DCS IO数据管理工具开发

郑振勇 张方杰 孔伟力 陶 翠

DCS IO数据管理工具开发

郑振勇 张方杰 孔伟力 陶 翠

中核控制系统工程有限公司，北京 100176

以巴基斯坦卡拉奇核电站项目为背景，此项目非安全级用的是和利时的DCS平台。平台中的组态工作分为硬件组态和软件组态。硬件组态是做机柜及IO卡件的配置和IO的分配；软件组态是组态各个系统的逻辑。为了方便管理及把硬件组态也独立出来，特开发了IO数据库管理工具。

IO管理；DCS；测点清单

核电DCS项目的实施不同于火电DCS项目，其设计周期和实施周期比较长。采用Excel的功能来维护IO点信息，工作量非常大，且无法更简便地生成DCS承包商所需要的一些实施文件，例如端接清单。考虑到数据量不是很庞大，灵活性较好，Acess数据库是最佳的选择。它同属Office系列，导出的数据格式兼容性更好[1]。

1 Access数据库简介

Access数据库采用传统的关系数据模型，其基本概念与关系型数据模型一致。

Access数据库是一个表、查询、窗体、报表、数据访问页、宏和模块等对象的集合，保存在一个独立的.accdb文件中。Access一次只能操作一个数据库，如果使用其他数据库中的数据，则可在当前数据库中链接到其他数据库的表[2]。

本文数据库设计要用到的几个对象：

（1）表。表是数据库中实际存储数据的地方，查询、窗体、报表、页、宏和模块等数据库对象使用的数据都来自表。

（2）查询。查询就是预定义的SQL语句，如SELECT、UPDATE或DELETE语句。查询可以从表、查询中提取满足特定条件数据。使用查询可以修改、添加或删除数据库记录，在报表、窗体和过程等数据库对象中都使用查询。

（3）窗体。Access的窗体有多种用途，可用于向表输入数据、创建对话框或创建切换面板。在打开窗体时，Access从一个或多个数据源中检索数据，并按用户设计的窗体版面布局在窗体上显示数据。

2 IO数据库需求

在做数据库的详细设计之前，要先分析需求，明确工作流程及数据库要解决工作流程中的什么问题，从而判断需要哪些功能。DCS在工程实施上，出厂的就是控制柜，主要是机柜集成与组态两方面的工作。

硬点的参数变化可能会影响硬件的组态，因此采用硬件配置功能，能从数据库中看出机柜中的控制站、IO卡件和硬点信息，以及导出硬件组态信息和生成端接清单。综合来说需要完成硬件配置和IO分配、测点清单导出和端接清单导出这3个功能的开发[3]。

2.1 硬件配置与IO分配

硬件组态，主要包括硬件配置和IO分配配置结构见图1。机柜上放哪个控制站及控制站上配置哪些IO卡件，这个属于硬件配置工作。IO卡件上配置哪些硬点，这个属于IO分配的工作。IO分配的工作非常关键，系统按照不同的安全等级和供电电源列分配到不同的机柜，进而确定该机柜的站号及配备的IO卡件种类。系统的点数及种类影响着机柜中的卡件种类，机柜的容量也影响着分配到该机柜的系统，所以硬件配置工作是随着IO分配来进行的。只有硬件配置和IO分配工作完成后，才可以生成测点清单。

图1 配置结构

2.2 测点清单

和利时的软件平台可以用Excel电子表格的形式导入IO硬点的数据，也可以把组态硬点导出为Excel电子表。该表格我们称为测点清单，是IO数据库与和利时DCS平台之间的接口文件。测点清单与数据库和DCS平台的关系见图2。

图2 测点清单与数据库和DCS平台的关系

测点清单上有关于每个硬点的工程应用参数，可分为两种：位置信息和点信息。位置信息包括硬点所在的站名、卡件名、卡件的通信地址、通道号。点信息包括点名、点描述、单位、量程、报警值、报警名、信号类型等等。

3 数据库设计

根据数据库需求的分析得到的需求功能详细设计数据库。Access是关系型数据库。我们把每一种对象都设计成一种表格，例如机柜、站、卡件，再添加一些辅助查询用表格。由于核心管理对象是IO硬点，因此设计数据库的关系见图3。

“总表”中包含了全部的IO硬点信息。总表中的“IO卡件”和“通道地址”属于硬件信息，是做IO分配的时候需要填入的两个信息。这两个关键字能表明硬点所在的柜号、卡号和通道。“IO卡件”填入的是一串编码，例如2IPC501AR机柜对应的第一块IO卡件编码就是2501102。IO卡编码的前四位从机柜名中提取，代表2号机501机柜，后三位102。1代表第一个机柜中的第一个机箱，02代表02号通信地址，00和01被冗余的站占用。“通道地址”就是该点对应卡件上的第几个通道。其余的是硬点的点信息，图3中的表述不是很全，还有报警值、报警名等一些测点清单要用到的信息要全部设计到总表中。

图3 IO数据库关系

“IO卡件”中“识别码”与“总表”中的：“IO卡件”编码方式一致。与IO卡件相关联的就是“通信地址”及“控制器名”。通信地址是对应卡件在和利时平台中的通信地址（2～36），控制器名也是编码。例如2510UC，2代表机组号；5代表非安全级；10代表站号。

“站”主要是为了解析控制器名，提供对应站号及机柜名。

“机柜”表主要是为了确定对应机柜对应的房间号。

3.1 硬件配置与IO分配

为了方便做IO配置，用VBA及SQL语言辅助开发了一个Access窗体用于底层数据表的操作。

我们可以应用本数据库设计的关系来设计一些查询以完成一些机柜信息、卡件信息及卡件上点的信息在窗体上的显示功能。每一种组合框中的显示都用查询到的数据完成[4]。从窗体到数据表的写入是用SQL语言完成的。由于窗体的显示功能较多，操作功能也较多，因此鉴于论文篇幅有限，不再赘述详细的开发代码和各种查询，只展示开发好的窗体及硬件配置和IO分配的功能。IO分配界面见图4。

根据项目的实际房间进行机柜配置设计，可以在左侧填入房间号、机柜、站号、机笼数，然后点添加就能添加好机柜信息，并根据机柜名自动填入窗体中间“IO卡件”窗口中每个通信地址的识别码控制器名，卡件类型全部为SPARE。卡件类型会根据操作而改变，如图4中窗体右侧选中NM480，点击窗体右侧的左箭头按钮就会在“IO卡件”窗口选中的SPARE处插上一块NM480卡件。

机柜配置完毕以后，根据IO点的机组号、电源列、安全等级等相关信息来进行IO卡件上的硬点分配。

3.2 测点清单

IO分配完成之后我们就可以根据测点清单的数据格式，利用本数据库的关系进行查询设计获得。IO分配界面见图4测点清单查询包括数据库关系中的以下字段，以“表名（字段名）”表示：站（站号）、IO卡件（通信地址）、总表（通道地址）、总表（点名、报警值等点信息字段）。前三个字段非常关键，确定了硬点的配置位置。

图4 IO分配界面

4 总结

本文通过具体项目的需求，运用Access软件设计了IO数据库，讲述了IO数据库的设计方法，实现了对DCS机柜的硬件配置及IO信息的管理、测点清单的生成，极大地提高了工作效率，满足了工作需要，并且已经成功运用于巴基斯坦卡拉奇项目，希望对相关工作者有所启迪。

[1]Ben Forta.SQL必知必会[M].钟鸣，刘晓霞，译.4版.北京：人民邮电出版社，2013：22-100.

[2]黎升洪.Access数据库应用与VBA编程[M].北京：中国铁道出版社，2011：180-230.

[3]何先军.AccessVBA活用范例大辞典[M].北京：中国铁道出版社，2014：45-122.

[4]熊建强，吴保珍，黄文斌.Access 2010数据库程序设计教程[M].北京：机械工业出版社，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

A