CN104268263A - 全流程冶金生产过程控制系统构建平台及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全流程冶金生产过程控制系统构建系统，包括构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架和界面框架，其中构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架都部署在应用服务器上，界面框架布置在各个客户机上。本发明适用于涵盖铁钢轧一系列冶金行业技术的生产过程控制系统软件平台，其主旨是实现能形成生产过程控制系统的组态化软件平台，不管过程控制系统的最终工艺目标是何种工序，均能用本系统有效实现生产过程控制系统的搭建和调试。用户在使用本系统时只需要在设计界面通过简单的拖放相应的构件系统即可形成可以使用满足功能要求的生产过程控制系统。

Description

全流程冶金生产过程控制系统构建平台及构建方法

技术领域

本发明涉及冶金自动化技术，尤其涉及一种全流程冶金生产过程控制系统构建平台及构建方法。

 

背景技术

    以往的冶金生产过程控制系统全部为定制型软件，设计思想是从需求定制系统，因此每一个系统都需要重新设计单独做。而冶金全流程生产过程控制系统开发及应用平台是建立在大量的实践基础上做出来的产品型软件，本产品将过程控制系统中一般有的需求固化下来，把可变需求变为配置型功能，从而既能满足需求，又能满足现代软件开发的流程节奏。

以前的冶金生产过程控制系统的设计思想多为面向过程，按流程设计功能块，而本软件使用了全新的面向对象的组态化设计思路，将冶金整个流程中的共有部分提炼设计重构成一个个构件单元，然后再按照用户的需求进行组装和配置。灵活性非常强，适用面更加广。

本软件平台使用了一个灵活可拖拽的系统配置器作为软件的配置支撑。通过对各种组态构件一系列的配置从而达到用户对定制方面的需求。系统框架会自动加载这些配置，使得每一组构件按照用户的需求运行。

目前，类似的组态型的设计思想，以及平台化的设计在生产控制系统中，特别是冶金生产控制系统这一方面还存在技术空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种全流程冶金生产过程控制系统构建平台及构建方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全流程冶金生产过程控制系统构建系统，包括构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架和界面框架，其中构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架都部署在应用服务器上，界面框架布置在各个客户机上；

构件库，用于对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；构件库中的构件为一个个相对独立的构件；

系统配置器，用于响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认属性值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件。

系统框架，用于根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统；实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据。

通讯框架，用于完成全系统需求的通讯功能；

界面容器框架，用于按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。

按上述方案，所述系统配置器用于为系统框架的运行提供定制依据，由分类预览模块，数据获取传递模块，拖拽呈现模块，属性配置模块，画面配置模块，内存数据配置模块，通讯配置模块组成；

分类预览模块用于展示当前构件分类和缩略图；数据获取传递模块用于在系统配置器和构件之间交换数据；拖拽呈现模块用于拖拽摆放构件来生成界面；属性配置模块用于修改构件的属性；画面配置模块用于配置各画面的属性；内存数据配置模块用于管理内存中的数据区；通讯配置模块用于配置系统与外部数据的通讯方式。

按上述方案，所述构件库中还包括复合构件模块，用于对构件库中的单个构件进行组装，组装成的复合构件与普通构建结构相同。

按上述方案，所述系统框架子系统由日志模块，报警模块，核心类模块、线程池模块，构件列表模块，远程对象模块组成；

日志模块用于管理系统运行时的所有记录；报警模块用于在系统运行发现异常时，进行不同类型的报警和异常处理；核心类模块是系统的最底层模块，用于负责维护整个系统运行的生命周期和初始化；线程池模块用于控制各个构件的独立运行线程，避免线程超负荷运行；构件列表模块用于记录系统中的所有构件，远程对象模块用于处理消息事件。

 

一种全流程冶金生产过程控制系统构建方法，包括以下步骤：

1）对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；

对构件库中部分单个构件进行组装，组装成的复合构件更具功能性和逻辑性，复合构件与普通构建结构相同；

2）响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件；

3）根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

系统框架是一个运行时，当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统。实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据；

4) 在客户端按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。

 

本发明产生的有益效果是：

本发明采用组态化平台设计的思想，通过对生产线的设备进行组态化的提炼形成构件，然后通过对构件的描述配置形成生产线的雏形，再通过统一的框架平台将这个生产线运行起来形成生产过程控制系统，主旨是实现能形成生产过程控制系统的组态化软件平台，不管过程控制系统的最终工艺目标是何种工序，均能用本系统有效实现生产过程控制系统的搭建和调试。

在使用本系统时只需要在设计界面通过简单的拖放相应的构件系统即可形成可以使用满足功能要求的生产过程控制系统。大大减轻了编程人员及用户的工作量，进一步提高企业自身的生产效率和综合竞争力。

 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的构件设计基概要界面；

图3是本发明实施例的系统配置器界面。

 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示， 一种全流程冶金生产过程控制系统构建系统，包括构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架和界面框架，其中构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架都部署在应用服务器上，界面框架布置在各个客户机上；

构件库，用于对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；构件库中的构件为一个个相对独立的构件；

构件是对功能相对独立，需要计算机控制或需要采集数据的生产线上的物理设备代码化后进行封装提取的构件。每一个构件都具有相同的结构，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；，构件通过构件属性模块，事件模块，显示模块来描述一个物理设备的属性、状态触发和外观。

下面介绍构件的形成，可使用构件设计器生成构件。构件设计器采用Visual Studio，本系统的所有构件都继承于一个构件基类，在满足构件设计规范的前提下，可以使用Visual Studio自定义构件功能和样式。

图2为构件设计器概要界面。左边为各个通用设计组件，中间为预览和界面描述文件，右边为属性和事件，而后台代码部分可以新建构件特有的属性和事件。

对于复合构件，不同的地方在于其左边界面可以选择子构件来进行组装。复合构件的后台代码需要进行定制来处理子构件在母构件中的逻辑。设计完成之后成品也是一个构件，可以给系统设计器进行组装。

设计完构件以后，可以在系统配置器中看到已设计的构件。在一个设计面板中可以放置多个构件，并且根据对构件进行属性值的配置和构件之间的关联配置。

图3左边是构件库，中间上部是设计窗口，下部是事件记录，右边是构件属性窗口。在系统配置器中，技术人员和管理业务人员对构件库中设计好的构件进行浏览，并按照工艺需求对构件进行筛选和组装，并根据生产线实际情况对构件内的相关事件按照需求进行选择。系统框架就能自动进行物料跟踪及数据处理，并运行相应的公共服务模块。

系统配置器，用于响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；

系统配置器由分类预览模块，数据获取传递模块，拖拽呈现模块，属性配置模块，画面配置模块，内存数据配置模块，通讯配置模块组成；

分类预览模块用于展示当前构件分类和缩略图；数据获取传递模块用于在系统配置器和构件之间交换数据；拖拽呈现模块用于拖拽摆放构件来生成界面；属性配置模块用于修改构件的属性；画面配置模块用于配置各画面的属性；内存数据配置模块用于管理内存中的数据区；通讯配置模块用于配置系统与外部数据的通讯方式。

具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认属性值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件。

在系统配置器中，技术人员和管理业务人员对构件库中设计好的构件进行浏览，并按照工艺需求对构件进行筛选和组装，并根据生产线实际情况对构件内的相关事件按照需求进行选择。系统框架就能自动进行物料跟踪及数据处理，并运行相应的公共服务模块。

 

系统框架，用于根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统；实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据。

系统框架前端会显示构件运行时的值，并且进行相关动作显示。对于有交互功能的构件，可以通过界面交互给系统框架后台的构件发送消息进行逻辑处理。

通讯框架，用于完成全系统需求的通讯功能；

界面容器框架，用于按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。

一种全流程冶金生产过程控制系统构建方法，包括以下步骤：

1）对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；

对构件库中部分单个构件进行组装，组装成的复合构件更具功能性和逻辑性，复合构件与普通构建结构相同；

2）响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件；

3）根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

系统框架是一个运行时，当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统。实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据；

4) 在客户端按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。

 

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种全流程冶金生产过程控制系统构建系统，包括构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架和界面框架，其中构件库、系统框架、系统配置器、通讯框架都部署在应用服务器上，界面框架布置在各个客户机上；

构件库，用于对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；构件库中的构件为一个个相对独立的构件；

系统配置器，用于响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认属性值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件；

系统框架，用于根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统；实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据；

通讯框架，用于完成全系统需求的通讯功能；

界面容器框架，用于按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。

2.根据权利要求1所述的构建系统，其特征在于，所述系统配置器用于为系统框架的运行提供定制依据，由分类预览模块，数据获取传递模块，拖拽呈现模块，属性配置模块，画面配置模块，内存数据配置模块，通讯配置模块组成；

分类预览模块用于展示当前构件分类和缩略图；数据获取传递模块用于在系统配置器和构件之间交换数据；拖拽呈现模块用于拖拽摆放构件来生成界面；属性配置模块用于修改构件的属性；画面配置模块用于配置各画面的属性；内存数据配置模块用于管理内存中的数据区；通讯配置模块用于配置系统与外部数据的通讯方式。

3.根据权利要求1所述的构建系统，其特征在于，所述构件库中还包括复合构件模块，用于对构件库中的单个构件进行组装，组装成的复合构件与普通构建结构相同。

4.根据权利要求1所述的构建系统，其特征在于，所述系统框架子系统由日志模块，报警模块，核心类模块、线程池模块，构件列表模块，远程对象模块组成；

日志模块用于管理系统运行时的所有记录；报警模块用于在系统运行发现异常时，进行不同类型的报警和异常处理；核心类模块是系统的最底层模块，用于负责维护整个系统运行的生命周期和初始化；线程池模块用于控制各个构件的独立运行线程，避免线程超负荷运行；构件列表模块用于记录系统中的所有构件，远程对象模块用于处理消息事件。

5.一种全流程冶金生产过程控制系统构建方法，包括以下步骤：

1）对生产线的每个设备进行组态化的提炼形成构件；构件是运用组态的思想对全系统的设备进行描述，其结构由构件属性模块，事件模块，显示模块，数据存储模块组成；

对构件库中部分单个构件进行组装，组装成的复合构件更具功能性和逻辑性，复合构件与普通构建结构相同；

2）响应用户的个性定制化要求，并根据用户的个性定制化要求对构件进行配置；具体如下：

将用户从构件库中选择需要的构件生成构件实例，然后对选取的每个构件，配置默认值，配置一个构件的事件与另一个构件的动作的挂接，实现构件关系的描述；通过多个构件关系的设置，就可以描述整个生产工艺的流程，生成系统配置文件；

3）根据系统配置文件对一系列的组态构件的关系和生产工艺过程进行协调与组织；具体如下：

系统框架是一个运行时，当用户通过系统配置器描述完一个过程控制系统，并生成了相应配置文件以后，系统框架加载这些配置，加载所需构件并初始化，最后启动该系统；

实际系统运行过程中，数据通过系统框架来交换，同时构件自身也会处理内部的数据；

4) 在客户端按照用户的定制自动形成一系列的界面内容以供用户操作。