CN102299933A - 一种分布式控制系统的工程组态管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式控制系统的工程组态管理方法及系统，克服现有的DCS不具备多域统一管理的技术缺陷，其中该方法主要包括：为分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器，并设置管理域；在各单元域内分别组态，获得各单元域的组态文件，将各单元域的组态文件存储到各自对应的域服务器上；共享各单元域的工程组态主目录；根据工程组态主目录，在管理域上添加各单元域工程，对各单元域统一进行组态。本发明的技术方案克服了现有的DCS不具备多域统一管理的技术缺陷，可在各种基于域或类似功能的系统中应用。

Description

一种分布式控制系统的工程组态管理方法及系统

技术领域

本发明涉及分布式控制系统(DCS)的管理技术，尤其涉及一种分布式控制系统的工程组态管理方法。

背景技术

复杂的工业控制系统，例如火力发电厂的单元机组加公用系统，或者火力发电厂的辅控一体化系统，其工程组态管理要求与简单的单一系统有明显区别。通常，工程组态时把工艺上相对独立的系统作为一个整体对待，例如单元机组，并把这样的一个整体称为域。一个域内的组态管理相对简单，但是复杂系统一般均是由多个域组成，而且相互之间存有关联，因此其组态管理有特殊需求。

以单元机组加公用系统，或辅控一体化系统为例分析如下：

对于单元机组加公用系统，在一个机组的工程师站上可组态公用系统，如果希望另一个机组也能够组态公用系统，必须保证相互之间不冲突。允许公用系统有自己的工程师站，并可以独立组态。能够实现两个机组网络的隔离，但每个机组都有一些操作员站可操作公用系统。对于公用系统的操作，需要上锁，而且是非强制性的，任意一侧可获得公用系统的操作权，即使另一侧故障或停机。

对于辅控一体化系统，每个子系统为一个域，有各自的工程师站和操作员站。分阶段实施时，每个子系统按独立的完整系统进行设计。集控室内布置有辅控系统操作员站和工程师站，可组态、监控所有子系统。后期投产的子系统可以很容易地加入到整个系统中，并可在集控室组态和监控。集控室的操作员站不专属于某个子系统，但可以监视所有子系统。在集控室的工程师站上可随时组态任意子系统，这些变化在子系统的就地工程师站上看到。同样，在子系统的就地工程师站上所做的修改在集控室也能看到，并且这些修改只做一次，无需多次组态。

由于一般的DCS只能管理单个域，并不具备多域统一管理和监视的功能。对于复杂的工业控制系统，可以考虑把所有域纳入一个系统，按一个域处理，但这又带来新的问题，即系统过于庞大，互相干扰，且组态时各工艺系统之间信息交叉，维护困难。把所有域纳入一个系统，还需要同时知道多个系统的细节，这对于复杂的工业控制系统而言可能是无法实施的。而且，把所有域纳入一个系统，不利于整体系统的分步实施，也不利于域间的权限管理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种DCS的工程组态管理技术，克服现有的DCS不具备多域统一管理的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式控制系统的工程组态管理方法，包括：

为所述分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器，并设置管理域；

在各所述单元域内分别组态，获得各所述单元域的组态文件，将各所述单元域的组态文件存储到各自对应的所述域服务器上；

共享各所述单元域的工程组态主目录；

根据所述工程组态主目录，在所述管理域上添加各单元域工程，对各所述单元域统一进行组态。

优选地，每个所述单元域拥有独立的人机接口站；

加入多个单元域的人机接口站在每个所述单元域都有一个同名站。

优选地，所述分布式控制系统包括辅控一体化系统，或者单元机组加公用系统。

优选地，所述分布式控制系统为所述辅控一体化系统时，对于加入多个单元域的操作员站，向运行目录中下载其加入的所有单元域的组态文件。

优选地，所述分布式控制系统为所述单元机组加公用系统时，将所述单元机组设置为所述管理域。

优选地，每个所述单元机组的工程师站创建各自的工程时，都建立各自的机组域，再添加所述公用系统；

其中，一个所述机组域为一个所述单元域，所述公用系统为一个所述单元域。

优选地，同一时刻只有一个所述单元机组对所述公用系统有操作权限。

优选地，经单元机组的人机接口站的请求，对所述公用系统的操作权限进行切换。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种分布式控制系统的工程组态管理系统，包括：

第一设置模块，用于为所述分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器；

第二设置模块，用于设置管理域；

第一组态模块，用于在各所述单元域内分别组态，获得各所述单元域的组态文件，

存储模块，用于将各所述单元域的组态文件存储到各自对应的所述域服务器上；

共享模块，用于共享各所述单元域的工程组态主目录；

第二组态模块，用于根据所述工程组态主目录，在所述管理域上添加各单元域工程，对各所述单元域统一进行组态。

优选地，所述分布式控制系统为单元机组加公用系统时，所述第二设置模块用于将所述单元机组设置为所述管理域。

与现有技术相比，本发明的技术方案克服了现有的DCS不具备多域统一管理的技术缺陷，解决了复杂的DCS工程组态管理的问题，通过规定多域系统的组态方法，实现了组态文件的分布式管理。本发明技术方案在单个域组态完成后，集中管理域只需简单汇集子域工程，建立各个域的索引即可完成集中组态。本发明的技术方案可在各种基于域或类似功能的系统中应用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的分布式控制系统的工程组态管理方法流程示意图；

图2是图1所示实施例的辅控一体化系统的解决方法流程示意图；

图3是图1所示实施例的单元机组加公用系统的解决方法流程示意图；

图4是本发明公用系统操作权限切换的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的分布式控制系统的工程组态管理系统组成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

首先，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一、分布式控制系统的工程组态管理方法

如图1所示，本实施例主要包括如下步骤：

步骤S110，为分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器，并设置管理域；

步骤S120，在各单元域内分别组态，获得各单元域的组态文件，将各单元域的组态文件存储到各自对应的域服务器上；

步骤S130，共享各单元域的工程组态主目录；

步骤S140，根据该工程组态主目录，在该管理域上以链接的方式添加各单元域工程，对各单元域统一进行组态。

单元域通常是一个相对独立的工艺系统，每个单元域拥有单独的人机接口站(MMI)和控制器(DPU)，各站的IP地址与其他单元域不同子网。由于各单元域子网不同，自然隔绝了不相干的DPU之间的通讯，这种隔离还可以靠支持访问控制列表(ACL)的交换机进一步强化。如果确实需要不同单元域的DPU之间交互数据，可以修改ACL配置，并由DCS通讯软件提供点对点的通讯功能即可。DPU只属于一个单元域，MMI可加入多个单元域。加入多域的设备绑定多个单元域的IP地址，可以和所加入单元域的各站直接通讯。

组态文件属于各单元域，互相不影响。加入多个单元域的MMI在每个单元域都有一个同名站(一般可以称之为对象)。

本实施例的一个具体应用是辅控一体化系统的解决方法，如图2所示，本具体应用主要包括如下步骤：

步骤S210，以单元域为单位，在各单元域内分别组态，获得各单元域的组态文件；

步骤S220，将各单元域全部的组态文件存储到一域服务器上，每个单元域只能有一台域服务器；

步骤S220，创建集控室的管理域，并添加工程师站；

步骤S230，共享各单元域的主目录，在集控室的工程师站上可访问所有子系统的组态文件；绝大多数组态文件局限在单元域内，减少了包含全局信息的组态文件；

步骤S240，在集控室的工程师站进行组态，添加已有工程即可；添加时指定本地或远程工程，可从中挑选添加哪些单元域，这些单元域称为链接域；

步骤S250，对于加入多个单元域的操作员站，向运行目录中下载其加入的所有单元域的组态文件；每个单元域的组态文件名包含域号，因此同类组态文件是不冲突的，运行时刻仅需要知道自己加入的单元域的信息；由安装工具正确设置运行站的配置文件，指明其站号和所有加入的域号；MMI可加入多个域，其站号在所有域内都是相同的。

本实施例的另一个具体应用是单元机组加公用系统的解决方法，本具体应用中单元机组的数量为两个(在其他应用中也可以是三个或三个以上的单元机组)，如图3所示，本具体应用主要包括如下步骤：

步骤S310，为公用系统增加自己的一域服务器，该域服务器可兼做工程师站；该公用系统为一个前述的单元域；

步骤S320，将每个单元机组域设置为管理域；将每个单元机组作为一单元机组域；

步骤S330，将公用系统作为一公用系统域，对该公用系统域进行组态，获得公用系统域的组态文件；

步骤S340，将公用系统域的组态文件存储到该域服务器中；两个机组的工程师站都可以访问这台域服务器，读取其中存储的域的组态文件，其方式类似于辅控一体化系统：

步骤S350，每个单元机组的工程师站创建各自的工程时，都建立各自的机组域，再添加公用系统域，一个机组域为一个前述的单元域；

步骤S360，共享公用系统域的工程组态主目录，由于公用系统域及各机组域指向同一组文件(即工程组态主目录)，保证了公用系统组态的唯一性；

步骤S370，实施1号机组工程时，按照普通的具有两个域的工程进行组态；

步骤S380，实施2号机组工程时，在公用系统的组态中增加用于操作公用系统的站，假设它的213号站用于操作公用系统，则在公用系统的组态中增加该域的213号站，并设置好一个表明该站将加入多个域的标志；

在2号机组的组态中增加2号域的213号站，同样设置好表明该站将加入多个域的标志；MMI的站号必须有附加规定，加入多域的MMI的站号全工程范围内保留，因此不需要加入多域的标志，防止各域配置不一致，在全部域内扫描，只要是同号的MMI，就必须是加入多域；

步骤S390，使用MIS安装213号站时，只需分别指定两个域号，213号站就可以分别从公用系统和2号机组的域服务器下载组态文件，构成213站的运行文件。

本实施例中，公用系统是否具有自己的域服务器不影响组态方案，此时公用系统的组态文件将放置在某个机组的域服务器上。

在本实施例中，公用系统的操作需要上锁，即同一时刻只能有一个机组对它有操作权限，其他机组只能发get类指令。经单元机组的MMI的请求，可以对公用系统操作权限进行切换。如图4所示，公用系统操作权限切换的流程，主要包括如下步骤：

步骤S410，创建若干设备区，这是DCS安全配置中的技术；

步骤S420，每个机组的操作员站加入不同的设备区，每个站的站状态变量(DU)的某位表明本站对本域是否有操作权限(即是否允许发set类指令)，0表示只能发get类指令，1表示可以既可以发get类指令，也可以发set类指令；默认0或1由域配置决定；对于多数域，应该默认所有MMI可发set指令；

步骤S430，如果该域是公用系统域，则所有MMI刚开机时不能操作本域，每个MMI可以请求与自己属于同一设备区的站拥有发送set指令的权限，同时让其他设备区的站只能发送get指令；

步骤S440，DCS提供切换权限的命令，如果本站希望获得发送指令的权限，先发送切换权限的命令，如果同设备区的站收到该指令，也准备获得这个权限(即置DU对应标志位)，其他设备区的站收到指令后，必须放弃权限。

实施例二、一种分布式控制系统的工程组态管理系统

如图5所示，本实施例的工程组态管理系统主要包括第一设置模块510、第二设置模块520、第一组态模块530、存储模块540、共享模块550以及第二组态模块560，其中：

第一设置模块510，用于为分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器；

第二设置模块520，用于设置管理域；

第一组态模块530，用于在各单元域内分别组态，获得各单元域的组态文件；

存储模块540，与该第一设置模块510及第一组态模块530相连，用于将各单元域的组态文件存储到各自对应的域服务器上；

共享模块550，用于共享各单元域的工程组态主目录；

第二组态模块560，与该第二设置模块520及共享模块550相连，用于根据工程组态主目录，在管理域上添加各单元域工程，对各单元域统一进行组态。

其中，分布式控制系统包括辅控一体化系统或者单元机组加公用系统；当分布式控制系统为单元机组加公用系统时，第二设置模块520用于将单元机组设置为管理域。

本发明为了解决复杂的DCS工程组态管理的问题，引入域的概念，通过规定多域系统的组态方法，实现了组态文件的分布式管理。本发明技术方案以域为基本单元，复杂的工业控制系统由单个域以模块的方式加以扩展。在单个域组态完成后，集中管理域无需做重复工作，只需简单汇集子域工程，建立各个域的索引即可完成集中组态。

本发明技术方案不局限于特定的工业控制系统，可在各种基于域或类似功能的系统中应用，尤其适用于火力发电厂的单元机组加公用系统或辅控一体化系统这样的复杂的工业控制系统的组态需求。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种分布式控制系统的工程组态管理方法，其特征在于，包括：

为所述分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器，并设置管理域；

在各所述单元域内分别组态，获得各所述单元域的组态文件，将各所述单元域的组态文件存储到各自对应的所述域服务器上；

共享各所述单元域的工程组态主目录；

根据所述工程组态主目录，在所述管理域上添加各单元域工程，对各所述单元域统一进行组态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

每个所述单元域拥有独立的人机接口站；

加入多个单元域的人机接口站在每个所述单元域都有一个同名站。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述分布式控制系统包括辅控一体化系统，或者单元机组加公用系统。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述分布式控制系统为所述辅控一体化系统时，对于加入多个单元域的操作员站，向运行目录中下载其加入的所有单元域的组态文件。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述分布式控制系统为所述单元机组加公用系统时，将所述单元机组设置为所述管理域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

每个所述单元机组的工程师站创建各自的工程时，都建立各自的机组域，再添加所述公用系统；

其中，一个所述机组域为一个所述单元域，所述公用系统为一个所述单元域。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

同一时刻只有一个所述单元机组对所述公用系统有操作权限。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

经单元机组的人机接口站的请求，对所述公用系统的操作权限进行切换。

9.一种分布式控制系统的工程组态管理系统，其特征在于，包括：

第一设置模块，用于为所述分布式控制系统的每个单元域设置一对应的域服务器；

第二设置模块，用于设置管理域；

第一组态模块，用于在各所述单元域内分别组态，获得各所述单元域的组态文件，

存储模块，用于将各所述单元域的组态文件存储到各自对应的所述域服务器上；

共享模块，用于共享各所述单元域的工程组态主目录；

第二组态模块，用于根据所述工程组态主目录，在所述管理域上添加各单元域工程，对各所述单元域统一进行组态。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：

所述分布式控制系统为单元机组加公用系统时，所述第二设置模块用于将所述单元机组设置为所述管理域。

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