摘要：本論文采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，以Visual C++6.0為工具，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化圖形界面模塊。

關(guān)鍵詞：變電站自動(dòng)化；VC++；圖形界面模塊

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)30-0643-03

Research and Design of the Graphical Interface Module of the Substation Automation Based on Visual C++

WU Su-hua1，2

(1.Jiangshu University， Zhenjiang 212003， China; 2.Zhenjiang College， Zhenjiang 212003， China)

Abstract: This article based on oop， realized in C++ with Visual C++6.0 develoPing tool， Research and design of the graphical interface module.

Key words: The Substation Automation; VC++; graphical interface module

1 引言

圖形界面模塊是變電站監(jiān)控組態(tài)軟件的一個(gè)重要組成部分，是生成單線圖和監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)工具。它以圖形方式對(duì)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中客觀存在的事物進(jìn)行抽象，并且建立它們之間的關(guān)系，形成簡(jiǎn)潔、直觀的單線圖以及用戶與系統(tǒng)之間的交互圖。用戶可以直觀地掌握控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。因此，給用戶提供功能強(qiáng)大的圖形界面系統(tǒng)是非常必要。

2 圖形界面模塊簡(jiǎn)介

圖形界面系統(tǒng)是系統(tǒng)與工程人員交互的接口，是自動(dòng)化工程系統(tǒng)的調(diào)度中心和控制中心，它在變電站監(jiān)控軟件系統(tǒng)中一直起著極其重要的作用。圖形界面系統(tǒng)一般由兩部分組成：圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和圖形運(yùn)行系統(tǒng)[1-2]。

本文以VC++6.0為開(kāi)發(fā)工具主要討論圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

3 圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

3.1 圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)處于監(jiān)控組態(tài)軟件的上層，為用戶提供操縱底層數(shù)據(jù)源的圖形界面，是監(jiān)控組態(tài)軟件使用最為頻繁的部分。實(shí)踐表明，圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是否能夠提供強(qiáng)大的畫(huà)圖工具滿足用戶需求，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)一個(gè)監(jiān)控組態(tài)軟件水平的重要指標(biāo)。圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)包括以下四個(gè)方面的功能：

1) 圖形工具

圖形工具的主要功能是，根據(jù)用戶的選擇生成滿足需要的圖形對(duì)象，在此過(guò)程中需要處理一些重要的鼠標(biāo)事件，圖形的操作按照用戶最熟悉的方式進(jìn)行，以增強(qiáng)軟件對(duì)用戶的友好性。

2) 編輯工具

編輯工具的主要功能是針對(duì)圖形對(duì)象的剪切、拷貝、粘貼、刪除、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)對(duì)齊、成組、解組等操作以及對(duì)用戶動(dòng)作的UNDO、REDO操作。該工具的目的是為了用戶組態(tài)的快捷性和方便性而設(shè)計(jì)的。這些工具都具有Windows的常用快捷鍵。

3) 屬性管理

畫(huà)圖對(duì)象的屬性大致分為以下幾個(gè)類別：

顏色：包括前景色、背景色和線色；

位置：包括左邊位置、上邊位置、寬度、高度等位置屬性；

風(fēng)格：包括前景風(fēng)格、背景風(fēng)格、線風(fēng)格以及線寬；

旋轉(zhuǎn)：包括旋轉(zhuǎn)的角度、旋轉(zhuǎn)的中心；

視覺(jué)：主要指圖形對(duì)象的可見(jiàn)行；

通用：包括對(duì)象的名稱、描述、及所在的圖層數(shù)。屬性管理處理的主要是對(duì)象以上屬性的設(shè)置、修改、保存功能。

4) 動(dòng)畫(huà)連接

動(dòng)畫(huà)連接主要是對(duì)監(jiān)控組態(tài)程序的運(yùn)行態(tài)而言的，其主要功能是對(duì)圖形對(duì)象的各種屬性如位置、顏色、旋轉(zhuǎn)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)定。在運(yùn)行態(tài)時(shí)能使該對(duì)象的屬性隨現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化而變化，給操作人員以直觀而明顯的提示。動(dòng)態(tài)畫(huà)連接包括以下內(nèi)容：

畫(huà)圖對(duì)象的屬性大致分為以下幾個(gè)類別：前景色顏色、背景色顏色和邊框顏色的動(dòng)態(tài)設(shè)定；左邊位置、上邊位置、寬度、高度等位置屬性的動(dòng)態(tài)設(shè)定；前景風(fēng)格、背景風(fēng)格、線風(fēng)格以及線寬的動(dòng)態(tài)設(shè)定；旋轉(zhuǎn)的角度、旋轉(zhuǎn)的中心的動(dòng)態(tài)設(shè)定；可見(jiàn)性的動(dòng)態(tài)設(shè)定；按鈕的功能以及動(dòng)態(tài)設(shè)定，可用來(lái)完成相應(yīng)的動(dòng)作或數(shù)據(jù)輸入；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)框的動(dòng)態(tài)設(shè)定，可用來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)和輸入設(shè)定數(shù)據(jù)；滾動(dòng)條，曲線的動(dòng)態(tài)設(shè)定，可用來(lái)直觀設(shè)定數(shù)據(jù)并顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.2 圖形工具設(shè)計(jì)

3.2.1 基本圖元

繪制和編輯不同類型的圖元是變電站監(jiān)控軟件最基礎(chǔ)、也是最重要的功能。然而變電站一次、二次線路圖等涉及的電力圖元種類繁多，如果用簡(jiǎn)單的圖元生成工作量非常大。但是仔細(xì)分析電力設(shè)備圖元的顯示和實(shí)現(xiàn)方法，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多圖元都有共性，例如文字描述、矩形邊框和位圖都需要兩個(gè)點(diǎn)確定位置，選中時(shí)都顯示四個(gè)點(diǎn)的邊框等，它們的平移、縮放操作都是通過(guò)改變坐標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一系列的共性正好便于我們采用面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)和操作。通過(guò)分析，可以利用類的繼承性質(zhì)和虛函數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖元的共性，先從一個(gè)基類CDraw派生出幾個(gè)大的類，具體的圖元類再依次從這幾類派生出來(lái)，這樣便會(huì)形成一個(gè)類的結(jié)構(gòu)層次樹(shù)[4]。

在基本圖元之下，我們根據(jù)圖元的復(fù)雜程度分為簡(jiǎn)單圖元、特殊圖元和復(fù)雜圖元。在簡(jiǎn)單圖元中包括直線類、文本類等；特殊圖元包括變壓器類、熔斷器類等；復(fù)雜圖元包括趨勢(shì)類和報(bào)警類等。

通用類CDraw的定義如下：

class CDrwa:public CObject//繼承來(lái)自基本對(duì)象CObject

{

public:

COLORREF m_Color;//顏色

int m_Order;//圖元序號(hào)

CString m_Name;//圖元名稱

CString m_Lable;//圖元標(biāo)簽

CRect m_Rect;//繪制圖元的矩形大小

……//其他屬性

public:

//繪制圖形函數(shù)，其他子類重載

virtual void OnDraw(CDC*pDC);

virtual void OnOpen();//雙擊圖元打開(kāi)動(dòng)態(tài)連接對(duì)話框

virtual void Serialize(CArchivear);//序列化

//其他函數(shù)略

各種子類從圖元基類繼承基本屬性，然后加上了各自圖元的專用屬性，如文本類中，會(huì)加上表示文本內(nèi)容的成員變量。

3.2.2 圖形工具的實(shí)現(xiàn)

圖形工具的實(shí)現(xiàn)包括：畫(huà)bmp圖形作為工具欄按鈕的圖標(biāo)；制作類似于Word

的任意浮動(dòng)的工具欄；編寫(xiě)點(diǎn)擊工具欄中按鈕的事件，繪圖功能的實(shí)現(xiàn)四個(gè)步驟。

現(xiàn)逐步介紹如下：

1) 畫(huà)bmp圖形作為工具欄按鈕的圖標(biāo)

在Resource View中，雙擊Toolbar中的IDR_MAINFRAME項(xiàng)，就會(huì)顯示主界面中工具欄的編輯窗口，在其中添加需要制作的圖元的工具欄按鈕，畫(huà)bmp圖形作為工具欄按鈕的圖標(biāo)。工具欄按鈕的ID設(shè)計(jì)為ID_DRAW_LINE、ID_DRAW_TEXT、ID_DRAW_TRANS、ID_DRAW_FUSE、ID_DRAW_TRENDS、ID_DRAW_ALARM等。添加的工具欄按鈕的作用是向繪圖對(duì)象的鏈表m ObjectList中添加直線、文本、變壓器、熔斷器、趨勢(shì)、報(bào)警等圖元。

2) 制作類似于Word的任意浮動(dòng)的工具欄

只需要簡(jiǎn)單的編程就可以實(shí)現(xiàn)任意浮動(dòng)的工具欄，設(shè)計(jì)如下：

if(!m_wndToolBar.CreateEx(this，TBSTYLE_FLAT，WS_CHILD|WS_VISIBLE

|CBRS_TOP|CBRS_GRIPPER|CBRS_TOOLTIPS|CBRS_FLYBY|

CBRS_SIZE_DYNAMIC)||!m_wndToolBar.LoadToolBar(IDR_MAINFRAME))

//設(shè)置工具欄的屬性

{

TRACE0(\"Failed to create toolbar\\");

return-1;//fail to create

}

m_wndToolBar.EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);//實(shí)現(xiàn)任意停靠

EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);

DockControlBar(m_wndToolBar);

3) 編寫(xiě)點(diǎn)擊工具欄中按鈕的事件

打開(kāi)C1assWizard，在Message Maps選項(xiàng)頁(yè)，選擇類名為CMyDrawView，ObjectIds分別ID_DRAW_LINE、ID_DRAW_TEXT、ID_DRAW_TRANSID_DRAW_FUSE、

ID_DRAW_TRENDS、ID_DRAW_ALARM等，選擇Messages為COMMAND，單擊添加函數(shù)按鈕即可添加工具欄按鈕的響應(yīng)函數(shù)，在其中添加如下代碼：

void CMyDrawView::OnButtonLinen

{

//TODO:Add your command handler code here

CLine*pLine=new CLine;

m_ObjectList.AddTail(pLine);

Invalidate;

}

……

4) 繪圖功能的實(shí)現(xiàn)

圖形組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境中的每一種畫(huà)圖工具的功能都是通過(guò)一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，系統(tǒng)定義了CLine，CText，CTran，CFuse，CTrends，CAlarm等類來(lái)分別實(shí)現(xiàn)畫(huà)直線、文本、變壓器、熔斷器，趨勢(shì)，報(bào)警等功能。下面以類CLine為例來(lái)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)畫(huà)直線的功能，其余與之類似。類CLine的結(jié)構(gòu)如下：

class CLine:public CDraw

{

public:

int StartX;

int StartY;//直線的起點(diǎn)x，y坐標(biāo)

int EndX;

int EndY;//直線的終點(diǎn)x，y坐標(biāo)

int m_LineWidth;//線寬

int m_LineColor;//線的顏色

BOOL bChangeCol;//是否允許修改線顏色

BOOL bVisible;//是否允許修改可見(jiàn)屬性

public:

void DrawLine(CDC*pDC);

virtual void PasteMove();

CLine();//構(gòu)造函數(shù)

CLine(int startx，int starty，int endx，int endy，COLORREF linecolor，int linewidth);

~CLine();//析構(gòu)函數(shù)

……}

3.3 編輯工具設(shè)計(jì)

3.3.1 刪除、拷貝、剪切和粘貼

刪除的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：1)從畫(huà)面圖元鏈表中移走檢取的圖元并釋放其內(nèi)存空間；2)通知編輯環(huán)境重繪畫(huà)面。其余三個(gè)操作需要中間變量的支持。編輯環(huán)境中專門設(shè)置了一個(gè)中間變量鏈表，用于保存拷貝和剪切的圖元?？截惡图羟兄跋惹蹇真湵?。然后調(diào)用檢取對(duì)象的Clone()函數(shù)，返回一份該對(duì)象的完整拷貝，并將其置于中間變量鏈表中。對(duì)于剪切，隨后還要做一步和刪除相同的工作。粘貼的時(shí)候從中間變量鏈表中獲取其成員圖元的一份深拷貝，將其加入畫(huà)面的圖元鏈表中。需要注意的是這時(shí)候并不能清除中間變量鏈表，因?yàn)橥瑯拥恼迟N工作可能需要做不止一次。

3.3.2 旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)函數(shù)Rotate包含兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是MyPoint（旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)），一個(gè)是angle（旋轉(zhuǎn)角度）。函數(shù)功能即為計(jì)算圖元各個(gè)關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)（比如，圓的圓心，矩形的四個(gè)頂點(diǎn)等）相對(duì)旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)旋轉(zhuǎn)angle角度后的新坐標(biāo)。旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)也是通過(guò)異或方式擦處旋轉(zhuǎn)前的圖形，然后調(diào)用各個(gè)圖元的Rotate函數(shù)改變關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再調(diào)用Draw函數(shù)在新位置畫(huà)出旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果。

3.4 屬性管理設(shè)計(jì)

圖形對(duì)象創(chuàng)建完畢后，往往還需要對(duì)其作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，有些對(duì)象的關(guān)鍵屬性就是在創(chuàng)建完畢以后通過(guò)進(jìn)一步的屬性設(shè)置得到的。比如圖片對(duì)象，創(chuàng)建的時(shí)候只是為他規(guī)定了顯示的區(qū)域，要等到設(shè)置好對(duì)應(yīng)的圖片文件后才能顯示出來(lái)。對(duì)于位置和大小這樣的外部屬性，實(shí)現(xiàn)的時(shí)候通過(guò)鼠標(biāo)選中相應(yīng)對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步的的指點(diǎn)和拖放操作來(lái)完成。對(duì)于線型、字體、曲線顏色等復(fù)雜的內(nèi)部屬性設(shè)置，則通過(guò)調(diào)用控件屬性對(duì)話框來(lái)進(jìn)行[3]。

3.5 動(dòng)畫(huà)連接設(shè)計(jì)

變電站監(jiān)控軟件系統(tǒng)為了在組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果，需要在圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)下組態(tài)時(shí)定義動(dòng)畫(huà)連接，即在需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)的圖形對(duì)象與系統(tǒng)變量之間建立一個(gè)聯(lián)系，讓工作站運(yùn)行軟件了解某一個(gè)圖形對(duì)象應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)哪一變量的數(shù)值動(dòng)作。當(dāng)用戶需要為某一圖形對(duì)象建立動(dòng)畫(huà)連接時(shí)，只需讓鼠標(biāo)指向該對(duì)象，雙擊鼠、標(biāo)左鍵，此時(shí)會(huì)彈出一個(gè)動(dòng)畫(huà)連接對(duì)話框，在此對(duì)話框內(nèi)，輸入與此圖形對(duì)象相聯(lián)系的一個(gè)變量名即可。利用動(dòng)畫(huà)連接對(duì)話框，系統(tǒng)將生成一系列組態(tài)信息，并將他們保存在數(shù)據(jù)文件中，供工作站運(yùn)行軟件調(diào)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

本論文采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ訴isual C++6.0為工具，利用多文檔、矢量制圖等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)組態(tài)圖形界面系統(tǒng)。其中將圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)分為圖元工具、編輯工具、屬性編輯、動(dòng)畫(huà)連接四個(gè)功能塊進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，大大降低了設(shè)計(jì)難度。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文