组态软件的开发（C#）
在工控领域，我们用到的组态软件有组态王、Cimplicity等，一方面这些软件是收费的，另一方面无论这些软件做得多好，都没办法把自己的品牌打出去，没办法满足各种自定义的需求。于是，我花了两个星期时间，开发了一款简易版的。这是流程图界面：
其实组态软件并没有我们想像的那么难。我们需要的功能无非就是有一张可以灵活编辑的图，这个图里面的元素会根据系统的状态去变化。
一、图片的呈现
我是使用WPF去开发的，首先整个画面是一个Canvas，然后里面放一些Image元素。我们知道，在组态里面，每一个元件有几种状态。例如一个阀，有半闭的状态和打开的状态，一条水管，有静止和向左向右流动的状态。我们设计的方法是，根据系统的数据，判断应该呈现哪一张图，然后把那张图添加在Canvas里面。当系统数据改变时，Canvas去掉旧图，添加新图。
静态的图可以用png、jpg这些格式，动态的图只能使用gif了。WPF默认是不能显示动态图的，我使用了一个第三方库去完成这项任务。有兴趣的朋友可以搜索一下WpfAnimatedGif，这是目前发现显示gif性能最好的一个第三方库。
二、元件的结构
其实在组态图中，有两种元件，一是图片，二是文字。而且，图片有三种拉伸方法，一是随意拉伸，二是只能横向拉伸（例如水平的管路），三是只能竖向位伸。我们把元件类结构定义如下：
其中，Component类完成了所有移动、放缩、旋转的功能，而下面继承的类只是指明了一些额外的属性。
三、图片的编辑
图片的编辑是最为复杂的一项功能。编辑界面如下图所示：
我实现了一些基本的功能，例如选中元件之后，进行拉伸拖拉、放大缩小、旋转等，还有上下移动一层、对齐等功能。在这里面，旋转之后的放缩是最为复杂的。
在WPF里面，元素的旋转都是使用RotateTransform完成的。旋转之后，元素在我们眼中，其Left和Top属性都变了，但其实在代码里，Left和Top并没有变化。这就产生了两个坐标系。我们看到的元件坐标系跟元件在代码里的坐标系是不一样的。而我们用鼠标去拖动元件的时候，鼠标的坐标其实是我们眼中的坐标系，对元件产生作用前，需要先转成元件真实的坐标系。当元件动了以后，它在自己坐标系里的位置需转换成我们眼中的坐标系。这里面需要用到一些微分的概念。具体怎么算的，在这里不赘述，文字很难表达。这是坐标转换的函数：
public void Translate(Point _OriginPoint/*斜旧点*/, Point _p/*斜新点*/, CursorX CurrentCursor, bool PressShift)
{
if ((int)CurrentCursor < 0x100)
{
Point center = new Point() { X = OriginX + OriginWidth / 2, Y = OriginY + OriginHeight / 2 };//中心
Point p = PointRotate(_p, 0 - RotateAngle, center);//正新点
Point OriginPoint = PointRotate(_OriginPoint, 0 - RotateAngle, center);//正旧点
double ChangeX = p.X - OriginPoint.X;//正X变化
double ChangeY = p.Y - OriginPoint.Y;//正Y变化
double NewWidth = OriginWidth;
double NewHeight = OriginHeight;
double NewX = OriginX;
double NewY = OriginY;
bool do_it = false;
switch (CurrentCursor)
{
case CursorX.WNES:
NewWidth = OriginWidth - ChangeX;
NewHeight = OriginHeight - ChangeY;
if (PressShift)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
ChangeY = OriginHeight - NewHeight;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewX = OriginX + ChangeX;
NewY = OriginY + ChangeY;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.ESWN:
NewWidth = OriginWidth + ChangeX;
NewHeight = OriginHeight + ChangeY;
if (PressShift)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
do_it = true;
}
break;
case CursorX.ENWS:
NewWidth = OriginWidth + ChangeX;
NewHeight = OriginHeight - ChangeY;
if (PressShift)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
ChangeY = OriginHeight - NewHeight;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewY = OriginY + ChangeY;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.WSEN:
NewWidth = OriginWidth - ChangeX;
NewHeight = OriginHeight + ChangeY;
if (PressShift)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewX = OriginX + ChangeX;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.WE:
NewWidth = OriginWidth - ChangeX;
NewHeight = OriginHeight;
ChangeY = 0;
if (PressShift && ((int)componentType & 0x80) != 0)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
ChangeY = (OriginHeight - NewHeight) / 2;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewX = OriginX + ChangeX;
NewY = OriginY + ChangeY;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.EW:
NewWidth = OriginWidth + ChangeX;
NewHeight = OriginHeight;
ChangeY = 0;
if (PressShift && ((int)componentType & 0x80) != 0)
{
NewHeight = NewWidth * OriginHeight / OriginWidth;
ChangeY = (OriginHeight - NewHeight) / 2;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewY = OriginY + ChangeY;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.NS:
NewWidth = OriginWidth;
NewHeight = OriginHeight - ChangeY;
ChangeX = 0;
if (PressShift && ((int)componentType & 0x20) != 0)
{
NewWidth = NewHeight * OriginWidth / OriginHeight;
ChangeX = (OriginWidth - NewWidth) / 2;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewX = OriginX + ChangeX;
NewY = OriginY + ChangeY;
do_it = true;
}
break;
case CursorX.SN:
NewWidth = OriginWidth;
NewHeight = OriginHeight + ChangeY;
ChangeX = 0;
if (PressShift && ((int)componentType & 0x20) != 0)
{
NewWidth = NewHeight * OriginWidth / OriginHeight;
ChangeX = (OriginWidth - NewWidth) / 2;
}
if (NewWidth >= 10 && NewHeight >= 10)
{
NewX = OriginX + ChangeX;
do_it = true;
}
break;
}
if (do_it)
{
Point center1 = new Point() { X = NewX + NewWidth / 2, Y = NewY + NewHeight / 2 };
Point center2 = PointRotate(center1, RotateAngle, center);
Point LeftTop2 = PointRotate(new Point() { X = NewX, Y = NewY }, RotateAngle, center);
Point LeftTop3 = PointRotate(LeftTop2, 0 - RotateAngle, center2);
this.X = LeftTop3.X;
this.Y = LeftTop3.Y;
this.Width = NewWidth;
this.Height = NewHeight;
this.RenderTransform = new RotateTransform(RotateAngle, NewWidth / 2, NewHeight / 2);
}
}
else if ((int)CurrentCursor == 0x100)
{
this.X = OriginX + _p.X - _OriginPoint.X;
this.Y = OriginY + _p.Y - _OriginPoint.Y;
}
else
{
Point center = new Point() { X = OriginX + OriginWidth / 2, Y = OriginY + OriginHeight / 2 };
double PlusAngle = TriPointAngle(center, _p, _OriginPoint);
double NewAngle = OriginAngle + PlusAngle;
if (PressShift)
{
NewAngle = (int)(NewAngle + 22.5) / 45 * 45;
}
this.RotateAngle = NewAngle;
}
}四、数据的交互
对于组态图，除了呈现图形外，我们还希望：
（1）图形根据系统状态变化而变化。
（2）点击图形时，组态图能向主程序发送一些内容。
关于这两点，我们定义了两个概念，一是显示条件，二是点击事件。
在一个元件里面，包含了多个图片，而每张图片，都有自己的显示条件和点击事件。显示条件和点击事件都是一些表达式，如上图所示，当“1号采样阀状态”为1的时候，绿色的图案就会显示，而当用户点击了这个绿色图案时，主程序就会向“1号采样阀”发送一个0的信号。
组态图控件是通过三个列表跟主程序交互的，分别是显示条件列表、显示条件值列表、点击事件列表。
显示条件列表就是List
显示条件值列表是Dictionary
点击事件列表也是List
//初始化显示条件列表和点击事件列表
List list1 = new List();
List list2 = new List();
if (dt1 != null && dt1.Rows.Count != 0)
{
for (int i = 0; i < dt1.Rows.Count; i++)
{
string DeviceName = Convert.ToString(dt1.Rows[i]["DeviceName"]);
string FactorName = Convert.ToString(dt1.Rows[i]["FactorName"]);
int DeviceType = Convert.ToInt32(dt1.Rows[i]["DeviceType"]);
int FactorType = Convert.ToInt32(dt1.Rows[i]["FactorType"]);
if (FactorType != 4)
{
list1.Add(DeviceName + "." + FactorName);
list1.Add(FactorName);
}
else if (FactorType == 4 && DeviceType == 3)
{
list2.Add(FactorName);
}
}
}
Global.StateList = list1;
Global.CommandList = list2;
//定时更新组态图状态
private void Timer_Elapsed(object sender, ElapsedEventArgs e)
{
this.Dispatcher.Invoke(new Action(() =>
{
FlowChartCtrl page = Container.Children[0] as FlowChartCtrl;
Random rand = new Random();
Dictionary dict = new Dictionary();
dict.Add("PLC.1号采样阀", rand.Next(100) > 50 ? "1" : "0");
dict.Add("PLC.2号采样阀", rand.Next(100) > 50 ? "1" : "0");
dict.Add("PLC.1号采样泵", DateTime.Now.Second % 10 > 5 ? "1" : "0");
dict.Add("PLC.2号采样泵", rand.Next(100) > 50 ? "1" : "0");
dict.Add("高锰酸盐指数分析仪.实时时间", DateTime.Now.ToString());
page.UpdateData(dict);
}));
}