一種新型電站實時畫面組態系統

摘要:在分析火電站信息系統數據Web發布需求和傳統工控組態軟件不足的基礎上，通過對Web Services、AJAX、SharePoint等技術的研究，給出了一種基于AJAX的電站實時畫面組態系統，并對其中的關鍵技術進行了闡述。實際應用表明，此系統功能完善、性能優良，具有較好的實用價值。

關鍵詞:廠級監控信息系統;實時畫面;AJAX;Web服務

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)32-9062-02

A New Type of Real-time Image Configuration System for Power Plant

CUI Yan-feng， BI Xiao-long

(Energy and Power Engineering Institute， Nanjing Institute of Technology， Nanjing 211167， China)

Abstract: The needs of web publish of power plant's information were investigated. The disadvantages of traditional industrial configuration software were analyzed also. Consequentlya new power plant real time configuration systembased on AJAX was presented on studying the technology of Web Services、AJAX and SharePoint. The key technologies were addressed. Perfect practical application showed that this Perfect practical application showed that this system can be used for practice.

Key words: sis; real time display; ajax; web services

近年來，隨著計算機技術、自動化技術等的飛速發展，我國電站信息化工作已經進入快速發展期，信息系統的集成度不斷提高，以廠級監控信息系統(SIS)為例，其中集成了集散控制系統(DCS)、水、煤、灰控制系統、汽機故障診斷裝置(TDM)、電氣網控計算機網絡等多個下層控制系統的數據，基于這些數據，SIS系統進一步提供了大量下層控制系統中的運行監視畫面以實現對機組運行的全方位監視，這些畫面的集成與發布是SIS系統亟需解決的問題之一。

傳統的工業流程畫面一般由專業的工控組態軟件(如iFix、InTouch、組態王等)制作并以C/S的方式呈現的，但隨著B/S/S三層模式在電廠信息應用軟件中的不斷推廣和廣泛應用，SIS系統中各種信息的表現越來越多地依賴于Web方式的發布，同時，如果采用傳統的工控組態軟件進行Web發布，則會出現諸如ActiveX控件下載安裝困難以及由于網絡協議不透明造成的網絡故障等問題[1]。某發電廠在設計研發一期SIS過程中，實時畫面主要由實時數據庫附帶的傳統組態軟件完成，實時畫面不能Web化，僅可通過本地安裝客戶端的方式進行瀏覽，并且客戶端需要進行較多的配置，針對此類問題，在二期工程中，結合實時畫面數量多、傳統工控軟件Web發布困難等問題，研制開發了基于AJAX的電站實時畫面組態系統。本系統由Visual Basic基于微軟SharePoint的COM接口開發，以動態鏈接庫的形式依附于SharePoint運行，從而形成一套新型的畫面組態系統，該系統直接可以組態生成反映現場生產過程的靜態HTML頁面，此靜態頁面通過AJAX技術調用后臺與生產數據庫相結合的Web Services從而實現動態化，避免了工控組態軟件的使用，解決了生產實時畫面在B/S或B/S/S類系統中的實現問題，并可避免因增加防火墻或隔離網閘等安全裝置所帶來的復雜配置問題。

1 系統概述

本系統基于Web服務，在ASP.NET環境下運行，可以實現對于模擬量顯示、開關量顯示、數據的棒圖分析、數據的餅圖分析、數據實時和歷史趨勢查看、數據表格方式查看等實時畫面功能的組態，同時利用腳本技術，實時地為這些Web元素提供描述和說明。

本系統主要由組態期和運行期兩個部分組成。其中，組態期由SharePoint、Web Services、DHTML模型等方面組成，運行期由以AJAX為基礎的網頁腳本和Web Services組成。如圖1所示。

2 系統架構

本電站實時畫面組態系統是一個以Web Services為基礎，以AJAX為核心、以腳本模型為依托的Web頁面生成和運行系統。

2.1 基于Web Services的數據基礎

Web Service 是一種新的網絡應用程序分支，他們是自包含、自描述、模塊化的應用，可以發布、定位、并通過Web進行調用。Web Service可以執行從簡單的請求到復雜商務處理的任何功能。一旦部署以后，其他應用程序可以發現并調用Web Services部署的服務。 Web Service使用標準的互聯網協議，如超文本傳輸協議(HTTP)、XML(表現為SOAP，簡單對象傳輸協議)，將功能綱領性地體現在互聯網或企業內部網上。可將Web服務視作Web上的組件編程，利用這些組件，可以為系統中的應用提供基礎性服務[2]。

在本系統中，通過Web Services來提供數據檢索和數據信息服務。主要提供的方法有SerachTag和GetTagInfo，其中SearchTag在組態期使用，用戶可以通過提供對于數據點的點名、點描述的模糊信息，得到需要綁定到Web元素的數據庫中的點;GetTagInfo在運行期使用，腳本自動調用本服務，以獲取數據點的具體信息，如實時值、指定時間段的歷史值或統計值、數據點的報警信息等。

2.2 基于AJAX的腳本模型

AJAX(Asynchronous JavaScript + XML，異步JavaScript 與XML)是將多種網絡開發技術打破界限并加以組合和創新的一種新型網絡開發手段。它包括如下幾個方面的內容:

1) 基于XHTML和CSS標準的表示;

2) 使用Document Object Model進行動態顯示和交互;

3) 使用XMLHttpRequest與服務器進行異步通信;

4) 使用JavaScript綁定各類元素。

Ajax的核心是JavaScript對象XmlHttpRequest。該對象在Internet Explorer 5中首次引入，它是一種支持異步請求的技術，XmlHttpRequest使應用程序可以使用JavaScript向服務器提出請求并處理響應，而不用阻塞用戶[3]。

AJAX與傳統網絡開發的最大不同在于采用了遠程腳本調用技術。遠程調用技術允許用戶方的JavaScript語言向服務器發送數據請求，而不用刷新網 頁。這一任務是通過JavaScript語言與XMLHttpRequest對象來實現的。遠程腳本調用將一部分處理過程轉移到客戶(瀏覽器)，這大大減少了向網絡服務器的呼求數目[4]。

傳統的網絡應用軟件首先向HTTP服務器觸發一個用戶行為或請求的呼求。反過來，服務器執行某些任務，再向發出請求的用戶返回一個HTML頁面。這是一種不連貫的用戶體驗，服務器在處理請求的時候，用戶多數時間處于等待的狀態。AJAX則不同。它通過在用戶與服務器之間引入一個中間媒介，從而消除了網絡交互過程中的“處理與等待”缺點。用戶的瀏覽器在執行任務時即裝載了AJAX引擎。AJAX引擎用JavaScript語言編寫，通常藏在一個隱藏的框架中。它負責編譯用戶界面及與服務器之間的交互。AJAX引擎允許用戶與應用軟件之間的交互過程異步進行，獨立于用戶與網絡服務器間的交流。

在發電企業信息系統中，通過XML Web Services可以完成實時歷史數據庫、關系數據庫等數據源的應用開發接口封裝，在此基礎上，結合異步的JavaScript技術，利用HttpXML發送SOAP串(使用XML作為表現形式的簡單對象傳輸協議串)到Web服務，在服務返回信息后，再采用JavaScript解釋此信息，從而將信息傳達給用戶。此過程基本描述如圖2所示。

2.3 組態的實現

在上述原理的指導下，可以良好的解決顯示問題，但是，針對發電企業，反映現場情況的實時畫面存在著畫面數量多、單幅畫面數據量多等特點，所以必須解決畫面的組態問題。

通常的組態系統是采用交互式CAD繪圖或組件開發的方式來進行的，因為類似的系統都是自定義的組態描述文件[5]，但對于可以在網絡上通過瀏覽器作為顯示容器的B/S系統，組態描述文件必須符合HTML標準，同時，由于HTML標準本身具有極大的開放性和擴展性，非常靈活，單純的字符串解析與轉換的方式并不能完成工作，因此這種方式在B/S模式下的系統并不適合。本課題組采用DHTML組件作為組態底板，采用mshtml基礎類作為解析方式，通過對頁面對象模型的解析完成了組態系統的開發。由于系統起點較高，在滿足基本需要的同時，具有極大的可擴展性，通過對客戶端腳本的豐富，可以將傳統組態軟件中的大部分功能進行移植。該系統的運行過程為圖3。

2.4 基于SharePoint開發

同常見的Word、EXCEL等Office軟件類似，SharePoint中不僅提供宏擴展，還提供 COM 加載項擴展，可以使用外部開發工具為 SharePoint 開發組件嵌入運行。SharePoint中提供的主要COM接口如下[6]:

OnConnection事件:在插件被加載時發生，是第一個發生的事件。OnConnection 有Application(指向于宿主程序的 Application 對象)、 ConnectMode (加載的方法)、 AddInInst (將 COM 加載項加入到宿主程序的 COM 加載項的集合中的標志位)、Custom(可以讓用戶自定義的數組等參數。

OnDisconnection事件:在插件被從內存中吊銷前發生，OnDisconnection 有 RemoveMode(被吊銷的方式)、 Custom(可以讓用戶自定義的數組)等參數。

OnAddInsUpdate事件:當插件的相關信息發生改變時發生。

OnStartupComplete事件和OnBeginShutdown事件:前者發生在宿主程序被完全啟動后，后者發生在宿主程序即將關閉前。

利用這些接口，在Visual Basic中建立嵌入式外接程序并將此程序與SharePoint關聯，可以利用SharePoint提供的網頁對象模型與對正在組態的網頁進行解析以完成組態。

3 結束語

本系統在某電廠SIS二期中投用(并對一期工程中的相關功能進行了改造)，共完成了6臺機組的集散控制系統和其它小型控制系統畫面的組態，總畫面為200幅左右，采用本組態系統比采用傳統方式提高了數倍的開發效率。當畫面刷新率為1秒，20用戶同時瀏覽畫面時，用戶頁面流暢，Web服務器瞬態CPU占用低于40%，常態CPU占用低于15%。

現場實際運行表明，本組態系統功能完備、使用便捷、性能高效、穩定性好，完全滿足電站對實時數據在Web發布和對各控制系統運行監視的需求，可以為電站信息系統高效的提供實時畫面，具有良好的推廣價值。

參考文獻:

[1] 石紅梅，季周榮.工業監控W EB 組態發布平臺的開發[J].中國科技信息，2007(12)，134-135.

[2] 岳昆等，Web服務核心支撐技術研究綜述[J].軟件學報，2004.15(03):428-442.

[3] 游麗貞等，Ajax引擎的原理和應用[J]. 微計算機信息，2006.06.

[4] 楊振華，楊社堂，楊升山.Ajax 及其性能分析[J]. 電腦開發與應用，2009(3)，59-61.

[5] 孫業明.基于ActiveX技術的礦用監控組態軟件設計[J].礦業研究與開發，2007(2)，63-65.

[6] 朱強，等.托管Office COM加載項的設計與實現[J].計算機時代，2006.04.