基于NicSys的人機界面圖符模板設(shè)計

宿俊海 李立 陳山武

摘要：人機界面在核電站控制室中具有非常重要的地位，它能夠為操縱員及時、準確地提供當前電站、設(shè)備的狀態(tài)，使其能夠做出正確的決策并采取合適的動作。本文以NicSys平臺為基礎(chǔ)，分析了如何將項目上已有的畫面文件導(dǎo)入到NicDraw軟件中，指出圖符模板設(shè)計的重要性。在此基礎(chǔ)上，給出了圖符模板的設(shè)計流程和方法，即從模板的信息整理、樣式的初步繪制到功能需求分析，再到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析，最后進行動態(tài)實現(xiàn)，在整個設(shè)計過程中，充分考慮圖符樣式的美觀性以及功能的可實現(xiàn)性，并通過項目的驗證表明，該模板能夠合理地體現(xiàn)設(shè)備的信息。

關(guān)鍵詞：NicSys；人機界面；模板

中圖分類號：TL362+7 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）07-0203-02

Abstract： Human System Interface plays an important role in Nuclear Power Station reliably and .economically. Operator can be provided the accurate information of station and current status of the device， and then make the decision appropriately. In this paper， based on the NicSys platform， template design has an important performance in importing the operating displays of Nuclear Power Project with NicDraw software. In addition， the design process and method of template are introduced， from template information arrangement and drawing to function requirement analysis， then to data structure analysis， and finally to realization. In the whole process of design， the icon style and function of template are considered reasonably. Finally， project verification shows that the template can reflect the equipment information reasonably.

Key words： NicSys； Human System Interface； template

1 引言

在核電站中，人機界面（Human System Interface）在電站的安全可靠運行和高效經(jīng)濟運行上都起著至關(guān)重要的作用。它不但能夠及時準確地向操縱員提供信息，而且也是核電站各個系統(tǒng)和操縱員之間的通訊接口，同時它還是報警和規(guī)程的基礎(chǔ)，能夠為二者提供鏈接功能，使操縱員能夠快速地對報警或規(guī)程相關(guān)信息定位。因此，人機界面在核電站控制室中具有非常重要的地位[1，2]。

NicSys系統(tǒng)是中核控制系統(tǒng)工程有限公司最新研發(fā)的，采用了計算機、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式軟件和現(xiàn)場總線等先進技術(shù)的DCS平臺，該平臺控制分散，管理集中，集數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)視及控制、信息管理于一體，是一個結(jié)構(gòu)完整、功能完善，面向整個生產(chǎn)過程的先進過程控制系統(tǒng)平臺。該系統(tǒng)通過多項軟件著作權(quán)，并已有超過40個項目的成功應(yīng)用業(yè)績。

NicDraw是NicSys系統(tǒng)的畫面組態(tài)軟件，該軟件提供了方便、靈活、功能強大的畫面組態(tài)功能。它支持多種基本圖形控件，并提供了模板自定義功能，即用戶可根據(jù)需求，在模板框中定義自己所需的模板樣式和屬性，并將其保存到模板庫中，可供用戶多次反復(fù)使用。同時還支持使用標準C語言作為其腳本語言來編輯圖形的動態(tài)屬性，它不僅遵照標準C語言的語法規(guī)則，而且支持標準C函數(shù)庫的函數(shù)，因此具有很強的靈活性，能實現(xiàn)很多常規(guī)組態(tài)方法難以實現(xiàn)的功能。

2 NicDraw平臺上人機界面的設(shè)計

核電工程項目中人機界面的設(shè)計文件格式大多為visio文件，NicDraw平臺可以支持visio文件直接導(dǎo)入，這樣可以大大提高人機界面工程實施的效率。

Visio文件的導(dǎo)入僅為靜態(tài)文件的導(dǎo)入，在實際運行過程中，我們往往希望圖符能夠有動態(tài)信息的現(xiàn)實，如開、關(guān)、故障等狀態(tài)信息的顯示和控制信息的顯示，這就需要在圖符上配置相應(yīng)的屬性，使圖符能夠反應(yīng)設(shè)備的動態(tài)信息。在整個項目上，每一類圖符使用很多次，如果對每一個圖符都單獨進行屬性配置的話，這大大增加了組態(tài)人員的工作量，而且也增大了出錯的概率。因此，需要對每一類圖符制作一個模板，并在這個模板上配置相應(yīng)的屬性，在使用時直接調(diào)用該模板即可。

3 圖符模板的設(shè)計

圖符模板設(shè)計的思路是[3]：

1）根據(jù)設(shè)計輸入資料對模板信息進行整理，即確定哪些圖符需要做模板，哪些圖符不需要做模板；

2）根據(jù)項目需求完成模板初步繪制；

3）對模板進行功能需求分析，即確定模板需要實現(xiàn)哪些功能；為了實現(xiàn)這些功能還需要有一些數(shù)據(jù)點作為支撐，因此還需要對模板進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析；

4）最后是對模板進行腳本配置使其能夠動態(tài)實現(xiàn)。

3.1 模板信息整理和繪制

模板的信息整理是基于已有的核電項目上使用的圖元整理出哪些圖符需要做模板，哪些圖符不需要做模板?；驹瓌t是：如果一個圖符在畫面上需要有控制或者顯示的話，如閥門的開、關(guān)、手動、自動控制，則該類圖符需要制作模板；如果一個圖符在畫面上無控制、顯示信息，則該圖符不需要制作模板，如水箱、罐子等。

3.2 模板的功能需求分析

模板的功能需求分析的目的是根據(jù)需求確定模板具有哪些功能，并將這些功能進行分析分解，變?yōu)榭蓪崿F(xiàn)功能。模板的功能需求包括顯示功能需求和控制功能需求，顯示功能需求是指開、關(guān)、故障等狀態(tài)顯示的要求，控制功能需求是指操縱員能夠下發(fā)一些操作命令等。

在工程應(yīng)用中，設(shè)備圖形應(yīng)配有OOM（Object Operating Menus）和數(shù)據(jù)頁ODS（Object Datasheets）。OOM是提供設(shè)備控制操作畫面，操縱員可以通過操作菜單對某一設(shè)備進行開、關(guān)、掛牌等控制，這些指令可以發(fā)往一層，也可以發(fā)往二層。操作菜單中包含的命令并不總是可用的（如，可以取決于選中設(shè)備的狀態(tài)或者當前操縱員的權(quán)限），命令不可用時顯示為灰色。

ODS是以實時顯示的形式提供與對象相關(guān)的所有信息和組態(tài)參數(shù)。如：設(shè)備的狀態(tài)、模式、試驗狀態(tài)、有效性、故障狀態(tài)、命令的狀態(tài)和掛牌信息等。它能夠為操縱員集中提供詳細的設(shè)備信息。

3.3 模板數(shù)據(jù)分析

為了實現(xiàn)上述功能，必須配有相應(yīng)的數(shù)據(jù)點來對其進行支撐，以閥門為例，其數(shù)據(jù)信息包括：

?ID：設(shè)備ID號

?POT：設(shè)備類型

?OOM：操作面板

?ODS：數(shù)據(jù)頁

?DESC：設(shè)備描述

?COLOR：設(shè)備運行時顯示的顏色，與管道介質(zhì)顏色相同

?SHAPE：開關(guān)文字描述（0-雙通閥，OPEN/CLOSE，1-三通閥，NORMAL/DIVERT）

?MODE：設(shè)備是否具有手自動（AUTO/MANU）控制。0-無手自動，1-有手自動

?CV1：設(shè)備是否具有開命令控制（OPEN/NORMAL）

?CV2：設(shè)備是否具有關(guān)命令控制（CLOSE/DIVERT）

?UNNO：機組號

?CPN：控制器名

?SERN：服務(wù)器名

?S：狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)包，32位，一層打包送

?C：控制命令數(shù)據(jù)包，16位，一層打包送

?TAGON：設(shè)備掛牌狀態(tài)

?TAGINH ：掛牌抑制狀態(tài)，表示掛牌后該設(shè)備將不能從二層向一層發(fā)送控制命令。是否有掛牌抑制狀態(tài)由掛牌類型決定，掛牌類型在掛牌模塊中定義

?TEST：設(shè)備試驗狀態(tài)，0-非試驗，1-試驗

?UNLOCK：公共機組設(shè)備操作權(quán)限

?STA：設(shè)備狀態(tài)輸出圖形

?WSTA：設(shè)備狀態(tài)輸出文字

?CA1：OPEN/NORMAL按鈕的可用性，是否可點擊

?CA2：CLOSE/DIVERT按鈕的可用性，是否可點擊

?CA4：AUTO按鈕的可用性，是否可點擊

?CA5：MANUAL按鈕的可用性，是否可點擊

?CB1：OPEN/NORMAL按鈕點擊事件

?CB2：CLOSE/DIVERT按鈕點擊事件

?CB4：AUTO按鈕點擊事件

?CB5：MANUAL按鈕點擊事件

將上述點進行歸類，可分為三類，通訊點、配置參數(shù)和中間變量。通訊點是指實時通訊點，這類點是要放到數(shù)據(jù)庫中的，如S、C等屬于通信點；配置參數(shù)主要是在OOM和ODS上使用的一些固定值，如ID、DESC等屬于配置參數(shù)，這類參數(shù)是由二層的畫面文件得到，并通過初值導(dǎo)入工具導(dǎo)入；中間變量是在二層OOM、ODS界面點擊觸發(fā)或者算法函數(shù)的輸出值，如STA、CA1等屬于中間變量參數(shù)，這類參數(shù)是通過算法計算或者按鈕的觸發(fā)得到的。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，每一類POT的數(shù)據(jù)點都由這三類點組成，因此可以將這三類數(shù)據(jù)點做成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)先定義好需要包含的單點，在模板配置時只需要配置大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點即可。

3.4 模板動態(tài)實現(xiàn)

模板的動態(tài)實現(xiàn)是指按照功能需求分析的結(jié)果在模板的算法事件屬性框中配置腳本，使其能夠按照要求實現(xiàn)狀態(tài)顯示功能和控制功能。腳本的配置要盡量封裝到函數(shù)內(nèi)部，減少組態(tài)畫面上的腳本信息，這樣可以避免組態(tài)人員在組態(tài)時對腳本的誤操作。通過驗證表明該模板能夠合理地體現(xiàn)設(shè)備的信息。

4 結(jié)論

本文以NicSys平臺為基礎(chǔ)，分析了如何將項目上已有的畫面文件導(dǎo)入到NicDraw軟件中，指出圖符模板設(shè)計的重要性。同時介紹了圖符模板設(shè)計流程和方法。在整個設(shè)計過程中，既考慮到圖符樣式的美觀，又考慮到功能的實現(xiàn)，驗證表明，該模板能夠合理地體現(xiàn)設(shè)備的信息。

參考文獻：

[1] 王遠兵.核電廠數(shù)字化安全系統(tǒng)人機接口設(shè)計研究，核動力工程，2003，24（5）：482-485.

[2] 徐小琳，李德衡.核電站控制室的發(fā)展[J]. 清華大學(xué)學(xué)報，1999，5：55-58.

[3] NUREG 0700-2002 Human-system Interface Design Review Guidelines Rev.2.

.【通聯(lián)編輯：梁書】