DCS IO數據管理工具開發

鄭振勇 張方杰 孔偉力 陶 翠

DCS IO數據管理工具開發

鄭振勇 張方杰 孔偉力 陶 翠

中核控制系統工程有限公司，北京 100176

以巴基斯坦卡拉奇核電站項目為背景，此項目非安全級用的是和利時的DCS平臺。平臺中的組態工作分為硬件組態和軟件組態。硬件組態是做機柜及IO卡件的配置和IO的分配；軟件組態是組態各個系統的邏輯。為了方便管理及把硬件組態也獨立出來，特開發了IO數據庫管理工具。

IO管理；DCS；測點清單

核電DCS項目的實施不同于火電DCS項目，其設計周期和實施周期比較長。采用Excel的功能來維護IO點信息，工作量非常大，且無法更簡便地生成DCS承包商所需要的一些實施文件，例如端接清單。考慮到數據量不是很龐大，靈活性較好，Acess數據庫是最佳的選擇。它同屬Office系列，導出的數據格式兼容性更好[1]。

1 Access數據庫簡介

Access數據庫采用傳統的關系數據模型，其基本概念與關系型數據模型一致。

Access數據庫是一個表、查詢、窗體、報表、數據訪問頁、宏和模塊等對象的集合，保存在一個獨立的.accdb文件中。Access一次只能操作一個數據庫，如果使用其他數據庫中的數據，則可在當前數據庫中鏈接到其他數據庫的表[2]。

本文數據庫設計要用到的幾個對象：

（1）表。表是數據庫中實際存儲數據的地方，查詢、窗體、報表、頁、宏和模塊等數據庫對象使用的數據都來自表。

（2）查詢。查詢就是預定義的SQL語句，如SELECT、UPDATE或DELETE語句。查詢可以從表、查詢中提取滿足特定條件數據。使用查詢可以修改、添加或刪除數據庫記錄，在報表、窗體和過程等數據庫對象中都使用查詢。

（3）窗體。Access的窗體有多種用途，可用于向表輸入數據、創建對話框或創建切換面板。在打開窗體時，Access從一個或多個數據源中檢索數據，并按用戶設計的窗體版面布局在窗體上顯示數據。

2 IO數據庫需求

在做數據庫的詳細設計之前，要先分析需求，明確工作流程及數據庫要解決工作流程中的什么問題，從而判斷需要哪些功能。DCS在工程實施上，出廠的就是控制柜，主要是機柜集成與組態兩方面的工作。

硬點的參數變化可能會影響硬件的組態，因此采用硬件配置功能，能從數據庫中看出機柜中的控制站、IO卡件和硬點信息，以及導出硬件組態信息和生成端接清單。綜合來說需要完成硬件配置和IO分配、測點清單導出和端接清單導出這3個功能的開發[3]。

2.1 硬件配置與IO分配

硬件組態，主要包括硬件配置和IO分配配置結構見圖1。機柜上放哪個控制站及控制站上配置哪些IO卡件，這個屬于硬件配置工作。IO卡件上配置哪些硬點，這個屬于IO分配的工作。IO分配的工作非常關鍵，系統按照不同的安全等級和供電電源列分配到不同的機柜，進而確定該機柜的站號及配備的IO卡件種類。系統的點數及種類影響著機柜中的卡件種類，機柜的容量也影響著分配到該機柜的系統，所以硬件配置工作是隨著IO分配來進行的。只有硬件配置和IO分配工作完成后，才可以生成測點清單。

圖1 配置結構

2.2 測點清單

和利時的軟件平臺可以用Excel電子表格的形式導入IO硬點的數據，也可以把組態硬點導出為Excel電子表。該表格我們稱為測點清單，是IO數據庫與和利時DCS平臺之間的接口文件。測點清單與數據庫和DCS平臺的關系見圖2。

圖2 測點清單與數據庫和DCS平臺的關系

測點清單上有關于每個硬點的工程應用參數，可分為兩種：位置信息和點信息。位置信息包括硬點所在的站名、卡件名、卡件的通信地址、通道號。點信息包括點名、點描述、單位、量程、報警值、報警名、信號類型等等。

3 數據庫設計

根據數據庫需求的分析得到的需求功能詳細設計數據庫。Access是關系型數據庫。我們把每一種對象都設計成一種表格，例如機柜、站、卡件，再添加一些輔助查詢用表格。由于核心管理對象是IO硬點，因此設計數據庫的關系見圖3。

“總表”中包含了全部的IO硬點信息。總表中的“IO卡件”和“通道地址”屬于硬件信息，是做IO分配的時候需要填入的兩個信息。這兩個關鍵字能表明硬點所在的柜號、卡號和通道。“IO卡件”填入的是一串編碼，例如2IPC501AR機柜對應的第一塊IO卡件編碼就是2501102。IO卡編碼的前四位從機柜名中提取，代表2號機501機柜，后三位102。1代表第一個機柜中的第一個機箱，02代表02號通信地址，00和01被冗余的站占用。“通道地址”就是該點對應卡件上的第幾個通道。其余的是硬點的點信息，圖3中的表述不是很全，還有報警值、報警名等一些測點清單要用到的信息要全部設計到總表中。

圖3 IO數據庫關系

“IO卡件”中“識別碼”與“總表”中的：“IO卡件”編碼方式一致。與IO卡件相關聯的就是“通信地址”及“控制器名”。通信地址是對應卡件在和利時平臺中的通信地址（2～36），控制器名也是編碼。例如2510UC，2代表機組號；5代表非安全級；10代表站號。

“站”主要是為了解析控制器名，提供對應站號及機柜名。

“機柜”表主要是為了確定對應機柜對應的房間號。

3.1 硬件配置與IO分配

為了方便做IO配置，用VBA及SQL語言輔助開發了一個Access窗體用于底層數據表的操作。

我們可以應用本數據庫設計的關系來設計一些查詢以完成一些機柜信息、卡件信息及卡件上點的信息在窗體上的顯示功能。每一種組合框中的顯示都用查詢到的數據完成[4]。從窗體到數據表的寫入是用SQL語言完成的。由于窗體的顯示功能較多，操作功能也較多，因此鑒于論文篇幅有限，不再贅述詳細的開發代碼和各種查詢，只展示開發好的窗體及硬件配置和IO分配的功能。IO分配界面見圖4。

根據項目的實際房間進行機柜配置設計，可以在左側填入房間號、機柜、站號、機籠數，然后點添加就能添加好機柜信息，并根據機柜名自動填入窗體中間“IO卡件”窗口中每個通信地址的識別碼控制器名，卡件類型全部為SPARE。卡件類型會根據操作而改變，如圖4中窗體右側選中NM480，點擊窗體右側的左箭頭按鈕就會在“IO卡件”窗口選中的SPARE處插上一塊NM480卡件。

機柜配置完畢以后，根據IO點的機組號、電源列、安全等級等相關信息來進行IO卡件上的硬點分配。

3.2 測點清單

IO分配完成之后我們就可以根據測點清單的數據格式，利用本數據庫的關系進行查詢設計獲得。IO分配界面見圖4測點清單查詢包括數據庫關系中的以下字段，以“表名（字段名）”表示：站（站號）、IO卡件（通信地址）、總表（通道地址）、總表（點名、報警值等點信息字段）。前三個字段非常關鍵，確定了硬點的配置位置。

圖4 IO分配界面

4 總結

本文通過具體項目的需求，運用Access軟件設計了IO數據庫，講述了IO數據庫的設計方法，實現了對DCS機柜的硬件配置及IO信息的管理、測點清單的生成，極大地提高了工作效率，滿足了工作需要，并且已經成功運用于巴基斯坦卡拉奇項目，希望對相關工作者有所啟迪。

[1]Ben Forta.SQL必知必會[M].鐘鳴，劉曉霞，譯.4版.北京：人民郵電出版社，2013：22-100.

[2]黎升洪.Access數據庫應用與VBA編程[M].北京：中國鐵道出版社，2011：180-230.

[3]何先軍.AccessVBA活用范例大辭典[M].北京：中國鐵道出版社，2014：45-122.

[4]熊建強，吳保珍，黃文斌.Access 2010數據庫程序設計教程[M].北京：機械工業出版社，2013：106-174.

Development of DCS IO Data Management Tools

Zheng Zhenyong Zhang Fangjie Kong Weili Tao Cui

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

Taking the Pakistan Karachi nuclear power plant project as backgroud, the project safety level uses the DCS platform. The platform configuration is divided into hardware and software configuration. The hardware configuration is the configuration of the cabinet and the IO card and the allocation of the IO. The configuration of the software is the logic of the configuration of each system. In order to facilitate the management and separate the hardware configuration, the IO database management tool is developed.

IO management; DCS; checklist

TP274+.2

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