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ovation控制系統(tǒng)具有非常良好的開(kāi)放性，幾乎所有組態(tài)文件都可導(dǎo)出為文本文件，或以文本文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)可以導(dǎo)出為txt文件，流程圖畫(huà)面保存為src文件，控制邏輯圖保存為dwg、src、svg文件。其中Txt、src、svg文件可以用普通的文本編輯器直接編輯，dwg雖然不能直接用文本編輯器編輯，但可以把dwg文件轉(zhuǎn)換成dxf文本文件后再編輯。工程中，通常用Ultraedit等文本編輯軟件對(duì)多個(gè)組態(tài)文件里的內(nèi)容進(jìn)行批量查找或替換處理，這在一定程度上提高了工作效率，但傳統(tǒng)的基于確切的字符串進(jìn)行文本查找和替換的方法效率低、靈活性差，不適合進(jìn)行復(fù)雜文本處理。正則表達(dá)式是基于模式匹配法則對(duì)文本進(jìn)行智能查找和替換，一個(gè)通用的正則表達(dá)式能高度概括所有可能出現(xiàn)的情況，執(zhí)行一次基于正則表達(dá)式的查找或替換操作可以批量解決一類(lèi)問(wèn)題。本文把正則表達(dá)式引入控制系統(tǒng)組態(tài)工程，用具體實(shí)例說(shuō)明了正則表達(dá)式的強(qiáng)大功能。

1正則表達(dá)式

1．1正則表達(dá)式簡(jiǎn)介正則表達(dá)式源于神經(jīng)生理學(xué)研究，最早由數(shù)學(xué)家StephenKleene于1956年提出，他在對(duì)自然語(yǔ)言的遞增研究成果的基礎(chǔ)上定義了一個(gè)代數(shù)系統(tǒng)，并且引入了一種記號(hào)系統(tǒng)來(lái)描述正則集，這種記號(hào)系統(tǒng)被稱為“正則表達(dá)式”［3］。UNIX系統(tǒng)的創(chuàng)造者KenThompson于1968年第一個(gè)把正則表達(dá)式用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，并取得了巨大成功，后經(jīng)幾個(gè)時(shí)期的發(fā)展，現(xiàn)已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織批準(zhǔn)為ISO標(biāo)準(zhǔn)。如今，各種文本編輯器和搜索工具都集成了正則表達(dá)式，如Ultraedit和Editplus等，各種程序語(yǔ)言也都支持正則表達(dá)式，如C++、C#、Java、Basic、Python、Perl、PHP等。開(kāi)發(fā)人員可以選擇不同的程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)各種基于正則表達(dá)式的應(yīng)用程序。常規(guī)的搜索和替換操作，需要提供確切的文字，這種技術(shù)只適用于對(duì)靜態(tài)文本進(jìn)行簡(jiǎn)單搜索和替換任務(wù)。由于它缺乏靈活性，因此在搜索動(dòng)態(tài)文本時(shí)就有困難了，甚至是不可能的。而正則表達(dá)式可以對(duì)動(dòng)態(tài)文本進(jìn)行復(fù)雜的查找和替換，它是基于模式匹配的一種智能數(shù)據(jù)檢索和提取方法。例如，可以對(duì)一個(gè)輸入字符串進(jìn)行測(cè)試，看在該字符串中是否存在一個(gè)電話號(hào)碼模式或一個(gè)信用卡號(hào)碼模式;可以在文檔中使用一個(gè)正則表達(dá)式來(lái)標(biāo)識(shí)特定文字，然后可以全部將其刪除，或者替換為別的文字。

1．2正則表達(dá)式語(yǔ)法正則表達(dá)式是由一些普通字符和特殊字符(或稱元字符)組成。特殊字符包括“$”，“^”，“．”，“*”，“+”，“?”，“［”，“］”和“\”。除非在一個(gè)字符前面有“\”，否則正則表達(dá)式中出現(xiàn)的任何其他字符都是普通字符。雖然任何普通字符都構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的正則表達(dá)式，但這僅僅可以匹配與自己相同的字符，相當(dāng)于常規(guī)的查找方法。普通字符和特殊字符結(jié)合在一起就構(gòu)成功能強(qiáng)大的正則表達(dá)式，它可以匹配一組或一類(lèi)字符串，而不用明確地列舉出所有的確切形式。如“．*a［bce］+［0－9］d”，這個(gè)正則表達(dá)式表示從字符串的任意位置開(kāi)始，以字符a開(kāi)頭，其后是一個(gè)或任意多個(gè)b，c或e，然后是一個(gè)數(shù)字，最后是字符d。正則表達(dá)式內(nèi)容豐富，功能強(qiáng)大，限于篇幅，本文僅對(duì)其作一簡(jiǎn)要介紹。

2Ovation控制系統(tǒng)組態(tài)工程

2．1Ovation控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介Ovation系統(tǒng)是集過(guò)程控制及企業(yè)管理信息技術(shù)于一體的，融合了當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)于一身的典范。其采用了高速、高可靠性、高開(kāi)放性的通信網(wǎng)絡(luò)，具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集能力以及潛在的控制能力。Ovation控制系統(tǒng)分為Windows平臺(tái)和Solaris平臺(tái)兩種系統(tǒng)。目前新的Ovation控制系統(tǒng)以Windows平臺(tái)為主，最新版本為3．3版。Windows平臺(tái)的Ovation控制系統(tǒng)提供功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)平臺(tái)(OvationDeveloperStudio)，它集成了各種軟件組態(tài)工具，用于生成和保存系統(tǒng)的控制策略、過(guò)程畫(huà)面、測(cè)點(diǎn)記錄、I/O設(shè)置、報(bào)表生成以及全系統(tǒng)的組態(tài)，經(jīng)過(guò)授權(quán)的任何一個(gè)操作員站都可使用組態(tài)工具［4］。

2．2Ovation控制系統(tǒng)組態(tài)工程介紹Ovation控制系統(tǒng)組態(tài)工程是指基于Ovation控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，根據(jù)設(shè)計(jì)文檔的要求，完成相關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝流程圖和控制邏輯圖的組態(tài)工作。主要設(shè)計(jì)文檔通常包括輸入輸出測(cè)點(diǎn)清單(簡(jiǎn)稱IO清單)、端子接線圖、工藝流程圖、控制方案和策略等。點(diǎn)組態(tài)過(guò)程就是把IO清單里的點(diǎn)的屬性值配置到Ovation點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)字段。點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)的依據(jù)是IO清單，IO清單一般由設(shè)計(jì)院提供，其中包含測(cè)點(diǎn)的各種屬性信息，如測(cè)點(diǎn)名稱、測(cè)點(diǎn)描述、控制器號(hào)、工程單位、量程、報(bào)警限、安全級(jí)別等。Ovation控制系統(tǒng)支持11個(gè)類(lèi)型的點(diǎn)，每個(gè)類(lèi)型的點(diǎn)都有其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)字段和屬性值。實(shí)際工程中用得最多的是模擬量點(diǎn)、數(shù)字量點(diǎn)和打包點(diǎn)，這三種類(lèi)型點(diǎn)的數(shù)量占所有點(diǎn)數(shù)的99%以上。從點(diǎn)是否包含硬件信息來(lái)看，可把模擬量點(diǎn)和數(shù)字量點(diǎn)分別分為兩類(lèi)，一類(lèi)是帶有卡件位置和通道號(hào)等硬件信息的IO測(cè)點(diǎn)，也叫一次點(diǎn)或硬件點(diǎn)，一般占總點(diǎn)數(shù)的10%左右;另一類(lèi)是不帶硬件信息的點(diǎn)，也叫二次點(diǎn)或軟件點(diǎn)，一般占總點(diǎn)數(shù)的90%左右。以單臺(tái)600MW燃煤機(jī)組主機(jī)系統(tǒng)為例，大約包含5000至10000個(gè)IO測(cè)點(diǎn)，邏輯圖組態(tài)過(guò)程中還要生成并配置幾千個(gè)中間點(diǎn)和打包點(diǎn)。因此，當(dāng)需要組態(tài)的點(diǎn)較少時(shí)，可用Ovation點(diǎn)組態(tài)工具手工配置點(diǎn)的各個(gè)屬性值，當(dāng)需要組態(tài)的點(diǎn)的數(shù)量較多時(shí)，可通過(guò)文本導(dǎo)入的辦法批量生成數(shù)據(jù)庫(kù)里的點(diǎn)。另外，可以把Ovation系統(tǒng)里的所有點(diǎn)導(dǎo)出為一個(gè)文本文件，通常稱為部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)文件。流程圖畫(huà)面組態(tài)是指利用Ovation開(kāi)發(fā)環(huán)境里的畫(huà)面組態(tài)工具，繪制控制流程圖主畫(huà)面和彈出面板子畫(huà)面等。流程圖畫(huà)面里的所有信息都包含在src格式的文本源文件中，畫(huà)面組態(tài)工具只不過(guò)是提供了友好的人機(jī)操作界面，其實(shí)質(zhì)作用是把繪制的各種線條、文字、形狀、顏色、宏等圖形元素自動(dòng)翻譯成特定的語(yǔ)句并保存成src文件，即src文件里的每一條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)流程圖里的一個(gè)圖形元素。因此當(dāng)需要批量進(jìn)行流程圖畫(huà)面組態(tài)時(shí)，只需要按照流程圖畫(huà)面的語(yǔ)法規(guī)則批量修改src文件即可?？刂七壿嫿M態(tài)是指利用Ovation開(kāi)發(fā)環(huán)境里的邏輯組態(tài)工具，根據(jù)設(shè)計(jì)控制策略繪制相應(yīng)的控制邏輯圖，也稱SAMA圖。3．0及之前版本的Ovation控制系統(tǒng)采用AutoCAD軟件進(jìn)行邏輯圖組態(tài)，編譯后的組態(tài)文件保存為DWG文件和SRC文件;3．1及之后版本的Ovation控制系統(tǒng)采用SVG編輯器進(jìn)行邏輯圖組態(tài)，保存為SVG文件。SRC文件和SVG文件都是文本文件，其中包含了邏輯圖畫(huà)面的各種信息，如輸入點(diǎn)名、輸出點(diǎn)名、測(cè)名描述、信號(hào)線、算法名稱等。非文本格式的DWG文件亦可被轉(zhuǎn)換成DXF格式的文本文件。點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)是工藝流程圖和控制邏輯圖組態(tài)的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確高效地進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)對(duì)于整個(gè)組態(tài)工程的進(jìn)度和質(zhì)量起到重要的作用。否則，不規(guī)范的點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)易導(dǎo)致后續(xù)組態(tài)工作頻繁返工，使整個(gè)工程失去規(guī)范性并遺留諸多缺陷［5］。點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)主要包括硬件點(diǎn)組態(tài)和軟件點(diǎn)組態(tài)。硬件點(diǎn)組態(tài)的依據(jù)是IO清單，IO清單通常包含測(cè)點(diǎn)名稱、測(cè)點(diǎn)描述、工程單位、量程、卡件類(lèi)型、卡件位置和通道號(hào)等信息。軟件點(diǎn)組態(tài)的依據(jù)是實(shí)現(xiàn)特定控制策略的控制邏輯圖，工程中需要根據(jù)工藝過(guò)程的意義定義大量的中間點(diǎn)，通常這些軟件點(diǎn)會(huì)被流程圖主畫(huà)面或彈出子畫(huà)面所引用。IO清單和軟件點(diǎn)的設(shè)計(jì)整理貫穿組態(tài)工程全過(guò)程，只有借助強(qiáng)有力的文本處理工具才能時(shí)刻保持軟、硬件點(diǎn)信息的完整性和規(guī)范性。

3正則表達(dá)式的工程應(yīng)用

3．1軟件介紹雖然正則表達(dá)式功能強(qiáng)大，但是其使用規(guī)則比較晦澀難懂，不易掌握，因此本文把Ovation控制系統(tǒng)組態(tài)工程中經(jīng)常用到的一些匹配模式集成到軟件中，工程人員只需從軟件下拉菜單中選擇相應(yīng)的匹配模式即可解決大部分常用的文本處理問(wèn)題。組態(tài)工作的大量原始數(shù)據(jù)都是基于MicrosoftExcel表格，因此有必要基于Excel表格開(kāi)發(fā)軟件，軟件開(kāi)發(fā)通常有兩種方式，一種是利用VBA腳本語(yǔ)言編寫(xiě)程序;另一種是基于COM接口開(kāi)發(fā)Excel插件。VBA腳本程序?qū)儆贓xcel文檔的一部分，在不同的Excel文檔中共用VBA腳本比較麻煩，且VBA腳本程序不易管理。COM接口插件與Excel應(yīng)用程序本身集成在一起，只要打開(kāi)Excel表格，任何時(shí)候都可調(diào)用COM接口插件里的功能。另外，從程序的運(yùn)行速度來(lái)看，COM接口插手也大大快于VBA腳本程序。鑒于COM接口插件的諸多優(yōu)點(diǎn)，本文采用該方式開(kāi)發(fā)了Excel插件。

3．2IO清單中的應(yīng)用由于各種因素，IO清單里的測(cè)點(diǎn)名稱存在諸多不規(guī)范問(wèn)題，如字母O誤寫(xiě)成數(shù)字0，編碼長(zhǎng)度不一致，編碼規(guī)則不統(tǒng)一等［5］。采用人工檢查的辦法只能發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題糾正一個(gè)，不易一次性解決一類(lèi)問(wèn)題。實(shí)際工程中，由于頻繁更新IO清單，導(dǎo)致邏輯圖和流程圖畫(huà)面組態(tài)工作經(jīng)常被迫返工。KKS編碼是工程中被廣泛采用的編碼方式之一，它是一種根據(jù)功能、工藝和安裝位置等特征來(lái)標(biāo)識(shí)發(fā)電廠中的系統(tǒng)和設(shè)備及其組件的一種代碼［6］。根據(jù)KKS編碼的設(shè)計(jì)規(guī)則，可以寫(xiě)出測(cè)點(diǎn)名稱準(zhǔn)確性檢驗(yàn)正則表達(dá)式。實(shí)例1判斷點(diǎn)名稱是否符合KKS規(guī)范正則表達(dá)式:［\d］{2}［A－Z］{8}(?=XB01|XB02|YB01|YB02)說(shuō)明:［\d］{2}表示前兩個(gè)字符串只能是數(shù)字;［A－Z］{8}表示第3至10個(gè)字符只能是A至Z的26個(gè)大寫(xiě)字母;(?=XB01|XB02|YB01|YB02)表示最后4個(gè)字符只能是XB01或XB02或YB01或YB02。

3．3點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)中的應(yīng)用Ovation系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的日常維護(hù)或系統(tǒng)升級(jí)改造時(shí)，通常需要對(duì)Ovation點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)里的信息進(jìn)行梳理，分別整理出各種類(lèi)型點(diǎn)的IO清單，如模擬量點(diǎn)，數(shù)字量點(diǎn)，打包點(diǎn)等。實(shí)例2從Ovation點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件中提取出模擬量點(diǎn)正則表達(dá)式:\(TYPE=″AnalogPoint″．*?(?=\r\n\s+\(TYPE)說(shuō)明:\(表示左括號(hào);TYPE=″AnalogPoint″表示字符串本身;．*?表示包含換行符的懶惰型的任意數(shù)量的字符串;(?=\r\n\s+\(TYPE)表示以字符串“換行符后緊接若干個(gè)空格再緊接字符串(TYPE”結(jié)尾。

3．4工藝流程圖畫(huà)面組態(tài)中的應(yīng)用Ovation系統(tǒng)升級(jí)改造工程中經(jīng)常需要根據(jù)用戶習(xí)慣和喜好對(duì)流程圖畫(huà)面做相應(yīng)調(diào)整，如:批量更改畫(huà)面的底色、泵或閥門(mén)形狀、字體大小，批量增加或刪除畫(huà)面中顯示的點(diǎn)，批量替換符合某一特征的宏等。另外，為了便于對(duì)流程圖畫(huà)面進(jìn)行檢索和管理，需要從流程圖中提取各種信息、如點(diǎn)名稱、宏號(hào)、子窗口號(hào)、點(diǎn)組號(hào)等。實(shí)例3查找宏語(yǔ)句中包含以字符串OCB開(kāi)頭的點(diǎn)名的宏，獲取該宏語(yǔ)句中的的X、Y坐標(biāo)及點(diǎn)名信息，利用這些信息重構(gòu)新的宏語(yǔ)句正則表達(dá)式:Macro(\d{1，5})(\d{1，5})(\d{1，5})(．*\OCB．*\r\n)(．*\r\n){1，3}?(?=Macro|BACKGROUND|\r\n)說(shuō)明:以Macro字符串開(kāi)頭，第一個(gè)(\d{1，5})表示由1至5個(gè)數(shù)字組成的宏號(hào)，第二個(gè)(\d{1，5})表示由1至5個(gè)數(shù)字組成的X坐標(biāo)，第三個(gè)(\d{1，5})表示由1至5個(gè)數(shù)字組成的Y坐標(biāo)，(．*\\OCB．*\r\n)表示包含\OCB的任意字符串，(．*\r\n){1，3}?表示由任意字符組成的1至3行字符串且優(yōu)先匹配較短的字符串，(?=Macro|BACKGROUND|\r\n)表示以Macro或BACKGROUND或回車(chē)符結(jié)尾。實(shí)例4從流程圖中提取用到的點(diǎn)名正則表達(dá)式:\\(［^\\s\r\n］*)\\說(shuō)明:\\表示反斜杠符，［^\\\s\r\n］表示除反斜杠符、空格符、回車(chē)符之外的任意字符串。

3．5控制邏輯圖組態(tài)中的應(yīng)用為了便于對(duì)控制邏輯圖和其中的算法進(jìn)行檢索和管理，需要從邏輯圖中提取各種信息、如點(diǎn)名稱、邏輯描述、算法名稱、邏輯圖名稱、邏輯圖號(hào)、控制器任務(wù)區(qū)等。實(shí)例5從Src文件中提取以MOD字符串結(jié)尾的打包點(diǎn)名稱正則表達(dá)式:PTR_VALUE\$P1\$I\d{3}\\(［\w］+－MOD)說(shuō)明:PTR_VALUE\$P1\$I表示以PTR_VALUE$P1$I開(kāi)頭，\d{3}\\表示3個(gè)連續(xù)的數(shù)字后面緊跟一個(gè)空格和一個(gè)\符號(hào)，(［\w］+－MOD)表示以MOD字符串結(jié)尾的任意長(zhǎng)度的字符串。實(shí)例6從Src文件中提取邏輯圖的名稱、頁(yè)號(hào)和控制器號(hào)正則表達(dá)式:PTR_VALUE\$P3\$A116X4″(．*)″|PTR_VALUE\$P3\$A88X8″(．*)″|PTR_VALUE\$P3\$A48X40″(．*)″說(shuō)明:PTR_VALUE\$P3\$A116X4表示字符串PTR_VALUE$P3$A116X4，″(．*)″表示以″號(hào)開(kāi)頭并以″號(hào)結(jié)尾的任意長(zhǎng)度的字符串，|表示邏輯或，|符之后的正則表達(dá)式與其之前的正則表達(dá)式的意義類(lèi)似，說(shuō)明從略。實(shí)例7從SVG文件中提取邏輯圖的名稱、頁(yè)號(hào)和控制器號(hào)正則表達(dá)式:cb-sheet-title=″(．*)″|cb-sheet-number=″(．*)″|cb-drop-id=″(．*)″說(shuō)明:以字符串cb-sheet-title="開(kāi)頭，以字符"結(jié)尾，．*表示不包含換行符的任意字符串，|之后意義類(lèi)似，說(shuō)明從略。

4結(jié)語(yǔ)

正則表達(dá)式作為一種智能模式匹配規(guī)則，具有強(qiáng)大的文本查找和替換功能，在網(wǎng)頁(yè)解析、信息抽取、文本挖掘領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。他山之石可以攻玉，本文把正則表達(dá)式引入控制系統(tǒng)組態(tài)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)，如點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、工藝流程圖組態(tài)、控制邏輯圖組態(tài)等，用各種實(shí)例證實(shí)了其在提高工作效率和質(zhì)量方面起到的重要作用。雖然正則表達(dá)式功能強(qiáng)大，但是熟練掌握和應(yīng)用正則表達(dá)式并非易事。為此，本文把控制系統(tǒng)組態(tài)工程中常用的基于正則表達(dá)式的匹配規(guī)則編制成Excel插件，集成于Excel環(huán)境中。組態(tài)人員只需從正則表達(dá)式匹配規(guī)則列表中選擇相應(yīng)的匹配規(guī)則即可解決組態(tài)過(guò)程中的各種文本查找和替換問(wèn)題。大大降低了組態(tài)人員使用正則表達(dá)式的門(mén)檻，從而使正則表達(dá)式在控制系統(tǒng)組態(tài)工程中得到廣泛的應(yīng)用。

作者：張雄單位：艾默生控制系統(tǒng)(上海)有限公司