CN103534656A - 用于管理过程自动化控制的方法及关联系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在工厂的过程自动化控制规划中匹配第一协议或标准的元素与第二协议或标准的元素的方法，其中所述第一协议或标准的元素是指根据IEC61850协议建立的逻辑节点(3)的输入/输出对象，以及其中所述第二协议或标准的元素是指根据IEC61131-3标准建立的控制程序的输入变元(7)/输出变元(9)，所述控制程序的目标是驱动与逻辑节点(3)关联的激励设备，所述方法包括以下步骤：基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点(3)的预定义类来配置逻辑节点(3)以便定义由所述逻辑节点(3)使用的输入/输出对象，创建对应于所述逻辑节点(3)的输入/输出对象的控制程序的输入变元(7)/输出变元(9)，建立所述输入变元(7)/输出变元(9)和所述输入/输出对象之间的匹配。

Description

用于管理过程自动化控制的方法及关联系统
背景技术
本发明涉及工业自动化系统领域，并更具体地涉及在工厂中管理过程自动化控制。
过程自动化控制是指在服务或商品生产中使用自动化激励与控制系统以减少对于人类工作的需求。这样的工具在工厂的规模中的实施需要在不同实体之间建立通信的手段，以便传输命令和数据并实现工厂的全局监管。此外，在创建工厂时以及其随时间发展期间，规划是配置实现过程自动化控制的设备所必需的。特别是由于在工厂的不同过程中所应用的不同协议和标准，所以规划可能是麻烦的，并且在过程自动化控制中小的修改可能需要重新配置很多参数，并因此需要大量的时间。此外，必须制定描述工厂设备配置的文档，并在每次重新配置时更新，以允许在设备出现故障或异常的情况下维护或维修。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种方法，所述方法允许在不同协议或标准中所使用参数之间进行匹配，以使在工厂的过程自动化控制中所使用的参数的配置或重新配置变得轻松。
因此，本发明涉及用于在工厂的过程自动化控制规划中匹配第一协议或标准的元素与第二协议或标准的元素的方法，其中所述第一协议或标准的元素是指根据IEC61850协议建立的逻辑节点的输入/输出对象，以及其中所述第二协议或标准的元素是指根据IEC61131-3标准建立的控制程序的输入/输出变元(arguments)，所述控制程序的目标是驱动与这些逻辑节点关联的激励设备，所述方法包括以下步骤：
-基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点的预定义类来配置逻辑节点，以便定义由所述逻辑节点所使用的输入/输出对象，
-创建对应于所述逻辑节点的输入/输出对象的控制程序的输入/输出变元，
-建立所述输入/输出变元和所述输入/输出对象之间的匹配。
本发明的实施例还涉及用于在工厂中管理过程自动化控制的方法，所述工厂包括：
-多个智能电气装置“IED”，所述IED包括控制器和由所述控制器控制的至少一个激励设备，
所述方法包括以下步骤：
-基于根据IEC61850协议所建立的逻辑节点的预定义类来配置与激励设备关联的逻辑节点，以便定义由所述逻辑节点所使用的输入/输出对象，
-根据IEC61131-3标准创建输入/输出变元，所述输入/输出变元对应于所述逻辑节点的输入/输出对象，并且目标是在与所述逻辑节点关联的激励设备的控制程序中使用，
-建立所述输入/输出变元和所述输入/输出对象之间的匹配，
-根据IEC61131-3标准、使用所创建的输入/输出变元来定义激励设备的控制程序，所述控制程序的目标是驱动所述激励设备，
-通过生成目标是加载在工厂的相关智能电气装置中的控制软件来配置所述智能电气装置，以实施所述方法的先前步骤中建立的过程自动化控制规划。
根据另一个实施例，所述方法还包括以下步骤：
-生成数据库，所述数据库包括所述智能电气装置的配置的描述。
根据另一个实施例，使用功能块图来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
根据附加实施例，使用结构化文本来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
根据另一个实施例，使用顺序功能图表来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
根据另一个实施例，配置逻辑节点的所述步骤包括检查所创建的逻辑节点与协议IEC61850中定义的标准的符合度的步骤。
本发明的实施例还涉及在工厂的过程自动化控制规划中用于建立第一协议或标准的元素与第二协议或标准的元素的匹配的系统，所述工厂包括：
-多个激励设备；
所述系统包括：
-配置部件，所述配置部件用于基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点的预定义类来配置与激励设备关联的逻辑节点，以便定义由所述逻辑节点所使用的输入/输出对象，
-创建部件，所述创建部件用于根据IEC61131-3标准来创建输入/输出变元，所述输入/输出变元对应于所述逻辑节点的输入/输出对象，并且目标是在关联的激励设备的控制程序中使用，
-匹配部件，所述匹配部件用于建立所述输入/输出变元和所述输入/输出对象之间的匹配。
本发明的实施例还涉及用于在工厂中管理过程自动化控制的系统，所述工厂包括：
-多个智能电气装置，所述智能电气装置包括控制器和由所述控制器控制的至少一个激励设备，
所述系统包括：
-处理部件，其适于
-基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点的预定义类来配置与激励设备关联的逻辑节点，以便定义由所述逻辑节点使用的输入/输出对象，
-根据IEC61131-3标准来创建输入/输出变元，所述输入/输出变元对应于所述逻辑节点的输入/输出对象，并且目标是在关联的激励设备的控制程序中使用，
-建立所述输入/输出变元和所述输入/输出对象之间的匹配，
-根据IEC61131-3标准并使用所创建的输入/输出变元来定义控制程序，所述控制程序的目标是驱动所述激励设备，
-应用部件，所述应用部件适于生成控制软件，所述控制软件包括由处理部件建立的特征。
根据本发明的另一个实施例，所述系统包括实施部件，所述实施部件用于加载在智能电气装置中由应用部件生成的控制软件。
根据附加实施例，所述系统包括生成部件，所述生成部件用于生成数据库，所述数据库包括由处理部件和应用部件所建立的配置的描述。
附图说明
图1示出了表示逻辑节点类的数据对象的图表；
图2示出了表示基于图1中定义的逻辑节点类建立的逻辑节点的数据对象的图表；
图3示出了具有不同逻辑级别的工厂逻辑结构图；
图4示出了功能块的程序的例子；
图5示出了具有其输入/输出变元的功能块的表示的例子；
图6示出了根据本发明的实施例的方法的不同步骤的流程图；
图7示出了表示根据本发明的实施例及其实施的方法的主要步骤的图。
具体实施方式
本文所使用的术语“IEC”是指国际电工委员会的缩写；
本文所使用的术语“IED”是指智能电气装置(IED)的缩写。
本发明的实施例尤其涉及用于在工厂中的过程自动化控制的规划中匹配第一协议或标准(例如IEC61850协议)的元素与第二协议或标准(例如IEC61131-3标准)的元素的方法，以及建立所述匹配的手段。
所述IEC61850协议定义对于工厂中电气设备(称为智能电气装置(IED))之间通信的设计的约束。
在IEC61850中，工厂被定义为逻辑实体的层级，基本实体是对应于真实实体(也就是说，工厂的驱动激励设备(例如泵或引擎))的逻辑节点。IEC61850允许定义通信服务的参数，例如在不同逻辑实体中使用的报告、数据传输和过程命令。
这些逻辑实体基于逻辑实体的预定义类(其定义由所述实体所处理的数据对象)来创建，逻辑实体的所述类在IEC61850协议中定义。
图1涉及表示名为KPMP类的逻辑节点类的例子的图表。这个图表包括四栏。
-第一栏100对应于该类的数据对象名称，并包括逻辑节点的数据对象或输入/输出对象的多个类别：描述101、状态信息102、测量和计量值103、控制104和设置105，其涉及可以与其他逻辑实体交换的标准化参数。每个类别包括一个或多个数据对象。
-第二栏110对应于公共数据类，并涉及对与数据对象关联的公共数据类的参考。
-第三栏120对应于数据对象的解释或描述。
-第四栏130对应于选择类的数据对象以配置定制逻辑节点。
基于对应于该逻辑节点的激励设备的需求，通过在图1中KPMP类图的最后一栏中勾出期望的数据对象，来选择必要的数据对象以获得期望的逻辑节点。
因此，如图2所示，获得源于标准KPMP类并且包括期望输入/输出对象的逻辑节点。该类的一些类别在尚未选择这个类别的数据对象的情况下可以不表示。
因此，可以通过定义对应于工厂的激励设备的逻辑实体，建立工厂的全局逻辑映射，所述逻辑映射允许定义不同设备之间所需要的通信参数。
图3示出从工厂1到逻辑节点3的不同级别逻辑映射的层级的例子，其还包括逻辑装置5，所述逻辑装置聚集多个逻辑节点3。所述逻辑映射对智能电气装置(IED)的网络进行了建模。
此外，IEC61131-3标准建立了由IED所控制的可编程控制器中所使用控制程序的语言的标准化。所述标准聚集不同编程语言，例如结构化文本、功能块图或顺序功能图表。
在所述编程语言中，变元用于定义该程序的输入参数和输出参数。所述变元例如是指控制或设置值，并对应于逻辑节点中定义的数据对象。
因此，根据本发明的实施例，在创建逻辑节点时，对应于逻辑节点的数据对象并且目标是在可编程控制器中所使用的编程语言中使用的变元基于IEC61131-3标准自动创建。此外，在所述创建期间，实现所述变元和对应数据对象的匹配，以便在IEC61850协议和IEC61131-3标准两者中使用的参数的定义仅进行一次并考虑两个协议或标准的需求。
在创建图2中描述的逻辑节点后，使用所创建的变元来实现可编程控制器的命令的定义。为了这样做，公共应用一方面用于定义逻辑实体和它们的关联对象，另一方面用于定义与逻辑实体关联的可编程控制器的命令。
例如，在如图4所示的功能块的情况下，在该应用中已经定义了输入变元7和输出变元9，并且这些程序可以使用它们来制定可编程控制器的命令。
在图4中，输入变元7用于定义使用处理块11的这些设备的激励命令。例如，输入变元可以对应于激励设备中阀门位置的控制值，所述激励设备对应于先前定义的逻辑节点。
[这里，如果你可以给我们更多细节和/或由功能块的块11实现的动作的例子，那将是有趣的]。
结构化文本或功能块程序定义应用于所述变元的处理，以便激励对应设备以及达到期望的过程自动化控制。
在图4中的输出变元9例如是参数的值或状态，例如泵的旋转速度。
图5示出与逻辑节点关联的功能块13的例子，所述逻辑节点例如是在图2中示出的逻辑节点，其中功能块13的输入变元7和输出变元9对应于关联逻辑节点的数据对象。例如，该功能块的输入变元Health_status对应于逻辑装置预污染(PresOil)的逻辑节点Pmp1的数据对象EEHealth的值。以同样的方式，对应于该逻辑节点的其他数据对象的输入变元7和输出变元9在功能块13中实现。
因此，本发明的实施例允许聚集对应于在IEC61850协议中定义的参数和在IEC61131-3标准中定义的参数的配置的界面，并创建对应元素之间的匹配。
为了更好地理解本发明的实施例，现在将基于图6中示出的流程图，详细地描述该方法的步骤。
第一步骤101涉及逻辑节点的配置。基于在IEC61850协议中规定的逻辑节点的预定义类或类型，实现逻辑节点的配置，所述配置对应于期望输入和输出对象的选择。所述第一步骤还涉及其他逻辑实体(例如逻辑装置)的定义，以定义工厂的全局逻辑结构或层级，这些逻辑节点对应于所述逻辑结构的基础级，并对应于工厂的激励设备。此外，在步骤101期间完成对所配置的逻辑节点与IEC61850协议的规范的符合度的检查。
第二步骤102涉及输入变元和输出变元的创建，所述变元对应于在先前步骤中配置的输入和输出对象。在控制程序中使用所述输入变元和输出变元的目标是激励对应于这些逻辑节点的设备。在考虑IEC61131-3标准的规范的情况下来实现变元的所述创建。
第三步骤103涉及建立所创建的输入和输出变元和所配置的输入和输出对象之间的匹配。通过建立所述匹配，修改逻辑节点的对象的值产生对应变元的值的修改。
第四步骤104涉及定义用于激励设备的控制程序。所述控制程序定义激励设备的不同任务。如前面描述的那样，对于不同设备，程序语言可以是不同的，但是都遵守IEC61131-3标准的规范。所述控制程序使用在步骤102创建的输入和输出变元，其例如对于输入变元对应于控制值或设置值，并且例如对于输出变元对应于度量或状态值。
第五步骤105涉及通过生成控制软件来配置智能电气装置，所述控制软件包括控制程序和在先前步骤中建立的通信配置。在这些IED中加载所述软件，以便实施在先前步骤中定义的过程，并引起工厂的过程自动化控制。因此，实施在IED内和IED之间的通信配置以及控制IED的激励设备的任务的控制程序，以应用对于这些逻辑实体规划的过程自动化控制。
第六步骤106对应于生成或更新数据库，所述数据库包括IED的配置的描述，其基于先前步骤中建模的过程自动化控制。
事实上，为了允许维护或维修IED，必须清楚地定义它们的配置和通信参数的配置。因此，本发明的实施例涉及保存在规划过程自动化控制期间建模的所有参数。事实上，工厂结构或需求可以随着时间而发展，从而必须修改过程自动化控制的配置以将该发展考虑进来，以便在每次修改时该应用提供新的软件并更新文件。因此，在每次修改过程自动化控制的配置时更新该数据库。
例如，一些设备的配置的修改可以发生在实施对应于连接到很多其他设备或IED的空气污染控制系统的IED的情况下。这样的修改诱发实施新安装的IED和工厂的其他实体之间的新通信，并因此需要重新配置该工厂的过程自动化控制的许多参数。由于本文描述方法的实施例，这样的重新配置通过定义新的逻辑节点和重新定义为了将新逻辑节点的存在考虑进来而需要重新配置的现有逻辑节点的配置来实现，例如新数据对象的增加。
前面提出的不同步骤可以分布在图7所示出的三个主要步骤中。
步骤201对应于应用的配置(其定义逻辑实体和关联命令)以及所述应用的编辑。
步骤202对应于在步骤201中定义的命令和通信参数在IED中的实施。
步骤203对应于配置文件(例如IED能力描述文件)的建立，其包括描述在步骤201和202中定义的IED的配置的文档。
因此，本发明的实施例通过匹配在不同协议或标准中定义的对应元素来允许使在逻辑级别的规划以及在工厂中的过程自动化控制的设备级别的实施变得轻松。此外，通过创建和更新数据库来促进对所述过程自动化控制的实施的管理，所述数据库包括设备配置的描述。

Claims (11)

1.用于在工厂的过程自动化控制规划中匹配第一协议或标准的元素与第二协议或标准的元素的方法，其中所述第一协议或标准的元素是指根据IEC61850协议建立的逻辑节点(3)的输入/输出对象，以及其中所述第二协议或标准的元素是指根据IEC61131-3标准建立的控制程序的输入变元(7)/输出变元(9)，所述控制程序的目标是驱动与所述逻辑节点(3)关联的激励设备，所述方法包括以下步骤：
-基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点(3)的预定义类来配置逻辑节点(3)，以便定义由所述逻辑节点(3)使用的输入/输出对象，
-创建对应于所述逻辑节点(3)的输入/输出对象的控制程序的输入变元(7)/输出变元(9)，
-建立所述输入变元(7)/输出变元(9)和所述输入/输出对象之间的匹配。
2.用于在工厂中管理过程自动化控制的方法，所述工厂包括：
-多个智能电气装置“IED”，所述IED包括控制器和由所述控制器控制的至少一个激励设备，
所述方法包括以下步骤：
-基于根据IEC61850协议所建立的逻辑节点(3)的预定义类来配置与所述激励设备关联的逻辑节点(3)，以便定义由所述逻辑节点(3)使用的输入/输出对象，
-根据IEC61131-3标准创建输入变元(7)/输出变元(9)，所述输入变元(7)/输出变元(9)对应于所述逻辑节点(3)的输入/输出对象，并且目标是在与所述逻辑节点(3)关联的激励设备的控制程序中使用，
-建立所述输入变元(7)/输出变元(9)和所述输入/输出对象之间的匹配，
-根据IEC61131-3标准、使用所创建的输入变元(7)/输出变元(9)来定义所述激励设备的控制程序，所述控制程序的目标是驱动所述激励设备，
-通过生成目标是加载在所述工厂的相关智能电气装置中的控制软件来配置所述智能电气装置，以实施由所述方法的先前步骤建立的过程自动化控制规划。
3.根据前述权利要求中的一个所述的用于管理过程自动化控制的方法，其中所述方法还包括以下步骤：
-生成数据库，所述数据库包括所述智能电气装置的配置的描述。
4.根据前述权利要求中的一个所述的用于管理过程自动化控制的方法，其中使用功能块图(13)来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
5.根据前述权利要求中的一个所述的用于管理过程自动化控制的方法，其中使用结构化文本来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
6.根据前述权利要求中的一个所述的用于管理过程自动化控制的方法，其中使用顺序功能图表来实现定义所述激励设备的控制程序的步骤。
7.根据前述权利要求中的一个所述的用于管理过程自动化控制的方法，其中配置逻辑节点的步骤包括检查所创建的逻辑节点与协议IEC61850中定义的标准的符合度的步骤。
8.用于在工厂的过程自动化控制规划中建立第一协议或标准的元素与第二协议或标准的元素的匹配的系统，所述工厂包括：
-多个激励设备；
所述系统包括：
-配置部件，所述配置部件用于基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点(3)的预定义类来配置与所述激励设备关联的逻辑节点(3)，以便定义由所述逻辑节点(3)使用的输入/输出对象，
-创建部件，所述创建部件用于根据IEC61131-3标准创建输入变元(7)/输出变元(9)，并且所述输入变元(7)/输出变元(9)对应于所述逻辑节点(3)的输入/输出对象，并且目标是在关联的激励设备的控制程序中使用，
-匹配部件，所述匹配部件用于建立所述输入变元(7)/输出变元(9)和所述输入/输出对象之间的匹配。
9.用于在工厂中管理过程自动化控制的系统，所述工厂包括：
-多个智能电气装置，所述智能电气装置包括控制器和由所述控制器控制的至少一个激励设备，
所述系统包括：
-处理部件，其适于
-基于根据协议IEC61850所建立的逻辑节点(3)的预定义类来配置与所述激励设备关联的逻辑节点(3)，以便定义由所述逻辑节点(3)使用的输入/输出对象，
-根据IEC61131-3标准创建输入变元(7)/输出变元(9)，并且所述输入/输出变元对应于所述逻辑节点的输入/输出对象，并且目标是在关联的激励设备的控制程序中使用，
-建立所述输入变元(7)/输出变元(9)和所述输入/输出对象之间的匹配，
-根据IEC61131-3标准并使用所创建的输入变元(7)/输出变元(9)，定义控制程序，所述控制程序的目标是驱动所述激励设备，
-应用部件，所述应用部件适于生成控制软件，所述控制软件包括由所述处理部件建立的特征。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述系统包括实施部件，所述实施部件用于加载由所述智能电气装置中的应用部件生成的控制软件。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中所述系统包括生成部件，所述生成部件用于生成数据库，所述数据库包括由所述处理部件和所述应用部件建立的配置的描述。
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