基于Z e d G r a p h控件的制冷系統(tǒng)實時曲線的繪制

沈?qū)m新 張國東

（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,南京210048）

引言

在制冷系統(tǒng)的熱力過程中，會涉及系統(tǒng)多個熱力參數(shù)的變化，原有的系統(tǒng)中的歷史曲線系統(tǒng)采用的是直接在程序中寫程序來實現(xiàn)，費時費力，不能實現(xiàn)多參數(shù)同時實時顯示，為了更好的顯示仿真程序啟動和事故仿真中的多個實時參數(shù)，采用第三方控件ZedGraph來顯示，實現(xiàn)了多參數(shù)同時實時顯示功能。

1 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介

作為仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括開機檢查，啟停仿真，調(diào)節(jié)運行，故障模擬操作。其中啟停仿真和故障仿真是系統(tǒng)核心功能。啟停仿真能夠提供一個能夠基本反映中央空調(diào)系統(tǒng)熱力特性的仿真系統(tǒng)，故障模擬在此基礎(chǔ)上人為設(shè)定故障來培訓(xùn)從業(yè)人員的操作水平和能力。原有系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，一方面，在教師端和學(xué)員端都可以自主啟動啟停仿真，另一方面，可以在教師端設(shè)定故障，在學(xué)員端進行故障處理。在啟停仿真時，系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)庫中的初始數(shù)據(jù)和系統(tǒng)界面的給定初始值，進行迭代運算，來更新界面的數(shù)據(jù)實現(xiàn)仿真，在故障處理仿真時，在教師端設(shè)定數(shù)據(jù)庫特定字段，學(xué)員端讀取字段來判斷是否是故障仿真狀態(tài)，是故障仿真狀態(tài)就直接將系統(tǒng)所有參數(shù)置為正常運行參數(shù)，然后根據(jù)故障名稱找到對應(yīng)的受影響的參數(shù)，對受到影響的參數(shù)按照參數(shù)的變化趨勢做一一變化。學(xué)員根據(jù)參數(shù)的變化判斷故障，執(zhí)行故障對應(yīng)的回復(fù)操作，排除故障。整個中央空調(diào)系統(tǒng)包括壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個熱力過程，涉及的參數(shù)超過50個，原有的系統(tǒng)采用C++語言開發(fā)，實時繪圖功能不是很完善，包括顯示參數(shù)不完整，不能同時繪制多個參數(shù)。

2 ZedGraph控件說明

2.1 ZedGraph控件簡介

ZedGraph是一個開源的.NET圖表類庫，并且全部代碼都是用C#開發(fā)的。它可以利用任意的數(shù)據(jù)集合創(chuàng)建2D的線性和柱形圖表。作為開源二維圖表繪制控件，它支持 asp，asp．net，vc，C# 開發(fā)語言，是一款類似 PieChart，StackBar，LineChart的 C# 開源圖表控件。與其他的一些統(tǒng)計圖控件相比，ZedGraph由于是直接在畫布上作畫，而不是生成圖片顯示，所以性能比較好，在諸如股市的實時走勢圖，顯示CPU使用率等實時性較強的應(yīng)用中有很好的表現(xiàn)。

2.2 ZedGraph控件使用

要使用ZedGraph控件，第一步是要下載ZedGraph控件，從官網(wǎng)下載的壓縮文件包括三個文件夾，分別存放示例文件夾ZedGraph_Demo、文檔文件夾 ZedGraph_Doc和源代碼文件夾ZedGraph_Source。第二步在項目中引用這個控件，在解決方案里添加對文件夾ZedGraph_Demo下的ZedGraph.dll引用，然后在工具箱中選擇項，會在工具箱的最下方發(fā)現(xiàn)這個控件了，就可以在一個WinForm程序中直接加入這個控件，統(tǒng)計數(shù)據(jù)我們是在其添加X,Y坐標時候處理的。

2.3 ZedGraph控件常用屬性和方法

（1）Location屬性，獲取或設(shè)置控件的左上角和相應(yīng)的容器的左上角之間的坐標。

（2）Size屬性，獲取或設(shè)置控件的高度和寬度。

（3）GraphPane屬性，用于設(shè)置畫布中除圖表區(qū)域外的其他外觀,主要Title、XAxis、YAxis等屬性。Title獲取標簽實例，實例中包括文本和標題屬性，XAxis圖像的x軸對象，可以設(shè)定x軸對象的最大值和最小值，YAxis圖像的Y軸對象，可以設(shè)定Y軸對象的最大值和最小值。

（4）AddCurve方法，是一個多重重載函數(shù)，將曲線對象添加到圖像中。常用的重載函數(shù)是：

public LineItem AddCurve(string label,PointPairList points,Color color,SymbolType symbolType)

其中，第一參數(shù)為對應(yīng)曲線的圖例說明，第二個參數(shù)為點的集合，第三個參數(shù)為繪圖線條的顏色，第四個參數(shù)為繪圖點的樣式。

（5）AxisChange方法，實現(xiàn)x軸的坐標改變。

（6）Refresh方法，實現(xiàn)ZedGraph控件圖形的更新。

ZedGraph庫最大的好處是把數(shù)據(jù)和曲線綁定起來了，這是通過PointPairList這個集合來實現(xiàn)的，要畫所有的點，只需要把所需畫的點Add至PointPairList中，然后在AddCurve方法中把該PointPairList作為參數(shù)傳入即可。另外，說到多Y軸的實現(xiàn)，通過Y2Axis就可以很容易的達到目的。

3 ZedGraph控件實現(xiàn)多參數(shù)實時顯示

在中央空調(diào)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，要顯示的數(shù)據(jù)較多，應(yīng)該給操作者自己選擇的要查看的參數(shù)，同時多參數(shù)顯示時，超過四個參數(shù)圖形就會顯得混亂，所以設(shè)計系統(tǒng)中最多讓用戶同時觀察四個參數(shù)的變化。在仿真計算時，計算的數(shù)據(jù)是實時迭代計算出來，同時插入系統(tǒng)中的對應(yīng)實時參數(shù)表，在實時參數(shù)表中有時間字段，實時參數(shù)名稱字段。同時系統(tǒng)總還有參數(shù)說明表，包括參數(shù)說明，參數(shù)的最大值和最小值字段。下面說明本項目中ZedGraph控件的使用。

（1）首先創(chuàng)建WinForm的項目，在項目中引用ZedGraph.dll，在工具箱中選擇項ZedGraphControl。如圖1，在工具箱可以看ZedGraph控件圖標，拖動該控件到WinForm的窗體上，調(diào)整好大小和位置。

圖1 選擇項中選中ZedGraphControl組件

（2）程序初始化，生成 PointPairList的實例數(shù)組PointPairList[]list，數(shù)組的大小為生成曲線最大值4。用來存放要顯示的最多4條曲線的x值和y值。

（3）設(shè)定ZedGraph控件的標題，X軸字體、標題，最大值為WinForm設(shè)定值，最小值為0。

根據(jù)WinForm上選中的參數(shù)個數(shù)，來顯示參數(shù)對應(yīng)的y軸坐標的單位，最大值和最小值。其中單位根據(jù)選中的參數(shù)名稱，查詢參數(shù)說明表得到參數(shù)的單位，最大值和最小值。因為要用到多個y軸坐標，定義一個YAxis的數(shù)組YAxis[]yAxis，數(shù)組的大小為生成曲線的最大值4。同時調(diào)用ZedGraph控件的GraphPane.YAxisList.Add方法來添加y軸坐標到繪圖面板上。再調(diào)用ZedGraph控件的GraphPane.AddCurve方法來顯示選中的參數(shù)。至此，靜態(tài)的圖片已經(jīng)完成。

（4）在系統(tǒng)中添加定時器，定時時間為1秒，定時事件中完成圖形的更新。在定時事件中，完成X軸的更新和實例數(shù)組list的值的更新。設(shè)定一個整型的類字段timestamp，初始值為0，每次定時事件中加1，然后判斷timestamp是否大于界面中時間設(shè)定值，小于X軸下標不變，大于的話就讓X軸最小值和最大值同時加1，實現(xiàn)X軸向左滾動的效果。數(shù)組list的值x軸坐標都是類字段timestamp，y軸的值根據(jù)選中參數(shù)的字段名查詢實時數(shù)據(jù)表得到數(shù)組。當(dāng)list中數(shù)值個數(shù)超過采樣時間時長時，使用list的RemoveAt(0)方法去除舊的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)四個參數(shù)同時顯示的效果如圖2。

圖2 制冷系統(tǒng)多參數(shù)實時變化

4 總結(jié)

仿真系統(tǒng)中針對參數(shù)的圖形顯示是一個必備的功能，本文通過對制冷仿真培訓(xùn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的分析，采用第三方的ZedGraph控件來實現(xiàn)多參數(shù)的實時顯示，詳細說明了使用的過程，學(xué)員在仿真操作過程中，可以更加直觀的觀察系統(tǒng)特性，在實際的教學(xué)和培訓(xùn)中起得很好的效果。同時也對類型應(yīng)用提供有益的參考。

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