基于NicSys的人机界面图符模板设计

宿俊海 李立 陈山武

摘要：人机界面在核电站控制室中具有非常重要的地位，它能够为操纵员及时、准确地提供当前电站、设备的状态，使其能够做出正确的决策并采取合适的动作。本文以NicSys平台为基础，分析了如何将项目上已有的画面文件导入到NicDraw软件中，指出图符模板设计的重要性。在此基础上，给出了图符模板的设计流程和方法，即从模板的信息整理、样式的初步绘制到功能需求分析，再到数据结构分析，最后进行动态实现，在整个设计过程中，充分考虑图符样式的美观性以及功能的可实现性，并通过项目的验证表明，该模板能够合理地体现设备的信息。

关键词：NicSys；人机界面；模板

中图分类号：TL362+7 文献标识码：A

文章编号：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

在核电站中，人机界面（Human System Interface）在电站的安全可靠运行和高效经济运行上都起着至关重要的作用。它不但能够及时准确地向操纵员提供信息，而且也是核电站各个系统和操纵员之间的通讯接口，同时它还是报警和规程的基础，能够为二者提供链接功能，使操纵员能够快速地对报警或规程相关信息定位。因此，人机界面在核电站控制室中具有非常重要的地位[1，2]。

NicSys系统是中核控制系统工程有限公司最新研发的，采用了计算机、网络、嵌入式软件和现场总线等先进技术的DCS平台，该平台控制分散，管理集中，集数据采集、过程监视及控制、信息管理于一体，是一个结构完整、功能完善，面向整个生产过程的先进过程控制系统平台。该系统通过多项软件著作权，并已有超过40个项目的成功应用业绩。

NicDraw是NicSys系统的画面组态软件，该软件提供了方便、灵活、功能强大的画面组态功能。它支持多种基本图形控件，并提供了模板自定义功能，即用户可根据需求，在模板框中定义自己所需的模板样式和属性，并将其保存到模板库中，可供用户多次反复使用。同时还支持使用标准C语言作为其脚本语言来编辑图形的动态属性，它不仅遵照标准C语言的语法规则，而且支持标准C函数库的函数，因此具有很强的灵活性，能实现很多常规组态方法难以实现的功能。

2 NicDraw平台上人机界面的设计

核电工程项目中人机界面的设计文件格式大多为visio文件，NicDraw平台可以支持visio文件直接导入，这样可以大大提高人机界面工程实施的效率。

Visio文件的导入仅为静态文件的导入，在实际运行过程中，我们往往希望图符能够有动态信息的现实，如开、关、故障等状态信息的显示和控制信息的显示，這就需要在图符上配置相应的属性，使图符能够反应设备的动态信息。在整个项目上，每一类图符使用很多次，如果对每一个图符都单独进行属性配置的话，这大大增加了组态人员的工作量，而且也增大了出错的概率。因此，需要对每一类图符制作一个模板，并在这个模板上配置相应的属性，在使用时直接调用该模板即可。

3 图符模板的设计

图符模板设计的思路是[3]：

1）根据设计输入资料对模板信息进行整理，即确定哪些图符需要做模板，哪些图符不需要做模板；

2）根据项目需求完成模板初步绘制；

3）对模板进行功能需求分析，即确定模板需要实现哪些功能；为了实现这些功能还需要有一些数据点作为支撑，因此还需要对模板进行数据结构分析；

4）最后是对模板进行脚本配置使其能够动态实现。

3.1 模板信息整理和绘制

模板的信息整理是基于已有的核电项目上使用的图元整理出哪些图符需要做模板，哪些图符不需要做模板。基本原则是：如果一个图符在画面上需要有控制或者显示的话，如阀门的开、关、手动、自动控制，则该类图符需要制作模板；如果一个图符在画面上无控制、显示信息，则该图符不需要制作模板，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据需求确定模板具有哪些功能，并将这些功能进行分析分解，变为可实现功能。模板的功能需求包括显示功能需求和控制功能需求，显示功能需求是指开、关、故障等状态显示的要求，控制功能需求是指操纵员能够下发一些操作命令等。

在工程应用中，设备图形应配有OOM（Object Operating Menus）和数据页ODS（Object Datasheets）。OOM是提供设备控制操作画面，操纵员可以通过操作菜单对某一设备进行开、关、挂牌等控制，这些指令可以发往一层，也可以发往二层。操作菜单中包含的命令并不总是可用的（如，可以取决于选中设备的状态或者当前操纵员的权限），命令不可用時显示为灰色。

ODS是以实时显示的形式提供与对象相关的所有信息和组态参数。如：设备的状态、模式、试验状态、有效性、故障状态、命令的状态和挂牌信息等。它能够为操纵员集中提供详细的设备信息。

3.3 模板数据分析

为了实现上述功能，必须配有相应的数据点来对其进行支撑，以阀门为例，其数据信息包括：

?ID：设备ID号

?POT：设备类型

?OOM：操作面板

?ODS：数据页

?DESC：设备描述

?COLOR：设备运行时显示的颜色，与管道介质颜色相同

?SHAPE：开关文字描述（0-双通阀，OPEN/CLOSE，1-三通阀，NORMAL/DIVERT）

?MODE：设备是否具有手自动（AUTO/MANU）控制。0-无手自动，1-有手自动

?CV1：设备是否具有开命令控制（OPEN/NORMAL）

?CV2：设备是否具有关命令控制（CLOSE/DIVERT）

?UNNO：机组号

?CPN：控制器名

?SERN：服务器名

?S：状态反馈数据包，32位，一层打包送

?C：控制命令数据包，16位，一层打包送

?TAGON：设备挂牌状态

?TAGINH ：挂牌抑制状态，表示挂牌后该设备将不能从二层向一层发送控制命令。是否有挂牌抑制状态由挂牌类型决定，挂牌类型在挂牌模块中定义

?TEST：设备试验状态，0-非试验，1-试验

?UNLOCK：公共机组设备操作权限

?STA：设备状态输出图形

?WSTA：设备状态输出文字

?CA1：OPEN/NORMAL按钮的可用性，是否可点击

?CA2：CLOSE/DIVERT按钮的可用性，是否可点击

?CA4：AUTO按钮的可用性，是否可点击

?CA5：MANUAL按钮的可用性，是否可点击

?CB1：OPEN/NORMAL按钮点击事件

?CB2：CLOSE/DIVERT按钮点击事件

?CB4：AUTO按钮点击事件

?CB5：MANUAL按钮点击事件

将上述点进行归类，可分为三类，通讯点、配置参数和中间变量。通讯点是指实时通讯点，这类点是要放到数据库中的，如S、C等属于通信点；配置参数主要是在OOM和ODS上使用的一些固定值，如ID、DESC等属于配置参数，这类参数是由二层的画面文件得到，并通过初值导入工具导入；中间变量是在二层OOM、ODS界面点击触发或者算法函数的输出值，如STA、CA1等属于中间变量参数，这类参数是通过算法计算或者按钮的触发得到的。

经分析发现，每一类POT的数据点都由这三类点组成，因此可以将这三类数据点做成数据结构，每一个数据结构预先定义好需要包含的单点，在模板配置时只需要配置大的数据结构点即可。

3.4 模板动态实现

模板的动态实现是指按照功能需求分析的结果在模板的算法事件属性框中配置脚本，使其能够按照要求实现状态显示功能和控制功能。脚本的配置要尽量封装到函数内部，减少组态画面上的脚本信息，这样可以避免组态人员在组态时对脚本的误操作。通过验证表明该模板能够合理地体现设备的信息。

4 结论

本文以NicSys平台为基础，分析了如何将项目上已有的画面文件导入到NicDraw软件中，指出图符模板设计的重要性。同时介绍了图符模板设计流程和方法。在整个设计过程中，既考虑到图符样式的美观，又考虑到功能的实现，验证表明，该模板能够合理地体现设备的信息。

参考文献：

[1] 王远兵.核电厂数字化安全系统人机接口设计研究，核动力工程，2003，24（5）：482-485.

[2] 徐小琳，李德衡.核电站控制室的发展[J]. 清华大学学报，1999，5：55-58.

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

.【通联编辑：梁书】