基于 HTML5 的 PID-进料系统可视化界面

前言

随着工业物联网和互联网技术的普及和发展,人工填料的方式已经逐渐被机械设备取代。工业厂商减小误操作、提升设备安全以及追求高效率等制造特点对设备的要求愈加高标准、严要求。同时机械生产以后还需遵从整个项目流程的规范管理,如何实行管理与交接也是一大严峻的挑战。因此,整个生产流程中还应该制定一套关于管理流程的可视化界面。

在工业过程控制中,按被控对象的实时数据采集的信息与给定值比较产生的误差的比例、积分和微分进行控制的控制系统,简称 PID 控制系统。PID 控制生产环境具有适应性强,鲁棒性强,使用方便等特点。进料系统则涉及到超高压技术,在流水线系统中广泛应用,能够实现设备半自动化或自动化送料作业,解决传统进料方式计量不准、工作环境污染以及工人劳动强度高等问题,从而实现高效的流水线加工。结合 PID 和自动化部署,可以为电力、机械、冶金、化工、食品、纺织等工业或者民用行业供需。本篇文章通过搭建危险废物进料系统的 2D 场景以及数据界面展示,帮助我们了解如何使用 HT 实现一个可视化的 PID 控制进料系统。

项目地址预览:  基于 HTML5  的 PID-进料系统可视化界面   http://www.hightopo.com/demo/PID-feed-system/

效果预览

整体协作场景

抓斗操作场景

进料场景

代码构建

搭建场景

该文主要实现的是 2D 场景,我们需要用到拓扑组件的相关 api 搭建基础场景:

1 dataModel = new ht.DataModel(); //数据容器,用来存取数据节点Node
2 graphView = new ht.graph.GraphView(dataModel); //拓扑组件
3 graphView.addToDOM(); //将组件添加到body中

上述代码添加组件到body中所用的是 addToDom 方法,HT 组件一般会嵌入BorderPane、SplitView和TabView等容器中使用,而最外层的HT组件则需要用户手工将 getView() 返回的底层 div 元素添加到页面的 DOM 元素中,这里需要注意的是,当父容器大小变化时,如果父容器是 BorderPane 和 SplitView 等这些HT预定义的容器组件,则HT的容器会自动递归调用孩子组件 invalidate 函数通知更新。但如果父容器是原生的 html 元素, 则 HT 组件无法获知需要更新,因此最外层的 HT 组件一般需要监听 window 的窗口大小变化事件,调用最外层组件 invalidate 函数进行更新。

为了最外层组件加载填充满窗口的方便性,HT 的所有组件都有 addToDOM 函数,其实现逻辑如下,其中 iv 是 invalidate 的简写:

 1 addToDom = function(){
 2     var self = this,
 3         view = self.getView(), //获取组件的底层div
 4         style = view.style;
 5     document.body.appendChild(view); //将组件底层div添加到body中
 6     style.left = '0'; //默认所有组件的position都设置为absolute绝对定位
 7     style.right = '0';
 8     style.top = '0';
 9     style.bottom = '0';
10     window.addEventListener('resize',function(){ self.iv(); },false); //窗口改变大小,调用刷新函数
11 }

将视图默认方法重置:

1 graphView.setPannable(false); //禁用通过鼠标拖拽进行平移操作
2 graphView.setRectSelectable(false); //禁用拓扑上进行框选操作
3 graphView.setMovableFunc(()=>{false}); //禁用移动过滤器函数

在 2D 编辑器上创建 2D 图形会生成 JSON 文件,引入生成场景需要进行反序列化:

1 ht.Default.xhrLoad('displays/industry/PID-进料系统.json',function(text){
2     var json = ht.Default.parse(text); //解析为JSON对象
3     dataModel.deserialize(json); //反序列化为场景
4 })

在 HT 中,Data 类型对象构造时内部会自动被赋予一个 id 属性,可通过 data.getId() 和 data.setId( id ) 获取和设置,Data 对象添加到 DataModel 之后不允许修改 id 值,可通过 dataModel.getDataById (id ) 快速查找 Data 对象。但是一般建议 id 属性由 HT 自动分配,用户业务意义的唯一标示可存在 tag 属性上,通过 Data#setTag( tag ) 函数允许任意动态改变 tag 值,通过DataModel#getDataByTag(tag) 可查找到对应的 Data 对象,并支持通过 DataModel#removeDataByTag( tag ) 删除 Data 对象。我们这边通过在 JSON 中设置 Data 对象的 tag 属性,在代码中通过 dataModel.getDataByTag( tag ) 函数来获取该 Data 对象:

 1 {
 2     "c": "ht.Node",
 3     "i": 407,
 4     "p": {
 5         "displayName": "抓手的结",
 6         "parent": {
 7             "__i": 403
 8         },
 9         "tag": "gripKnot",
10         "image": "symbols/symbol factory/垃圾处理/抓手的结.json",
11         "position": {
12             "x": -569.62125,
13             "y": -117.05025
14         },
15         "width": 50,
16         "height": 25
17     },
18     "s": {
19         "select.width": 0
20     }
21 },
1 var gripRightPaw = dataModel.getDataByTag('gripRightPaw');
2 var girpLeftPaw = dataModel.getDataByTag('grapLeftPaw');
3 var gripKnot = dataModel.getDataByTag('gripKnot');

展开动画

HT 对动画封装了 ht.Default.startAnim 函数,通过设置 duration 获取动画时长, action 函数里为执行的动画属性,以及 finishFunc 动画执行后的回调函数,该案例共置8个动画,包含自驱动以及异步动画。下面举第八个动画(循环水流动)为例来理解 ht 内置动画效果:

 1 //循环水流动
 2 function animation() {
 3     var lineJson = {};  
 4     var name = ''; 
 5     var speed = 20,
 6         lastTime = Date.now();
 7     //循环获取水流 tag,并设置初始化 shape.dash.offset 为0
 8     for (var i = 1; i <= 9; i++ ) {
 9         if (i != 8) {
10             name = 'line'+i;
11             lineJson[name] = 0;
12         }
13     }
14     ht.Default.startAnim({
15         duration: 5000,
16         action: function () {
17             var time = Date.now(),
18                deltaTime = (time - lastTime) / 1000;
19             for (var tags in lineJson) {  
20                 if (tags.split('e')[1] % 2) {
21                     lineJson[tags] += deltaTime * speed;
22                 } else {
23                     lineJson[tags] -= deltaTime * speed;
24                 }
25                 var lines = dataModel.getDataByTag(tags);
26                 lines.setStyle('shape.dash.offset',lineJson[tags]);
27             }
28             lastTime = time
29         },
30         finishFunc: function () {
31             animation();
32             //TODO... 也可以在这里异步调用下一个动画
33         }
34     })
35 }

该例首先根据已创建的循环水流(已绑定 tag 标签)通过 for 循环以及 dataModel. getDataByTag 动态获取 Data 节点,通过标签名携带的数字判断水流方向,最终使用 Data.setStyle(可以简写为 Data.s ) 设置虚线部分的偏移距离。

上面的循环水流为例,如果 lineJson[tags] += value (定值) ,当用户放大视图时图元数量减少,会多调用几次 anim 中的 action 函数,流动速度增快,缩小同理。因此采用 value = speed * deltaTime 的解决方式,解决视图在不同缩放 zoom 的情况下播放速度不一致的问题,具体原理如下:

 1 //global
 2 var lastTime = Date.now();
 3 var distance = 0; //距离
 4 var speed = 20; //速度
 5 //action
 6 ht.Default.startAnim({
 7     duration:5000,
 8     action:function(){
 9         var time = Date.now();
10         var deltaTime = (time - lastTime) / 1000; 
11         distance += speed * deltaTime;
12         lastTime = time;
13     },
14     finishFunc:function(){//TODO}
15 })

ht 实现动画不仅可以使用 startAnim 来驱动,也可以采用按调度 addScheduleTask 进行实现,代码如下:

1 dataModel.addScheleTask({
2     interval, //调度间隔
3     beforeAction(){}, //调度开始之前的动作
4     action(){}, //调度任务
5     afterAction(){} //调度结束之后的动作
6 })    

也可以使用 callLater 进行实现,ht 内置函数封装了非常多关于动画有趣且实操性强的 api ,有兴趣可以进入官网 ( https://www.hightopo.com  ) 进行了解和学习,也可以线上申请 framework 的试用包。 如果想要了解更多HT封装的动画进行操作,可以参考  https://www.cnblogs.com/xhload3d/p/9222549.html  等其他文章。

可操作

当然,HT 也汲取了订阅-发布模式的天然优势,通过驱动数据更改视图,更加直观地感受到数据与视图的绑定过程。以下提供2种 HT 提供的可操作界面,第一种是通过创建面板组件, HT 内部提供了包含 formPane 、borderPane、TablePane 等一系列通用面板组件,此处我们以  formPane 为例,首先在 index.html 主页面中引入 ht-form.js ,该文件封装了 formPane 面板的 api ,相关伪代码如下:

 1 var fp = new ht.widget.FormPane(); //创建面板对象
 2 fp.setWidth(200); 
 3 fp.setHeight(100); 
 4 fp.setRowHeight(30); //面板行高
 5 fp.setPadding(16); 
 6 fp.getView().className = 'main'; //节点设置类名后可以直接在 style 中设置属性,说白了 fp.getView() 就是一个普通的 DOM 节点
 7 fp.addRow([{ //通过 addRow 方法添加文本以及进度条等内容
 8     id:'text',
 9     element:'Current Speed === 20',
10     align:'center'
11 }],[0.1]);
12 fp.addRow([{
13     id:'speed',
14     slider:{ //进度条
15         min:0,
16         max:100,
17         value:20, //当前进度值
18         step:1,
19         onValueChanged(){ value改变时触发函数
20             var speed = fp.v('speed');
21             fp.v('text','Current Speed === ' + speed);
22         }
23     }
24 }],[0.1]);
25 document.body.appendChild(fp.getView());

此时,我们只要把之前定义的 speed 指向 fp.v('speed') ,就可以简单地实现数据视图绑定:

 1 function animation(fp){
 2     var lineJson = {};
 3     var name = ''; 
 4     var lastTime = Date.now();
 5     var speed;
 6     for (var i = 1; i <= 9; i++ ) {
 7         if (i != 8) {
 8             name = 'line'+i;
 9             lineJson[name] = 0;
10         }
11     }
12     ht.Default.startAnim({
13         duration: 5000,
14         action: function () {
15             speed = fp.v('speed'); 
16             var time = Date.now(),
17                 deltaTime = (time - lastTime) / 1000;
18             for (var tags in lineJson) {  
19                 if (tags.split('e')[1] % 2) {
20                     lineJson[tags] += deltaTime * speed;
21                 } else {
22                     lineJson[tags] -= deltaTime * speed;
23                 }
24                 var lines = dataModel.getDataByTag(tags);
25                 lines.setStyle('shape.dash.offset',lineJson[tags]);
26             }
27             lastTime = time;
28         },
29         finishFunc: function () {
30             animation(fp);
31         }    
32     })
33 }

另一种是通过 HT 的矢量图形库,矢量图形采用点、线或多边形的图形描述方式,解决了 png 、jpg 等格式图片在缩放过程中出现失真现象。创建矢量图形可以通过常规编辑器如 webstorm、webstorm 通过代码编写,也可以通过 HT-2D 编辑器直接创建图形,基本上不需要操作代码就可以简单地创建出图形,有学过 3dmax 或者 CAD 制图的同学对此应该都不陌生。在编辑器的不断完善下,内部已经有许多优秀的图标和组件案例,这边就可以直接引用一些小案例,首先需要创建一张图纸,然后直接拉取一个自制图标,类似 legend 的效果都是绘线画出来的,更改文字部分就可以直接看到效果了。

关键的还是功能性组件,图标展示显示界面,功能性组件支持事件的触发,首先在控件里面拉取 slider 图标,然后到组件栏拉取 slider 组件,设置控件的最大值、最小值和默认值等一系列参数。

可以得知我们即将改变的值有两个,一个是 slider ,一个是文本的值,默认20,我们给这两个 Data 对象绑定唯一标签,分别为 sliderValue 以及 textValue,先通过进度条的当前值改变文本的值:

1 var sliderValue = dataModel.getDataByTag('sliderValue');
2 var textValue = dataModel.getDataByTag('textValue');
3 sliderValue.a('ht.onChange',function(){  //value改变触发事件
4   textValue.a('textValue',sliderValue.a('ht.value'));
5 })

然后animation拿到进度条的当前值,指向speed:

 1 function animation(data) {
 2     var lineJson = {};  
 3     var name = ''; 
 4     var lastTime = Date.now();
 5     var speed;
 6     for (var i = 1; i <= 9; i++ ) {
 7         if (i != 8) {
 8             name = 'line'+i;
 9             lineJson[name] = 0;
10         }
11     }
12     ht.Default.startAnim({
13         duration: 5000,
14         action: function () {
15             speed = data.a('ht.value');
16             var time = Date.now(),
17                 deltaTime = (time - lastTime) / 1000;
18             for (var tags in lineJson) {  
19                 if (tags.split('e')[1] % 2) {
20                     lineJson[tags] += deltaTime * speed;
21                 } else {
22                     lineJson[tags] -= deltaTime * speed;
23                 }
24                 var lines = dataModel.getDataByTag(tags);
25                 lines.setStyle('shape.dash.offset',lineJson[tags]);
26             }
27             lastTime = time;
28         },
29         finishFunc: function () {
30             animation(data);
31         }
32     })
33 }

当然也可以自定义多个 slider 分别控制不同的动画,具体如何实现还是全凭需求而定。

不局限于 2D 可视化场景,与 3D 相关生产环境的可视化场景模拟也有许多案例,如下:

3D水泥工厂工艺流程: http://www.hightopo.com/demo/CementFactory/

3D高炉炼铁工业流程: http://www.hightopo.com/demo/large-screen-puddling/

我来评几句
登录后评论

已发表评论数()

相关站点

热门文章