SCADA системы — это комплекс программных средств, применяющихся при создании автоматизированных систем управления (АСУ) промышленными объектами. В настоящее время основным элементом АСУ являются программируемые логические контроллеры, применение которых минимизирует участие человека в управлении техническими комплексами. Однако необходимость мониторинга и технологического процесса грамотными операторами-технологами остается. Для этого с помощью SCADA систем осуществляется связь контроллера с компьютером и предоставляется так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI). При этом специалистам недостаточно получать численные значения тех или иных характеристик объекта (температуры, давления, расхода и т. д.). Опыт показывает, что наиболее информативной формой представления технологических процессов являются мнемосхемы — совокупность сигнальных устройств и сигнальных изображений оборудования и внутренних связей контролируемого объекта, выполняемые на персональном компьютере. Для их создания можно использовать любой из существующих графических редакторов. Однако полученные таким образом мнемосхемы являются статическими и не отражают динамику изменения характеристик процесса, а следовательно, они неадекватны и неудобны для восприятия. Таким образом, одной из задач, стоящих перед разработчиками SCADA систем, является создание графического редактора для изображения объектов, характеристики которых могут быть динамически изменены.

Авторами статьи был разработан векторный графический редактор на базе библиотеки Qt в рамках открытого проекта OpenSCADA.

Основой описываемого редактора являются три графических примитива: линия, дуга, кривая Безье. К динамически изменяющимся характеристикам этих примитивов относятся:

1. Координаты контрольных точек: используются для задания формы линии, дуги или кривой Безье. При этом линия имеет 2 контрольные точки (рис. 1), дуга - 5 контрольных точек (рис.2), кривая Безье - 4 (рис.3).
2. Ширина линии.
3. Цвет линии.
4. Ширина бордюра.
5. Цвет бордюра.
6. Стиль линии (сплошная, пунктирная, точечная).

Примеры примитивов различного цвета, толщины, стилей с бордюрами и без бордюров приведены на рис.4.

Рисунок 1 — Контрольные точки линии

Рисунок 2 — Контрольные точки дуги

Рисунок 3 — Контрольные точки кривой Безье

Рисунок 4 — Примеры примитивов различного цвета, толщины, стилей с бордюрами и без бордюров

Кроме того, разработчиками предусмотрена возможность связи различных графических примитивов для создания сложных графических объектов. Если связанные примитивы образуют замкнутый контур, то он может быть залит цветом и/или изображением (рис.5).

Рисунок 5 — Заливки замкнутого контура цветом и изображениями

 

Созданный графический редактор позволяет масштабировать и поворачивать фигуры (примитивы и сложные графические объекты) (рис.6, рис.7).

К возможностям редактора относятся выделение, перемещение, копирование и удаление фигур.

Рисунок 6 — фигура с масштабом 1 по ОХ и ОУ и нулевым углом поворота

Рисунок 7 — фигура с масштабом 0,5 по ОХ и ОУ и углом поворота 90

Для того, чтобы приступить к работе с рассматриваемым графическим редактором после запуска проекта OpenSCADA с помощью кнопки необходимо вызвать «Рабочий пользовательский интерфейс». При этом откроется окно, состоящее из меню, панели инструментов и окон «Виджет» и «Атрибуты», находящихся в левой части экрана. (рис. 8).

В окне «Виджет» содержится перечень существующих графических библиотек и принадлежащих им элементов.

Предположим, что нам необходимо добавить графический элемент в одну из существующих библиотек. Для этого выделим имя библиотеки и нажмем кнопку на панели инструментов. В появившееся окно введем идентификатор и имя нового графического элемента (рис. 9). После чего перейдем к этому элементу и нажмем кнопку . При этом справа появится поле для рисования. С помощью двойного щелчка мышью по этому полю перейдем в режим редактирования — режим работы графического редактора, позволяющий осуществлять все предусмотренные манипуляции с фигурами. В тот момент, когда вновь созданный нами графический элемент находится в фокусе, окно «Атрибуты» приобретет вид, представленный на рис.10.

Рисунок 8 — Окно «Рабочего пользовательского интерфейса»

Рисунок 9 — Окно для создания нового графического объекта

Рисунок 10 — Окно «Атрибуты»

С помощью мыши или поля «Геометрия» окна «Атрибуты» зададим размеры поля для рисования и масштабные коэффициенты. Воспользовавшись полем «Линия» окна «Атрибуты» зададим ширину, цвет, стиль линий, которыми будем рисовать. С помощью поля «Граница» зададим ширину и цвет бордюра. Поле «Заполнение» позволяет задать цвет и изображение заливки. «Список элементов» содержит перечень примитивов и заливок, используемых при создании графического объекта.

Графические примитивы могут быть нарисованы с помощью мышки или заданы с помощью списка графических примитивов. В первом случае координаты контрольных точек создаваемого примитива вычисляются автоматически, ширина, цвет, стиль линии, ширина и цвет бордюра устанавливаются по умолчанию из окна «Атрибуты». Во втором случае примитив необходимо описать в «Списке элементов» следующим образом:

line:(x1|y1):(x2|y2):width:color:border_width:border_color:style    (1) arc:(x1|y1):(x2|y2):(x3|y3):(x4|y4):(x5|y5):width:color:border_width:border_color:style    (2) bezier:(x1|y1):(x2|y2):(x3|y3):(x4|y4):width:color:border_width:border_color:style    (3)

где (x1|y1) — координаты первой контрольной точки примитива,
(x2|y2) — координаты второй контрольной точки примитива,
(x3|y3) — координаты третьей контрольной точки примитива,
(x4|y4) — координаты четвертой контрольной точки примитива,
(x5|y5) — координаты пятой контрольной точки примитива,
width — ширина линии, которой будет нарисован примитив,
color — цвет линии, которой будет нарисован примитив,
border_width — ширина бордюра,
border_color — цвет бордюра,
stylе — стиль линии.

При этом приоритетными являются значения ширины, цвета, стиля линии, ширины и цвета бордюра, заданные в «Списке элементов». Если необходимо использовать какие- либо характеристики, устанавливаемые полями «Линия» или «Граница» окна «Атрибуты», то при описании примитива их следует пропустить. Например, мы хотим создать линию с шириной 3 красного цвета сплошную и без бордюра. При этом в поле «Линия» заданы ширина линии, равная 3, черный цвет линии, сплошной стиль линии; в поле «Граница» заданы ширина бордюра, равная 5, цвет бордюра зеленый. Тогда описание примитива в «Списке элементов» должно выглядеть следующим образом:

line:(x1|y1):(x2|y2)::red:0::  (4)

Формы записи (1) — (4) задают статические характеристики примитивов, которые не могут быть изменены программно. Для задания динамических характеристик необходимо использовать форму записи:

line:p1:p2:w1:c1:w2:c2:s1  (5)

Тогда в окно «Атрибуты» добавятся поля: Точка1 (p1), Точка2 (p2), Ширина1 (w1), Ширина2 (w2), Цвет1(c1), Цвет2(c2), Стиль1(s1) (рис.11) Значения этих полей можно изменять программно, с помощью одного из языков программирования проекта OpenSCADA. Очевидно, что при желании динамическими могут быть объявлены не все свойства примитива, а одно или несколько, кроме того одно динамическое свойство может быть использовано многократно.

Рисунок 11 — Окно «Атрибуты» с динамическими характеристиками объектов

Редактирование координат контрольных точек осуществляется либо с помощью мыши, либо путем их изменения в «Списке элементов» (в статике) или окне «Атрибуты» (в динамике). Редактирование других характеристик осуществляется с помощью изменения содержимого полей «Линия» , «Граница» окна «Атрибуты» или «Списке элементов».

Предусмотрены возможности выделения (левая кнопка мыши), совместного выделения примитивов (левая кнопка мыши + Ctrl), их перемещения (клавиатура/мышь), удаления (Del).

Для связи примитивов друг с другом необходимо:

1. Нажать кнопку Connections
2. Выделить одну из фигур и переместить её начальную или конечную точку к желаемой начальной или конечной точке другой фигуры.

Для заливки замкнутого контура необходимо 2 раза кликнуть мышкой внутри него либо задать заливку в «Списке элементов» следующим образом:

fill:(x1:y1):(x2:y2):(x3:y3):color:image (статика)
fill:p1:p2:p3:c1:i1 (динамика),

где (x1:y1):(x2:y2):(x3:y3) — координаты начальных/конечных точек примитивов, образующих замкнутый контур, color — цвет заливки, image — изображение заливки.

При этом приоритетными являются значения цвета и изображения заливки, заданные в «Списке элементов». Если необходимо использовать характеристики, устанавливаемые полем «Заполнение» окна «Атрибуты», то при описании примитива их следует пропустить.

Необходимо отметить, что разработанный авторами векторный графический редактор поддерживает прозрачность цвета, задаваемую следующим образом:

color-t

где color — цвет, t — прозрачность от 0 (полностью прозрачный) до 255 (непрозрачный).

Немаловажной является возможность сохранения созданных графических объектов во многих графических форматах. Для этого необходимо выйти из режима редактирования и в контекстном меню, открывающемся при щелчке правой кнопкой мыши по пустому месту поля рисования, выбрать пункт «Создать изображение из виджета». При этом появится окно, позволяющее указать имя изображения и директорию, в которой оно будет сохранено.

Таким образом, созданный векторный редактор выделяется достаточно высокой функциональностью, простотой и удобством применения и отвечает требованиям, предъявляемым к графическим редакторам, используемым в SCADA системах.