、控制算法的實現(xiàn)、組態(tài)文件的翻譯和虛DPU的加載運行4個部分。
　　
　　2.1功能塊模具的整理
　　
　　通常，DCS的邏輯組態(tài)以控制算法模塊為zui小組態(tài)單元，為了在Visio上重現(xiàn)與DCS組態(tài)基本一致的控制邏輯，采用的模塊必須與DCS模塊具有*一致的外部特征，包括端口名稱、數(shù)量、各參數(shù)默認(rèn)值等。依據(jù)基本算法模塊說明整理、生成固定格式的算法資源XLML文件（圖1），并通過DCOSE模塊轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)為Visio模具。該文件定義了各模塊端口及系數(shù)的名稱、類型、默認(rèn)值等，并提供端口與仿真平臺數(shù)據(jù)類型的綁定信息，以備控制算法使用。　　2.2控制算法的實現(xiàn)
　　
　　控制算法的實現(xiàn)主要通過對功能塊說明文檔的研究,根據(jù)產(chǎn)生的XML文件，使用MicrosoftVisualC++編寫相應(yīng)的代碼，實現(xiàn)各功能塊的功能，并編譯生成算法動態(tài)鏈接庫DLL文件，供仿真平臺調(diào)用。
　　
　　2.3組態(tài)文件的翻譯
　　
　　MACSVDCS采用CoDeSys環(huán)境進行組態(tài)，通過組態(tài)環(huán)境從DPU中導(dǎo)出，成為獨立文本格式的EXP文件。翻譯程序以EXP文本文件為數(shù)據(jù)源，讀取各功能塊的名稱、類型、位置、調(diào)用順序、輸人輸出的連接關(guān)系、系數(shù)的默認(rèn)值等信息，并將讀取的信息分類后通過VisioSDK自動生成相應(yīng)的Visio文件，從而形成與DCS邏輯組態(tài)*一致的邏輯關(guān)系。在此過程中，根據(jù)源文件中給出的標(biāo)簽名.將所有模塊所需的數(shù)據(jù)點添加至DCOSE數(shù)據(jù)庫中，作為仿真運行實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源。
　　
　　MACSVDCS允許組合模塊（將幾個模塊連接成組）構(gòu)成功能更加復(fù)雜的自定義算法模塊，即宏模塊。對于宏的處理，以往通過對宏內(nèi)部的邏輯運行機制的理解，采用手工方法構(gòu)建相應(yīng)的基本模塊來實現(xiàn)算法。此種方式一旦宏內(nèi)部的邏輯發(fā)生改變，必須重新封裝相應(yīng)的模塊并更新算法。
　　
　　在翻譯程序中，實現(xiàn)了對宏模塊的自動轉(zhuǎn)換，即在翻譯過程中根據(jù)源文件中宏模塊實例的信息，將該宏模塊內(nèi)部所有的模塊統(tǒng)一實例化，并在zui終的調(diào)用序列中將該宏模塊所對應(yīng)的邏輯替換至其所在的邏輯頁面，以實現(xiàn)宏模塊的運算功能。
　　
　　2.4虛擬DPU的加載運行
　　
　　通過在周期內(nèi)順序調(diào)用一系列算法模塊實現(xiàn)MACSVDCS的虛擬DPU運行（圖2）。使用DCOSE仿真平臺提供的自動化建模輔助工具（Cambench），從轉(zhuǎn)換的VSD文件中提取相關(guān)模塊信息，建立可由DCOSE加載運行算法調(diào)用的序列文件（RTE）。該文件按照VSD內(nèi)的模塊順序儲存相應(yīng)的算法調(diào)用入口列表，并依次存儲各算法所調(diào)用的參數(shù)（實時數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)數(shù)據(jù)點的偏移量）列表。RTE文件可在教練員站直接加載并運行，DCOSE提供了線程和進程2種RTE文件的執(zhí)行模式。采用線程模式運行的虛擬DPU將由仿真平臺實時引擎（RTSrv）統(tǒng)一調(diào)配和管理；采用進程模式運行的虛擬DPU各自擁有獨立的進程，互不干擾。　　
　　通常，虛擬DCS運行需要在同一個周期內(nèi)完成所有虛擬DPU算法的執(zhí)行，因此運行虛擬DPU的主機應(yīng)具有主頻為2.8GHz以上的Pentium處理器和容量為2G以上的內(nèi)存。
　　
　　3邏輯畫面的轉(zhuǎn)換
　　
　　為了取得與MACSVDCS—致的操作畫面，將各種操作畫面圖形文件轉(zhuǎn)換生成SVG圖形文件，并由擴展SVG圖元屬性描述，其部分屬性有visible（通過變量控制圖元的顯示及隱藏）、dynamic-fill（動態(tài)填充，通過變量控制圖元填充顏色的變化）、dynamic-fill-value（動態(tài)填充的1種或多種顏色，由動態(tài)填充的函數(shù)值選取顏色）、text-value（動態(tài)文本顯示，對應(yīng)于文字動態(tài)特性，將文字轉(zhuǎn)換為實時數(shù)據(jù)庫點值或時間）、text-value-format（動態(tài)文本顯示格式）。
　　
　　為了定義數(shù)據(jù)源，同時自定義了variable（變量定義）和婦女ction（函數(shù)定義）2個關(guān)鍵字。variable通過name、type、size等屬性描述變量的名稱、類型和長度；function通過expression、type等屬性，描述函數(shù)的表達式和返回值類型等。結(jié)合動態(tài)屬性和變量、函數(shù)定義就可以描述圖形的動態(tài)屬性。
　　
　　3.1文件解析
　　
　　不同DCS生成的圖形文件格式會有較大的差別，但所包含的有效信息基本致，即包含靜態(tài)圖元及其動態(tài)特性。MACSVDCS的文件總體結(jié)構(gòu)由文件頭和多個圖元信息組成，其中圖元信息包括靜態(tài)、動態(tài)、交互和圖元個性等信息。
　　
　　靜態(tài)圖元由點、直線、圓、橢圓、多邊形、多折線等基本幾何形狀組成，每種幾何形狀附帶顏色、填充等屬性。圖元動態(tài)特性分為動態(tài)和交互2種特性。動態(tài)特性包括顯示隱藏、閃爍、縮放、平移、填充、變色、文字等影響圖元的特性；交互特性為推出窗口、Tip顯示、切換底圖、增減值等影響整個畫面的特性。
　　
　　3.2畫面文件的翻譯
　　
　　面向?qū)ο髽?gòu)建文件類、圖元類、動態(tài)類、交互類4個對象。其中，文件類定義1個STL容器，以存儲多個圖元類對象，與此類似每個圖元對象均有2個STL容器分別存儲動態(tài)類和交互類對象。采用多態(tài)共有繼承的編程方法使各圖元、動態(tài)和交互特性分別繼承其父類。由于圖元、動態(tài)和交互特性的基類與其派生類的關(guān)系大致相同，因此以圖元類為例，給出圖元類與派生類的泛化關(guān)系（圖3）。　　
　　將文件的各圖元信息讀人并分類后，根據(jù)SVG形文件格式的特點，將信息寫成相對應(yīng)的節(jié)點屬性，矩形圖元的靜態(tài)特性主要有左上點及下點坐標(biāo)、封閉區(qū)域特征等。對于創(chuàng)建矩形對象（rect）節(jié)點的左上點坐標(biāo)、寬、髙、填充屬性，寬、高屬性可以直接由坐標(biāo)計算，填充屬性則根據(jù)封閉區(qū)域特征的填充方式及填充顏色等信息確定。
　　　　
　　X1、X2的下標(biāo)值越小優(yōu)先級越高。當(dāng)X1值非0時，函數(shù)值為1；當(dāng)且僅當(dāng)X1為0，即zui高優(yōu)先級的件條不滿足吋，再考慮X2的顏色變化。
　　
　　當(dāng)根據(jù)文本文件解析處理組合圖元中的各個子圖元的動態(tài)特性時，子圖元的動態(tài)信息有時會統(tǒng)一存儲于組合圖元的圖元共性庫中。為了減少SVG圖形文件的擴充屬性，便于二次開發(fā)，將組合圖元分解成多個子圖元，子圖元繼承組合圖元的動態(tài)特性。處理含有條件屬性的動態(tài)特性時要增加相應(yīng)的函數(shù)定義方法。為了避免函數(shù)重復(fù)定義，首先定義組合圖元的優(yōu)先級高于各子圖元的優(yōu)先級，再分別處理組合圖元的動態(tài)特性,并將處理后的各動態(tài)信息分別存人組合類庫，后在圖元基類庫中定義1個組合類指針（僅對組合圖元內(nèi)的子圖元有效），當(dāng)圖元的組合指針值非零時復(fù)制指針的動態(tài)信息，并將其添加到子圖元的動態(tài)庫今圖元交互特性處理方法同上。
　　
　　組合圖元的變色特性較為復(fù)雜，組合圖元通過各個子圖元的顏色差異產(chǎn)生立體感。根據(jù)紅、綠、藍(lán)3種色彩的分布，提取變色特性的R、G、B3個顏色變量，對各子圖元的本色進行處理：顏色變量為0時，濾除本色對應(yīng)的顏色值；顏色變量為255時，對本色中相應(yīng)的顏色值不做變換；顏色變量為其它值時，與255相除得到比例值后，對本色中相應(yīng)的顏色值按比例降低。
　　
　　3.3操作員站的仿真
　　
　　將MACSVDCS操作畫面轉(zhuǎn)換為DCOSE：可處理的動態(tài)圖形文件。將仿真平臺操作員站的圖源路徑設(shè)定為轉(zhuǎn)換后的圖形所在目錄，并首張操作畫面名稱，即可自動實現(xiàn)操作員站的仿真。由于翻譯過程必須建立在原始両面資料完備的基礎(chǔ)上，即虛擬DCS翻譯范圍局限于具有原始文件的DCS操作閫面。對DCS中無文件支持的滾動報警、事件順序記錄（SOE）等功能采用DCOSE仿真平臺提供的對應(yīng)功能。