基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)。涉及計算機應(yīng)用領(lǐng)域。該基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)包括至少一個域；每個域包含至少一個控制器；每個域還包含至少一個對象。本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了現(xiàn)有DCS不利于管理的問題。
【專利說明】基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]DCS (分布式控制系統(tǒng))的應(yīng)用對象是復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境?？刂茖ο蠓N類多，數(shù)量大，DCS的系統(tǒng)生命周期內(nèi)會有各種不同的改進、擴展要求，不但是功能方面的，還包括控制對象本身的變化。對于這種對象復(fù)雜、功能多變的系統(tǒng)，DCS產(chǎn)品設(shè)計和系統(tǒng)實施都需要有解決方法。
[0003]一般DCS只能將控制對象納入一個系統(tǒng)，不同系統(tǒng)之間不能隨意訪問。但對于復(fù)雜的系統(tǒng)，這樣的DCS過于龐大，組態(tài)時各工藝系統(tǒng)之間信息交叉，互相干擾，維護困難，對于復(fù)雜系統(tǒng)可能是無法實施的；不利于分步實施，不利于子系統(tǒng)內(nèi)的權(quán)限管理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有DCS不利于管理的問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，該基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)包括至少一個域，每個域包含至少一個控制器，每個域還包含至少一個對象。
[0006]可選地，所述域為柔性域。
[0007]可選地，每個域?qū)?yīng)唯一子網(wǎng)，所述基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中包含至少一個子網(wǎng)，各子網(wǎng)之間均存在信息通路。
[0008]可選地，所述對象包括以下任一種或任意多種:
[0009]測點，算法，站，
[0010]其中，所述站具體為控制器或上位機。
[0011]可選地，所述基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)包括至少兩個域。
[0012]可選地，同一對象僅歸屬于一個柔性域。
[0013]可選地，基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)內(nèi)的域具有唯一的域編號。
[0014]可選地，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫；
[0015]所述數(shù)據(jù)庫存儲有每個對象對應(yīng)的記錄，同一域內(nèi)的記錄均具有不同的名稱。
[0016]可選地，在該系統(tǒng)中，每個站均具有一唯一對應(yīng)的本地實時數(shù)據(jù)庫。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案將自動化控制系統(tǒng)細化劃分為多個域，以域作為對自動化控制系統(tǒng)進行管理的單位，由于域內(nèi)的對象數(shù)量小于整個自動化控制系統(tǒng)中的對象數(shù)量，故域內(nèi)管理相較于整個DCS統(tǒng)一管理的效率和準(zhǔn)確性都要高，解決了現(xiàn)有DCS不利于管理的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的實施例一提供的一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]一般DCS只能將控制對象納入一個系統(tǒng)，不同系統(tǒng)之間不能隨意訪問。但對于復(fù)雜的系統(tǒng)，這樣的DCS過于龐大，組態(tài)時各工藝系統(tǒng)之間信息交叉，互相干擾，維護困難，對于復(fù)雜系統(tǒng)可能是無法實施的；不利于分步實施，不利于子系統(tǒng)內(nèi)的權(quán)限管理。
[0020]為了解決上述問題，本發(fā)明的實施例提供了一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)。下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0021 ] 首先結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施例一進行說明。
[0022]本發(fā)明實施例提供了一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:
[0023]至少一個域；
[0024]每個域包含至少一個控制器；
[0025]每個域還包含至少一個對象。
[0026]其中，所述對象具體為以下任一種或任意多種:
[0027]測點，算法，站，
[0028]其中，所述站具體為控制器或上位機。
[0029]所述對象為邏輯對象。
[0030]優(yōu)選的，所述域為柔性域。
[0031]本發(fā)明實施例中，每個域?qū)?yīng)唯一子網(wǎng)，所述分布式控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中包含至少一個子網(wǎng)，各子網(wǎng)之間均存在信息通路。
[0032]優(yōu)選的，所述分布式控制系統(tǒng)包括至少兩個域。同一對象僅歸屬于一個柔性域。分布式控制系統(tǒng)內(nèi)的域具有唯一的域編號。
[0033]優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫；
[0034]所述數(shù)據(jù)庫存儲有每個對象對應(yīng)的記錄，同一域內(nèi)的記錄均具有不同的名稱。
[0035]優(yōu)選的，每個站均具有一唯一對應(yīng)的本地實時數(shù)據(jù)庫。
[0036]下面，對本發(fā)明的實施例二進行說明。
[0037]DCS覆蓋控制、信息、仿真、低層儀表設(shè)備等多方面。各類應(yīng)用中，有時功能相對獨立，各自處理的內(nèi)容、服務(wù)對象、安全需求都不相同，但功能之間又相互依存、存在大量的信息交換。有時，即使同類應(yīng)用，單一的信息量也可能過于龐大，超出當(dāng)時軟硬件的處理能力。因此，本著高內(nèi)聚、低耦合的原則，本發(fā)明實施例在DCS中引入“域”的概念，以解決不同功能的接入和隔離問題，同時分解系統(tǒng)處理的規(guī)模。
[0038]這里的“域”是一個邏輯概念，是對象(如實體設(shè)備、算法等)的邏輯集合，可以運行于各種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上?！叭嵝杂颉笔窃谟虻母拍罨A(chǔ)上，遵循高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計思想實現(xiàn)的高度靈活的域，在生產(chǎn)過程中也可以重新劃分域內(nèi)對象的歸屬、改變域的范圍和規(guī)模。
[0039]一個DCS由一個或多個域組成，每個域是一個功能相對完整的子系統(tǒng)。每個域包含一個或多個控制器。域內(nèi)和域間的信息交換由控制器、上位機和交換機等協(xié)同完成。DCS涉及廠內(nèi)生產(chǎn)過程監(jiān)控和實時信息管理過程的方方面面，功能多樣，規(guī)模龐大，借助于域可以從邏輯上清晰劃分系統(tǒng)功能、有效分解系統(tǒng)處理規(guī)模，構(gòu)成按功能既分工又聯(lián)系協(xié)作的系統(tǒng)。信息在系統(tǒng)內(nèi)的傳遞受域控制，對信息的訪問也受域控制，從而滿足生產(chǎn)現(xiàn)場要求多樣的訪問權(quán)限控制。
[0040]采用柔性域方法的DCS，其測點、算法、站(控制器或上位機)等對象都有其對應(yīng)的記錄，記錄是構(gòu)成DCS的基本單元，是DCS內(nèi)信息的基本載體。每個記錄屬于且僅屬于一個域。域內(nèi)的記錄均具有不同的名稱，域間可能有重名的記錄，但它們是不同的對象。域是通過其編號和名字區(qū)分的，不重復(fù)。數(shù)據(jù)庫按域組織，不同域的記錄相互獨立。域的改變很容易，因為僅僅是其所屬的記錄變化。例如將某個測點從一個域移到另一個域，僅改變它的域?qū)傩浴?br> [0041]運行時刻的分布式的本地實時數(shù)據(jù)庫也是按域組織的，本地實時數(shù)據(jù)庫的基本組成單元是記錄。域內(nèi)的每個站都是數(shù)據(jù)源，每個站都可以接收且僅接收自己需要的實時數(shù)據(jù)(每個站需要數(shù)據(jù)時，都需要向源站請求；有可能收到很多數(shù)據(jù)，這時站可自行挑選自己需要的數(shù)據(jù)接收)。每個站的本地實時數(shù)據(jù)庫集中管理各自需要的記錄，包括站自身的源數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)(對于接收到的數(shù)據(jù)，本地實時數(shù)據(jù)庫在后臺對這部分?jǐn)?shù)據(jù)進行維護)，本地實時數(shù)據(jù)庫的訪問者(站上運行的程序)無需區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)來源，查詢實時數(shù)據(jù)都如同訪問站內(nèi)本地數(shù)據(jù)。
[0042]分布式的本地實時數(shù)據(jù)庫的記錄包括靜態(tài)數(shù)據(jù)，如名字字段；還包括動態(tài)數(shù)據(jù)，如實時數(shù)據(jù)。記錄可根據(jù)當(dāng)前實際配置增加、刪除或更新，其動態(tài)數(shù)據(jù)的更新方式支持組播和訂閱兩種。分布式的本地實時數(shù)據(jù)庫是無服務(wù)器的，本地實時數(shù)據(jù)庫分布在對應(yīng)的站(稱為源頭站)。域的配置發(fā)生變化后每個站都自主更新其本地實時數(shù)據(jù)庫。而依賴服務(wù)器的系統(tǒng)則沒有這種特性，服務(wù)器停止工作將影響到其他站。
[0043]域內(nèi)的站之間可自由通訊，域間通訊是受控的，可以實現(xiàn)域的安全隔離(即令域間信息獨立)域之間安全隔離的方法包括:
[0044]1、使用網(wǎng)絡(luò)交換機的訪問控制列表(Access Control List, ACL)功能；
[0045]2、結(jié)合系統(tǒng)軟件功能，使用三層網(wǎng)絡(luò)交換機；
[0046]3、使用專用的安全隔離裝置實現(xiàn)通用交換機、ACL的部分功能。使用專用的安全隔離裝置，可以采用不帶ACL功能、網(wǎng)管功能的交換機，從而降低對交換機功能的依賴。
[0047]一個人機界面站可以接收本域內(nèi)的實時信息，如果需要接收其他域的信息，僅需加入其他域。人機界面站可同時加入多個域，可以實現(xiàn)任意集中度的、任意分級的運行監(jiān)控。加入多域的人機界面站在各個域都有對應(yīng)的記錄，因此一個物理實體可能并不僅對應(yīng)一條記錄，視具體對象而定。加入多域僅需在新域中創(chuàng)建一條記錄，為人機界面站配置新域的運行環(huán)境，操作很簡單，也不會影響原加入域的操作，生產(chǎn)運行中就可以很方便地改變?nèi)藱C界面站所屬域。一個控制器只屬于一個域，實現(xiàn)控制功能的高內(nèi)聚、低耦合。如果控制器需要其他域的信息，可采取直接向源站請求的方式，源站直接與請求方點對點通訊，傳送數(shù)據(jù)。
[0048]本發(fā)明實施例提供的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)系統(tǒng)的在線功能、規(guī)模擴充，不影響原有部分的安全運行，因此，大工程可以分期、分階段實現(xiàn)。解決了多套控制系統(tǒng)互連及集中監(jiān)控的要求。同時，系統(tǒng)各部分規(guī)模減小，便于管理。任何故障將被局限在有限范圍內(nèi)。安全性更好。
[0049]可編程邏輯控制器(PLC, Programmable Logic Controller)、仿真系統(tǒng)和實時監(jiān)控信息系統(tǒng)作為獨立功能，又具有大量信息與DCS共享，以域方式加入到DCS中，可以簡化系統(tǒng)實現(xiàn)、減少重復(fù)工作量，又不失這些功能之間的安全隔離。
[0050]本發(fā)明的實施例提供的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)用于火電時，可以按單元機組、公用系統(tǒng)、各輔助車間分域，進一步單元機組內(nèi)也可以按設(shè)備組或工藝組分域。用于水電的全流域一體化解決方案時，整個流域的各個水電站可以作為單個域，共同組成一個多域的、完整的流域一體化控制系統(tǒng)。
[0051]本發(fā)明實施例提供的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)能夠完全解決如火力發(fā)電廠的單元機組+公用系統(tǒng)，或輔控一體化系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)的組態(tài)需求。不局限于特定系統(tǒng)，其概念可在各種基于域(或類似功能)的系統(tǒng)中應(yīng)用。
[0052]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的全部或部分步驟可以使用計算機程序流程來實現(xiàn)，所述計算機程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，所述計算機程序在相應(yīng)的硬件平臺上(如系統(tǒng)、設(shè)備、裝置、器件等)執(zhí)行，在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。
[0053]可選地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用集成電路來實現(xiàn)，這些步驟可以被分別制作成一個個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0054]上述實施例中的各裝置/功能模塊/功能單元可以采用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，也可以分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上。
[0055]上述實施例中的各裝置/功能模塊/功能單元以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述提到的計算機可讀取存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
[0056]任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，該基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)包括至少一個域； 每個域包含至少一個控制器； 每個域還包含至少一個對象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述域為柔性域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，每個域?qū)?yīng)唯一子網(wǎng)，所述基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中包含至少一個子網(wǎng)，各子網(wǎng)之間均存在/[目息通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述對象包括以下任一種或任意多種: 測點，算法，站， 其中，所述站具體為控制器或上位機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)包括至少兩個域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，同一對象僅歸屬于一個柔性域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)內(nèi)的域具有唯一的域編號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫； 所述數(shù)據(jù)庫存儲有每個對象對應(yīng)的記錄，同一域內(nèi)的記錄均具有不同的名稱。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于柔性分域的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于，在該系統(tǒng)中， 每個站均具有一唯一對應(yīng)的本地實時數(shù)據(jù)庫。
【文檔編號】G05B19/418GK104331027SQ201310308575
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】呂大軍, 潘鋼, 夏明 , 周海東, 張智, 王朝輝, 李軍奇 申請人:國家電網(wǎng)公司, 北京國電智深控制技術(shù)有限公司