CN101802826A - 智能电子设备的配置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配置智能电子设备的方法，其中提供了定义智能电子设备的配置的至少部分的功能块组，定义了功能块之间的连接线，在功能块组中定位具有固定循环时间值的固定功能块，以及设置连接到固定功能块的功能块的配置设置。

Description

智能电子设备的配置

技术领域

本发明涉及智能电子设备的配置。

背景技术

在智能电子设备的配置过程中，可使用图形工具。当使用该工具时，用户可集合功能块并且连接它们，以使得每个功能块的必要输入和输出连接到输入/输出参考、其它功能块或者外部输入/输出变量。

需要为每个功能块设置多个参数。参数的设置是耗时的并且易于产生错误。此外，通常配置工具的用户需要在用于配置的参数的影响方面具有深入的知识。因此，存在提供一种用于减少与进行配置相关联的问题的改进方法和装置的需要。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种用于进行智能电子设备的配置的改进装置和方法。

一方面，提供了一种配置智能电子设备的方法，该方法包括：提供定义智能电子设备的配置的至少部分的功能块组，其中每个功能块用于执行智能电子设备中的功能；定义功能块之间的连接线；在该功能块组中定位具有固定循环时间值的固定功能块；以及通过从连接到该固定块的功能块的配置设置开始，定义配置的配置设置。

另一方面，提供了一种用于配置智能电子设备的配置装置，该配置装置包括：用于提供定义智能电子设备的配置的至少部分的功能块组的装置，其中每个功能块用于执行智能电子设备中的功能；用于定义功能块之间的连接线的装置；用于在功能块组中定位具有固定循环时间值的固定功能块的装置；以及用于通过设置连接到固定功能块的功能块的配置设置，定义配置的配置设置的装置。

本发明提供了对用于对智能电子设备进行配置的用户接口的改进，以及避免配置的至少一些不必要编译的可能。

附图说明

在下文中，将利用优选实施例并且参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了方法的实施例；

图2示出了配置的实施例；

图3示出了配置的另一实施例；

图4示出了装置的实施例；以及

图5示出了装置的另一实施例。

具体实施方式

图1示出了方法的一个实施例。例如，该方法涉及智能电子设备(诸如保护继电器)的配置。在配置时，通过使用一个或者多个功能块来定义设备的操作，其中每个功能块定义可在设备的操作期间执行的功能。例如，可使用图形/可视语言(诸如由IEC(International ElectrotechnicalCommission，国际电工委员会)61850标准定义的FBD(Function BlockDiagram，功能块图)图形语言)执行配置。在该工具中，如图1中的步骤102所示出的那样，设备中所需要的功能块被集合到该工具的可视显示，并且可使用该功能块构建复杂的网络。功能块可应用于执行诸如保护、控制、监测或者逻辑功能的功能。

每个功能块可包括一个或者多个输入以及一个或者多个输出。如104中所示，经由这些连接接口，功能块可连接到功能块的输入或输出参考、其它功能块或者外部变量。连接接口中的一些可以是强制性的连接，而其它一些连接接口可以是可选的连接。强制性的接口在这里意味着需要连接特定接口，否则产生编译错误。可选的接口可连接或者可不连接。可选接口中的缺失连接不产生编译错误。

在106中，识别配置中的环。通过环表示来自功能块的输出的数据流返回到同一功能块的输入的配置部分。如果配置中存在多于一个环，则优先权给予IED(Intelligent Electronic Device，智能电子设备)/终端的物理输入直接连接的功能块。如果没有环连接到该物理输入，则优先权可随机给予一个功能块。

如果在106中找到一个或者多个环，则首先确定环的循环时间和执行顺序。当解决了环时，该方法可继续到不属于环的块。

在108中，定位配置中的固定功能块。固定功能块在这里表示具有固定循环时间设置的功能块。在第一实施例中，已经在工厂设置了循环时间值，并且该值不可以通过用户使用的配置工具进行改变。在另一实施例中，使用配置工具的用户可定义功能块的循环时间设置是固定的。当用户定义了功能块的循环时间设置是固定的时，该功能块因而将被视为固定功能块。

循环时间定义了要执行功能块的频率。功能块的属性可被存储在数据库中。可打开新数据库文件并且针对配置连续地/偶尔地对其进行更新，并且每个功能块可组成该文件中的记录。该记录可具有指示循环时间值是否固定的字段，并且在106中，可对该字段进行搜索。功能块的记录还可具有用于存储一个或者多个循环时间值的字段。如果循环时间值固定，则如具有固定块的情况那样，包括循环时间的可能值的字段可仅包括作为固定值的一个值。然而，对于非固定块，循环时间指示可表示循环时间不是固定的，并且循环时间的值可包括可从其中选择一个值成为该块的循环时间值的一组值。

在110中，读取固定块的循环时间值，并且如果该固定块之前存在功能块，则为这些块设置该固定块的循环时间值。之前的块在这里意味着具有与固定块的输入相连的输出的功能块。然而，必须检查固定块的循环时间值是否在该块允许的循环时间值组中。例如，如果固定块具有5ms的循环时间值，并且之前的块具有[3ms；5ms；7ms]的允许循环时间值集，则为之前的块选择值5ms。然而，如果以上示例中的固定块具有4ms的循环时间值，则可为之前的块选择下一更小的值3ms。如果固定块在环内，则为所有块指定等于或者小于该固定块的循环时间值的循环时间值。

固定块是算法的起始点，并且该方法相应地前进到配置的其余功能块。

尽管以上已经提出了在处理固定功能块之前处理环，但是该顺序也可不同。例如，如果配置中存在至少一个环，但是这些环中没有环包括固定功能块，则循环时间确定的处理可从固定功能块开始。

以上说明的逻辑应用于固定块之前的块的所有进一步之前的块。如果固定功能块之前存在功能块链，则为所有这些之前的块设置小于或者等于固定块的循环时间值的循环时间值，直至遇到另一固定块或者设备的物理输入。此外，如果之前的块的输出连接到多于一个块，则指定的循环时间是可用循环时间的限制内的、随后的块的最小循环时间。

如果配置中存在多于一个固定块，则检查是否固定块中的一些是直接/间接连接的，即一个固定块是否在其它固定块的数据流路径中。如果固定块没有连接，则它们可被分开处理。如果固定块是连接的，则算法可从其它固定块向其馈给的固定块开始。

对于算法从其开始的固定块的随后的块，考虑到允许循环时间值和最大实例数量的限制，该方法尝试指定与固定块的循环时间相同的循环时间。

在实施例中，当为块指定循环时间时，还可以考虑CPU(中央处理单元)负荷。在该实施例中，考虑到以上结合其它实施例提出的其它限制，为块指定尽可能大的循环时间，以便最小化CPU负荷。

在112中，生成针对该配置的执行顺序。定义执行顺序的基本原则是定位最靠近设备的物理输入的功能块，并且为该块分配最小的执行编号意味着要首先执行该块。例如，执行顺序指定然后可根据自顶向下或者自左向右的原则而前进。

可在循环时间的计算之后计算执行顺序。优选地，在同一循环时间内确定块的执行顺序。在该算法中，算出的执行顺序对整个配置是唯一的。执行顺序在其之间可以具有空隙，并且它们不需要是连续的。执行顺序的计算可完全取决于配置中的数据流。计算可从配置的物理输入开始，并且基于连接开始指定块的执行顺序。基于数据流(连接)信息，使用拓扑排序对从配置的输入到输出的功能块进行排序。一旦排序，则从排序后首先出现的块开始，以递增顺序指定执行顺序。

在实施例中，可针对全配置的部分进行执行顺序和循环时间的计算。在另一实施例中，针对整个配置确定循环时间和执行顺序。

在用户完成了配置之后，可对该配置进行编译。如果出现编译错误，则可向可改正该错误的用户示出这些错误。当编译不再产生错误时，该配置可被上载到IED。

可在表示功能块的存储器对象中执行计算循环时间和执行顺序的完整操作。一旦保存配置，存储器对象中的操作就可被保存在SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)数据库中。在计算期间，存储器块表示中的每个具有关于其紧挨的之前的块和紧挨的随后的块的信息，以在配置中遍历(traverse)。

图2示出了智能电子设备的可视表示的实施例。为了清楚起见，该图仅示出了智能电子设备的功能块和配置的一部分。

该图示出了五个功能块FB1到FB5。每个功能块具有一个或者多个输入以及一个或者多个输出。输入位于每个功能块左侧的图形表示中，而输出在功能块的右侧。在功能块FB1 202的情况下，我们注意到该块具有两个输入204和206以及一个输出208。输入中的一些可以是强制性的，这意味着必须连接它们，以使得配置的编译成功。接口中的一些可以是可选的。例如，对于块FB3 220，输入222和226可以是强制性的，而输入224可以是可选的。如图所示，块的输出可连接到另一块的输入，例如，块202的输出208连接到块220的输入222。

配置还可包括反馈环。这种反馈环的示例是连接到功能块210的输入的功能块220的输出。连接线从右向左走向的反馈环的另一示例是在FB5240的输出连接到FB3220的输入时。

功能块220在图2中具有双边框，其示出了该块是固定功能块。固定功能块可以是配置中的关键功能，因此具有固定循环时间设置。在每个功能块里面，图2示出了两个变量(CT(循环时间)和EO(执行顺序))的值。在功能块里面，还示出了变量EO(20)。EO(20)指示具有20ms的循环时间的功能块组内的执行顺序。

关于循环时间，可以看到也已经为块202和240设置了固定功能块220的20ms的循环时间，其中块202和240为固定块220馈给输入数据。块210和230的循环时间设置不取决于固定块的循环时间设置，并且例如可以分别是30ms和40ms。

当定义块的执行顺序时，必须考虑要在固定块之前执行该固定块的输入块。因此，块202和240具有各自的执行顺序20和21，并且在具有执行顺序22的功能块220之前被执行。连接到固定功能块的输出的功能块可在该固定块的执行之后被执行。

当进一步考虑图2的配置时，我们注意到，一些块具有相互不同的循环时间。在该配置中，三个块具有20ms的循环时间，一个块具有30ms的循环时间，并且一个块具有40ms的循环时间。从处理器的观点来看，必须为这些块找到公共的时间分母。这意味着必须找到最小的这种执行循环，以使得可运行该配置的每个块。在该情况下，值20、30、40ms中的每个可除以10并且结果仍然是整数。因此，可确定运行图2的配置的处理器的执行时间应该是10ms。

当时间计算从0ms开始时，第一执行时间在10ms。我们注意到在10ms没有需要执行的功能块。下一执行时间是在10ms+10ms或者在20ms，这时要执行块FB1、FB3和FB5。在该方法中，读取具有不为0(零)的参数EO(20)的块的子执行顺序。按照执行顺序1(FB1)-2(FB5)-3(FB3)执行这些块，该顺序可从以参数EO示出的主执行顺序推出。也就是说，最小的EO值也给出了最小的EO(20)值。在30ms，仅要执行块FB2。在40ms，定义了新的子执行顺序。由于以EO参数定义的主执行顺序，因此子执行顺序EO(40)将是FB1-FB5-FB3-FB4。

该过程以类似方式继续。在50ms，没有要执行的块，并且在60ms，执行顺序将是FB1-FB5-FB3-FB2。

图3示出了配置的另一实施例。在六个功能块FB1到FB6中，功能块FB2310和FB6350是由环绕块的双边框突出的固定功能块。如图所示，功能块FB2具有20ms的循环时间，并且功能块FB6具有5ms的循环时间。在这两个固定功能块中，块FB2间接连接到FB6。在这两个固定块当中，FB6离设备的输入最远，由此循环时间的设置从块FB6开始。

图3示出了已经为块FB1指定了与固定块FB2相同的20ms的循环时间值，其中块FB1向固定块FB2馈给输入数据。这些块的执行顺序是使得首先执行馈给随后的块的块，因此这些块的执行顺序是FB1-FB2。

循环时间和执行顺序的配置从下一固定块(即块FB6)继续。该图示出了功能块FB6之前的功能块链FB3-FB4-FB5，并且块FB6之前的最后功能块FB5最终提供块FB6的输入值。如从该图可以看到的那样，块FB5的循环时间已经被设置成与块FB6的循环时间相同。这可沿着如图所示的链而继续，其中块FB3已经被指定了5ms的相同循环时间值。对于块FB4，我们可假定循环时间值5ms对该块是不允许的，因此下一允许的更小值是3ms，并且为该块选择该下一允许的更小值。

从处理器的观点来看，要为配置中存在的循环时间找到最小公约数。在该情况下，最小的分母是1ms，意味着处理器应该每毫秒运行执行循环。

在以上结合图2说明的过程之后，例如，因为15ms可以除以这些块的循环时间而成为整数，因此在15ms，块的子执行顺序是FB3-FB4-FB5-FB6。例如，在20ms，执行顺序将是FB1-FB2-FB3-FB5-FB6。例如，功能块FB4的循环时间3ms除20ms不能成为整数，因此FB4在20ms不被执行，而只是来自要在21ms执行的所示功能块。

图4示出了可在配置工作中使用的装置的实施例。该装置可以是包括鼠标402和键盘404的工作站400。进行配置的用户可使用鼠标和键盘以及显示器作为配置工具的用户接口，以对配置添加/删除功能块。用户可通过在功能块之间和/或向/从外部变量绘制连接线而在块之间建立连接。

工作站400可孤立操作或者其可经由通信网络连接到其它工作站和/或服务器计算机。

显示器420可视地显示了功能块以及与该功能块有关的连接。借助于用户接口的部件，用户可打开可以是空白或者某个默认配置的配置。在打开配置之后，用户可开始创建和/或修改现有配置。在该工作中，用户可添加新的功能块或者删除配置中存在的功能块。用户也可改变配置中的功能块的位置，并且定义功能块之间的连接线。功能块的输入/输出也可连接到外部变量或者设备的物理输入/输出。

当完成了配置时，可对其进行编译。可获得列出配置中可能错误的编译结果。

工作站400的中央单元410可包括适合于在智能电子设备的配置中使用的软件包。该软件包可与鼠标202和键盘204协作以从用户获取输入。该软件也可指示显示器200显示当前配置工作的状态。

图5示出了用于执行配置的装置的另一实施例。如在图4中那样，通过使用鼠标502和键盘504，用户能够馈给用于进行智能电子设备的配置的输入信息。代替鼠标/键盘或者除了鼠标/键盘之外，也可应用其它已知的输入方法，诸如触摸和/或语音。

中央单元510可包括可处理中央单元的外部接口的输入/输出单元512。经由输入/输出单元，中央单元可从输入设备(诸如键盘504和鼠标502)接收输入数据，并且可向显示器520输出数据。

在图5中，已经示出中央单元510包括多个子单元。为了简单起见，在图5中没有示出子单元之间的连接。

中央单元510可包括负责打开新配置并且对配置添加/删除功能块的配置单元516。还可提供库518，其包括可供配置单元选择的预定义配置和功能块的选集。配置单元还可负责提供较大配置中的所有设备的列表并且示出设备的关系和层次。

还可提供连接单元520。连接单元可负责提供对功能块进行连接时所需的功能。功能块可彼此连接，或者它们可接收输入变量，或者它们可输出输出变量。

还可提供循环时间定义单元522。循环时间的定义可耦合到用户接口中的按钮或者菜单选择。当用户添加了所需的功能块并且连接了它们的输入和输出时，例如，用户可按压按钮，并且循环时间定义单元自动定义块的循环时间。首先，该单元需要定位具有固定循环时间设置的功能块，并且读取该固定功能块的循环时间值。然后，该单元可将一个或者多个之前的/后面的块设置成具有与该固定功能块具有的循环时间值相同的循环时间值。如果功能块链在固定功能块之前，则这些功能块中的每个可被设置成具有该固定块的循环时间值。如果固定功能块之前的这些功能块不允许使用与该固定块具有的值相同的值，则为该块选择下一更小的值，以确保该固定块的新数据的提供。

该装置还可包括执行顺序定义单元524。类似于循环时间的定义，可在用户接口中提供激活工具，诸如按钮或者菜单选择。在激活了该激活工具时，单元524可定义功能块的执行顺序。在该定义中，该单元可定位固定功能块。然后，要在固定块之前执行向该固定块馈给输入数据的块。因此，在固定块的执行之后执行连接到固定块的输出的块。可递归式地向后确定执行顺序，直至遇到物理输入。因此，连接到设备的物理输入的功能块可获得最小的执行编号，执行编号在配置中可向右和/或向下增加。如果两个块馈给随后的块，则可随机确定这些块的执行顺序。

作为用户接口中的激励器(诸如按钮或者菜单选择)的替代，当用户试图将配置上载到IED时，可自动生成循环时间和执行顺序。

中央单元还可包括可与其它子单元协作的数据库。例如，该数据库可存储配置的当前状态，包括所用的功能块和它们之间的连接。该数据库还可存储功能块的循环时间值，并且还可提供每个功能块的指示循环时间值是否固定的参数。

该数据库还可存储每个执行时间的执行顺序。例如，如果处理器每5ms运行执行循环，则执行时间是5ms、10ms、15ms等。对于这些执行时间中的每个，子执行顺序可被存储到数据库中。也就是说，仅所有功能块的子集在每个执行时间被执行，并且该子集的执行顺序被存储在数据库中。当已经找到了所有不同的子执行顺序时，可推断执行顺序开始重复自身，并且它们不再需要被分别存储在数据库中。例如，如果四个第一执行时间(10ms、20ms、30ms、40ms)彼此不同，但是可以注意到，第五子执行顺序与第一个相同，并且第六子执行顺序与第二个相同，数据库仅需要存储四个不同的执行顺序。在第五执行时间，从数据库读取第一执行顺序，并且依此类推。

本发明可通过实现本发明的功能的软件或者硬件部件来实现。软件和硬件实现的组合也是可能的。

本领域的技术人员应当清楚，随着技术前进，可以以各种方式来实现本发明概念。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可在权利要求的范围内变化。

Claims (25)

1.一种用于配置智能电子设备的配置装置，包括：

用于提供定义智能电子设备的配置的至少部分的功能块组的装置，其中每个功能块用于执行所述智能电子设备中的功能；

用于定义所述功能块之间的连接线的装置；

用于在所述功能块组中定位具有固定循环时间值的固定功能块的装置；以及

用于通过设置连接到所述固定功能块的功能块的配置设置，定义所述配置的配置设置的装置。

2.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成设置连接到固定功能块的输入的功能块的配置设置。

3.根据权利要求1所述的配置设置，其中所述定义装置被配置成将连接到所述固定功能块的输入的功能块的循环时间设置成等于或者小于所述固定功能块的循环时间值的循环时间值。

4.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成针对在固定块之前直至另一固定功能块或者所述电子设备的物理输入为止的功能块链中的每个功能块，设置来自每个功能块的允许循环时间值集的循环时间值，所述循环时间值小于或者等于所述固定块的循环时间值。

5.根据权利要求1所述的配置装置，还包括：

用于识别所述配置中的环的装置；以及

用于为所述环中的每个功能块设置来自所述功能块的允许循环时间值集的循环时间值，所述循环时间值小于或者等于所述固定块的循环时间值。

6.根据权利要求5所述的配置装置，还包括：

用于如果所述配置中存在多于一个环，则在可得到具有连接到所述智能电子设备的物理输入的功能块的环的情况下，从这种环开始配置设置的装置。

7.根据权利要求1所述的配置装置，其中

所述定义装置被配置成，如果所述配置中存在多于一个固定块，则首先设置连接到这样的固定功能块的功能块的配置设置，在以连接数测量时，该固定功能块距离所述智能电子设备的物理输入最远。

8.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成设置功能块的执行顺序，以使得连接到所述设备的物理输入的功能块具有最小的执行编号，并且连接到功能块的输入的功能块具有比所讨论的功能块更小的执行编号。

9.根据权利要求8所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成基于所述配置中要在特定执行时间执行的功能块的执行顺序，设置子执行顺序。

10.根据权利要求9所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成存储不同执行时间的所有不同的子执行顺序，并且在相关的执行时间应用相关的执行顺序。

11.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成设置所述配置的功能块的执行顺序，以使得在固定功能块之前执行连接到所述固定功能块的输入的功能块。

12.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成设置所述配置的功能块的执行顺序，以使得在固定功能块之后执行连接到所述固定功能块的输出的功能块。

13.根据权利要求1所述的配置装置，其中所述定义装置被配置成定义所述配置的功能块的执行顺序，以使得在连接到其它固定块的功能块之前执行连接到最靠近所述智能电子设备的物理输入的固定功能块的一个或者多个功能块。

14.一种配置智能电子设备的方法，包括：

提供定义智能电子设备的配置的至少部分的功能块组，其中每个功能块用于执行所述智能电子设备中的功能；

定义所述功能块之间的连接线；

在所述功能块组中定位具有固定循环时间值的固定功能块；以及

通过设置连接到所述固定功能块的功能块的配置设置，定义所述配置的配置设置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在定义所述配置设置时，设置连接到固定功能块的输入的功能块的配置设置。

16.根据权利要求14所述的方法，其中在定义所述配置设置时，将连接到所述固定功能块的输入的功能块的循环时间设置成等于或者小于所述固定功能块的循环时间值的循环时间值。

17.根据权利要求14所述的方法，其中在定义所述配置设置时，针对在固定块之前直至另一固定功能块或者所述电子设备的物理输入为止的功能块链中的每个功能块，设置来自每个功能块的允许循环时间值集的循环时间值，所述循环时间值小于或者等于所述固定块的循环时间值。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括：

识别所述配置中的环；以及

针对所述环中的每个功能块，设置来自所述功能块的允许循环时间值集的循环时间值，所述循环时间值小于或者等于所述固定块的循环时间值。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

如果所述配置中存在多于一个环，则在可得到具有连接到所述智能电子设备的物理输入的功能块的环的情况下，从这种环开始配置设置。

20.根据权利要求14所述的方法，还包括：

如果所述配置中存在多于一个固定块，则首先定义连接到这样的固定功能块的功能块的配置设置，在以连接数测量时，该固定功能块距离所述智能电子设备的物理输入最远。

21.根据权利要求14所述的方法，其中设置功能块的执行顺序，以使得连接到所述设备的物理输入的功能块具有最小的执行编号，并且连接到功能块的输入的功能块具有比所讨论的功能块更小的执行编号。

22.根据权利要求21所述的方法，其中基于所述配置中要在特定执行时间执行的功能块的执行顺序，定义子执行顺序。

23.根据权利要求22所述的方法，其中存储不同执行时间的所有不同的子执行顺序，并且在相关执行时间应用所述所有不同的子执行顺序。

24.根据权利要求14所述的方法，其中在定义所述配置设置时，设置所述配置的功能块的执行顺序，以使得在固定功能块之前执行连接到所述固定功能块的输入的功能块，并且在固定功能块之后执行连接到所述固定功能块的输出的功能块。

25.根据权利要求14所述的方法，其中在定义所述配置设置时，定义所述配置的功能块的执行顺序，以使得在连接到其它固定块的功能块之前执行连接到最靠近所述智能电子设备的物理输入的固定功能块的一个或者多个功能块。

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