一种保护装置和控制装置的可视化开发方法及系统与流程

本发明属于电力系统自动化和工业自动控制领域，尤其涉及一种保护装置和控制装置的可视化开发方法及系统。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术如下：

变电站是电力系统运行的枢纽节点，对其安全可靠性有很高的要求，保护测控装置作为变电站二次设备重要组成部分，是电网及变电站一次设备安全稳定运行的基础。

随着智能电网建设的不断深入，用户对保护测控装置不仅仅提出了继电保护及测控功能的要求，还提出了控制闭锁逻辑、顺序化操作等扩展功能的要求。甚至在某些应用环境下，保护测控装置还应具备现场可编程功能的能力，以便适应特殊应用环境下的某些特定功能的需求。

目前通常使用的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，开发人员要有很强的计算机语言的编程能力，同时具备电力系统或控制系统等专业知识，对开发人员知识结构的要求比较全面。这样开发人员要顾全各个方面的内容，难免精力分散，不能专注于自己擅长的领域。另外企业为了培养各方面的能力都较强的开发人员，需要花费时间成本、财力成本、管理成本等。

目前通常使用的保护测控装置开发方法，保护测控装置开发完成后装置所能完成的功能完全定型，当根据需要增加功能时需要，需要修改程序代码，并重新编译，不能动态的增加所需功能，对于应用带来不便。

目前通常使用的保护测控装置开发方法，当多人协同开发时，不同模块之间由人为原因导致的数据关联错误等，并且也缺少有效的校验方式，无法保证其正确性，可能给产品带来人为的隐患。

目前通常使用的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，开发完成后装置功能已定型，不具备灵活的控制逻辑、顺序操作等扩展功能的实现能力，更不具备现场可编程功能的能力。

虽然目前也有可视化开发方法，但是通常这些可视化开发工具生成的文件为计算机语言的程序代码，当通过编译器编译生成目标文件后其功能也定型，因此这些可视化开发方法比常规的基于计算机语言的开发方法是一个伟大的创新，但是同基于计算机语言的开发方法不具备二次开发能力。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)对保护测控装置的开发人员的计算机编程能力和专业知识的要求均较高，开发人员精力分散，不能专注于自己擅长的领域；

(2)目前通常使用的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，不能根据需求动态的增加功能，给产品应用带来不便。

(3)目前通常使用的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，当多人协同开发时容易引起由人为原因导致的数据关联错误等，并且也缺少有效的校验方式，无法保证其正确性，可能给产品带来人为的隐患。

(4)目前的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，开发完成后装置功能已定型，不具备灵活的控制逻辑、顺序操作等扩展功能的实现能力，更不具备现场可编程功能的能力。

解决上述技术问题的难度和意义：

保护测控装置的开发人员不需要具备计算机编程能力，只需要专注于擅长的电力系统或工业控制等领域的专业能力上，能更可靠的保证产品业务逻辑的正确性。

解决了目前保护测控装置和工业自动控制装置的可视化开发和多任务调度等问题，可下装多个功能配置描述文件到保护测控装置和工业控制装置中同时运行，可实现对不同需求的功能控制，使得保护测控装置和工业控制装置具备二次开发能力和现场可编程功能的能力，能动态的增加所需功能，使其更能适应现场运行环境

同时产品开发时可对功能进行分块，分别进行开发，功能分区更明确、更清晰，提高了产品开发效率，产品能快速投入市场，提高产品适应市场的能力。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种保护装置和控制装置的可视化开发方法及系统。

本发明是这样实现的，一种保护装置和控制装置的可视化开发方法，包括运行与pc机的资源库和元件库的可视化开发工具、功能的可视化组态工具、功能配置描述文件、解析并运行配置文件的保护测控装置和工业控制装置，该开发方法包括以下步骤：

通过元件库可视化开发工具开发元件库，该元件库与具体装置无关，所有装置可统一使用元件库(或也可以为某一类的装置定制元件库)，该元件库的元件与运行在保护测控装置与工业控制装置中的元件完全一一对应。元件库中包含各类元件，包括：定时器等时序元件；触发器、与门、或门、异或门等逻辑元件；比较器、复压、方向、计算等功能元件等。

通过资源库可视化开发工具开发资源库，资源库与具体装置的硬件资源和所需功能需求相关，通常一种应用或功能开发一种资源库。硬件相关内容包括开入、开出、采样值等；与功能需求相关内容包括设备参数、定值、控制字、软压板、硬压板、模拟量、事件、告警、定时器、变量等。

根据保护功能要求和工业控制功能要求，通过可视化开发工具，以预先配置的资源库和元件库为输入，通过各类元件和资源搭建功能需求设计图，设计图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

可视化开发工具对设计图进行校验检查，输出功能配置描述文件。根据控制功能需要可独立搭建多个设计图生成多个功能配置描述文件。功能配置描述文件，是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

保护测控装置和工业自动控制装置中运行功能配置描述文件的解析并运行的服务，可实现对多个功能配置描述文件的解析和运行。功能配置描述文件下装到保护测控装置和工业自动控制装置中，保护测控装置和工业自动控制装置解析该功能配置描述文件，并逐步执行描述文件中包含的各种元件，达到实现所需功能的目的。

本发明另一目的在于提供一种保护装置和控制装置的可视化开发计算机程序，所述保护装置和控制装置的可视化开发计算机程序实现所述的保护装置和控制装置的可视化开发方法。

本发明另一目的在于提供一种终端，所述终端至少搭载实现所述保护装置和控制装置的可视化开发方法的控制器。

本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的保护装置和控制装置的可视化开发方法。

本发明另一目的在于提供一种实现所述保护装置和控制装置的可视化开发方法的保护装置和控制装置的可视化开发控制系统。

本发明另一目的在于提供一种实现所述保护装置和控制装置的可视化开发方法的电力系统自动化和工业自动控制设备。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

保护测控装置的开发人员不需要具备计算机编程能力，只需要专注于擅长的电力系统或工业控制等领域的专业能力上，能更可靠的保证产品业务逻辑的正确性。

解决了目前保护测控装置和工业自动控制装置的可视化开发和多任务调度等问题，可下装多个功能配置描述文件到保护测控装置和工业控制装置中同时运行，可实现对不同需求的功能控制，使得保护测控装置和工业控制装置具备二次开发能力和现场可编程功能的能力，能动态的增加所需功能，使其更能适应现场运行环境

同时产品开发时可对功能进行分块，分别进行开发，功能分区更明确、更清晰，提高了产品开发效率，产品能快速投入市场，提高产品适应市场的能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的装置可视化开发方法流程图。

图2是本发明实施例提供的可视化开发工具通过资源和元件搭建的原理图

图3是本发明实施例提供的功能配置描述文件的结构属性图。

图4是本发明实施例提供的功能配置描述文件中文件信息描述区的结构属性图。

图5是本发明实施例提供的功能配置描述文件中资源描述区的结构属性图。

图6是本发明实施例提供的功能配置描述文件中逻辑描述区的结构属性图。

图7是本发明所述的装置中功能配置描述文件进行注册和运行的流程图。

图8是本发明实施例提供的装置中功能配置描述文件进行注册的详细流程图。

图9是本发明实施例提供的装置中功能配置描述文件解析并运行的详细流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前通常使用的基于计算机语言的保护测控装置的开发方法，开发完成后装置功能已定型，不具备灵活的控制逻辑、顺序操作等扩展功能的实现能力，更不具备现场可编程功能的能力。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的装置可视化开发方法，包括：

运行于pc机上的可视化开发工具，包括资源库和元件库可视化开发工具和功能或应用可视化开发工具；

通过可视化资源库和元件库可视化开发工具生成的资源库和元件库；

通过功能或应用可视化开发工具生成的功能配置描述文件；

解析并运行功能配置描述文件的保护测控装置和工业自动控制装置；

可下装多个功能配置描述文件到保护测控装置和工业自动控制装置中同时运行，可同时完成不同需求的功能控制；

产品开发时可对功能进行分块，分别进行开发，功能分区更明确、更清晰，提高了产品开发效率。

具体包括以下步骤：

1)通过元件库可视化开发工具开发元件库，该元件库与具体装置无关，所有装置公用的元件库(或也可以为某一类的装置定制元件库)，该元件库中的元件与运行在保护测控装置与工业控制装置中的元件完全一一对应。

2)通过资源库可视化开发工具开发资源库，资源库与具体装置的硬件资源和所需功能需求相关，通常一种应用或功能开发一种资源库。

3)根据保护功能要求和工业控制要求，通过可视化开发工具应用预先配置的资源库以及元件库搭建功能需求设计图，设计图包含计算和逻辑以及控制输出等方面内容。

4)可视化开发工具对设计图进行校验检查，输出功能配置描述文件。

5)根据控制功能需要可独立搭建多个设计图生成多个功能配置描述文件。

6)功能配置描述文件下装到保护测控装置和工业自动控制装置中，保护测控装置和工业自动控制装置解析该功能配置描述文件，并逐步执行描述文件中包含的各种元件，达到实现所需功能的目的。

作为本发明优选实施例，所述的资源库，与具体装置的硬件资源和所开发的功能需求资源相关：硬件相关内容包括开入、开出、采样值等；与功能需求相关内容包括设备参数、定值、控制字、软压板、硬压板、模拟量、事件、告警、定时器、变量等。

作为本发明优选实施例，所述的元件库，与具体装置无关，所有装置可统一使用元件库(也可为某一类装置单独定制元件库)，元件库中包含各类元件，包括：定时器等时序元件；触发器、与门、或门、异或门等逻辑元件；比较器、复压、方向、计算等功能元件等。

作为本发明优选实施例，所述的功能可视化开发工具，以资源库和元件库为输入，根据待开发的功能需求，通过各类元件和资源搭建计算和逻辑的设计图，设计图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。

作为本发明优选实施例，所述的功能配置描述文件，是由功能可视化开发工具生成，是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

作为本发明优选实施例，所述的保护测控装置和工业自动控制装置，装置中运行功能配置描述文件的解析并运行的服务，可实现对多个功能配置描述文件的解析和运行。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1所示，本发明实施例提供的保护装置和控制装置的可视化开发方法中，

图1中图块1表示的是通过元件库可视化开发工具生成元件库的过程。通过元件库可视化开发工具开发元件库，该元件库与具体装置无关，所有装置可统一使用元件库(或也可以为某一类的装置定制元件库)，该元件库中的元件与运行在保护测控装置与工业控制装置中的元件完全一一对应。元件库中包含各类元件，包括：定时器等时序元件；触发器、与门、或门、异或门等逻辑元件；比较器、复压、方向、计算等功能元件等。

图1中图块2表示的是通过资源库可视化开发工具生成具体装置所需的资源库的过程。通过资源库可视化开发工具开发资源库，资源库与具体装置的硬件资源和所需功能需求相关，通常一种应用或功能开发一种资源库。硬件相关内容包括开入、开出、采样值等；与功能需求相关内容包括设备参数、定值、控制字、软压板、硬压板、模拟量、事件、告警、定时器、变量等。

图1中图块3表示的是通过功能可视化组态开发工具开发具体功能的过程。根据保护功能要求和工业控制功能要求，通过可视化开发工具，以预先配置的资源库和元件库为输入，通过各类元件和资源搭建功能需求设计图，设计图中包含各类资源的引用和元件以及元件之间的连接关系。可视化开发工具对设计图进行校验检查，输出功能配置描述文件。根据控制功能需要可独立搭建多个设计图生成多个功能配置描述文件。功能配置描述文件，是对功能配置的完整的描述文件。文件中包含功能运行相关信息、功能所需资源相关信息、功能实现所需元件信息以及元件之间的连线关系等信息。

图1中图块4表示的是保护测控装置或工业控制装置装载功能配置描述文件，对其进行解析和运行的过程。保护测控装置和工业自动控制装置中运行功能配置描述文件的解析并运行的服务，可实现对多个功能配置描述文件的解析和运行。功能配置描述文件下装到保护测控装置和工业自动控制装置中，保护测控装置和工业自动控制装置解析该功能配置描述文件，并逐步执行描述文件中包含的各种元件，达到实现所需功能的目的。

图2表示的是应用可视化开发工具通过资源库中的各项资源和元件库中的各类元件，按照功能设计需求开发设计图纸的过程示意图。图中包含了功能需求涉及的各种资源和完成功能所需的各类元件以及各类元件之间的连线关系等。该设计图经可视化开发工具进行校验检查，输出功能配置描述文件。

图3表示的是功能配置描述文件的总的结构属性图。功能配置描述文件中包含3个部分的内容，分别为文件信息描述内容、资源描述内容和逻辑描述内容。图4～图6分别描述了这3部分结构和包含内容。

图4表示的是功能配置描述文件中第一部分文件信息描述内容的结构属性图。文件信息描述内容包含功能名称、文件长度、校验码、任务类型、任务时间片等信息。其中：功能名称表示该功能配置描述文件完成的功能，通过该功能名称区分装置中多个功能配置描述文件；文件长度表示功能配置描述文件的有效长度，该长度用于校验功能配置描述文件的长度；校验码可以采用crc校验码，用于校验功能配置描述文件的有效性；任务类型用于指定功能配置描述文件所完成的功能是在中断中执行还是在任务中执行，可以根据功能的实时性要求合理的指定中断或任务类型；任务时间片指定当任务类型为任务时该任务执行的频率，可以根据任务实时性要求合理设置任务时间片。

图5表示的是功能配置描述文件中第二部分资源描述内容的结构属性图。资源描述内容包含资源版本、字符串资源、参数表等信息。其中：资源版本是资源描述内容区域的结构版本，该版本用于校验资源描述信息内容；字符串资源是资源描述信息中引用的所有字符串资源信息，这些字符串信息在参数表中引用；参数表是完成功能所需的各类定值等信息，包含硬件相关的开入、开出、采样值等信息和与功能需求相关的设备参数、定值、控制字、软压板、硬压板、模拟量、事件、告警等信息，以设备参数为例每项参数表中包含名称、单位、最大值、最小值、默认值、参数类型等信息。

图6表示的是功能配置描述文件中第三部分逻辑描述内容的结构属性图。逻辑描述内容包含逻辑版本和逻辑块。逻辑版本是逻辑描述内容区域中结构和元件库的版本，该版本用于校验逻辑描述信息内容。逻辑描述区域中可配置多个逻辑块，每个逻辑块中包含元件数、分时系数、元件等信息，其中：元件数表示该逻辑块中包含的所有元件数量；分时系数表示该逻辑块在运行时的分时系数，可根据该逻辑块所完成的功能的实时性要求合理设置分时系数；元件区域是该逻辑块中包含的所有元件列表，每个元件包含元件编号和若干个参数信息，其中元件编号是该元件在元件库中的唯一编码，通过元件编号唯一确定元件，后面的若干参数是该元件运行所需的参数列表，元件不同，运行时所需参数个数也不同。

图7表示的是在保护测控装置或工业控制装置中对功能配置描述文件进行注册和运行的流程图。功能配置描述文件生成后需要下装到装置上进行运行，可以同时下装多个功能配置描述文件。装置中运行对功能配置描述文件进行解析、注册和运行的服务。注册时根据功能配置描述文件中任务类型分别注册到中断或者任务中，注册完毕后装置中的服务开始运行已注册的功能配置描述文件，所有功能配置描述文件都同时运行。

图8表示的是在保护测控装置或工业控制装置中功能配置描述文件进行注册的过程。注册开始时，装置读取功能配置文件列表并对功能配置描述文件进行注册。首先读取一个文件描述信息对文件进行校验，校验无错误时根据任务类型注册到中断或者任务中。当有多个功能配置描述文件时依次对其进行注册。

图9表示的是在保护测控装置或工业控制装置中功能配置文件进行运行的过程。注册到中断和注册到任务的功能配置描述文件的运行流程完全相同。当有多个功能配置描述文件时多个功能配置描述文件的运行流程完全相同。运行过程如下：首先对一些关键数据进行校验，当数据校验出错时退出运行并报警；获取逻辑块列表，当有多个逻辑块时依次对逻辑块进行运行。一个逻辑块的运行过程如下：获取当前逻辑块中的元件列表，通常一个逻辑块由多个元件构成，对多个元件依次对元件进行运行。一个元件的运行过程如下：获取元件编号和元件所需参数，根据元件编号从元件库中找到元件对应的执行程序，运行元件编号对应的执行程序。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。