CN104331027A - 基于柔性分域的自动化控制系统 - Google Patents

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吕大军
潘钢
夏明�
周海东
张智
王朝辉
李军奇
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BEIJING GUODIAN ZHISHEN CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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    • G05B19/4188—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by CIM planning or realisation
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Abstract

本发明提供了一种基于柔性分域的自动化控制系统。涉及计算机应用领域。该基于柔性分域的自动化控制系统包括至少一个域；每个域包含至少一个控制器；每个域还包含至少一个对象。本发明提供的技术方案解决了现有DCS不利于管理的问题。

Description

基于柔性分域的自动化控制系统
技术领域
本发明涉及计算机应用领域，尤其涉及一种基于柔性分域的自动化控制系统。
背景技术
DCS（分布式控制系统）的应用对象是复杂多变的工业环境。控制对象种类多，数量大，DCS的系统生命周期内会有各种不同的改进、扩展要求，不但是功能方面的，还包括控制对象本身的变化。对于这种对象复杂、功能多变的系统，DCS产品设计和系统实施都需要有解决方法。
一般DCS只能将控制对象纳入一个系统，不同系统之间不能随意访问。但对于复杂的系统，这样的DCS过于庞大，组态时各工艺系统之间信息交叉，互相干扰，维护困难，对于复杂系统可能是无法实施的；不利于分步实施，不利于子系统内的权限管理。
发明内容
本发明提供了一种基于柔性分域的自动化控制系统，解决了现有DCS不利于管理的问题。
本发明提供了一种基于柔性分域的自动化控制系统，该基于柔性分域的自动化控制系统包括至少一个域，每个域包含至少一个控制器，每个域还包含至少一个对象。
可选地，所述域为柔性域。
可选地，每个域对应唯一子网，所述基于柔性分域的自动化控制系统的网络中包含至少一个子网，各子网之间均存在信息通路。
可选地，所述对象包括以下任一种或任意多种：
测点，算法，站，
其中，所述站具体为控制器或上位机。
可选地，所述基于柔性分域的自动化控制系统包括至少两个域。
可选地，同一对象仅归属于一个柔性域。
可选地，基于柔性分域的自动化控制系统内的域具有唯一的域编号。
可选地，该系统还包括数据库；
所述数据库存储有每个对象对应的记录，同一域内的记录均具有不同的名称。
可选地，在该系统中，每个站均具有一唯一对应的本地实时数据库。
本发明的技术方案将自动化控制系统细化划分为多个域，以域作为对自动化控制系统进行管理的单位，由于域内的对象数量小于整个自动化控制系统中的对象数量，故域内管理相较于整个DCS统一管理的效率和准确性都要高，解决了现有DCS不利于管理的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例一提供的一种基于柔性分域的自动化控制系统的结构示意图。
具体实施方式
一般DCS只能将控制对象纳入一个系统，不同系统之间不能随意访问。但对于复杂的系统，这样的DCS过于庞大，组态时各工艺系统之间信息交叉，互相干扰，维护困难，对于复杂系统可能是无法实施的；不利于分步实施，不利于子系统内的权限管理。
为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种基于柔性分域的自动化控制系统。下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
首先结合附图，对本发明的实施例一进行说明。
本发明实施例提供了一种基于柔性分域的自动化控制系统，其结构如图1所示，包括：
至少一个域；
每个域包含至少一个控制器；
每个域还包含至少一个对象。
其中，所述对象具体为以下任一种或任意多种：
测点，算法，站，
其中，所述站具体为控制器或上位机。
所述对象为逻辑对象。
优选的，所述域为柔性域。
本发明实施例中，每个域对应唯一子网，所述分布式控制系统的网络中包含至少一个子网，各子网之间均存在信息通路。
优选的，所述分布式控制系统包括至少两个域。同一对象仅归属于一个柔性域。分布式控制系统内的域具有唯一的域编号。
优选的，该系统还包括数据库；
所述数据库存储有每个对象对应的记录，同一域内的记录均具有不同的名称。
优选的，每个站均具有一唯一对应的本地实时数据库。
下面，对本发明的实施例二进行说明。
DCS覆盖控制、信息、仿真、低层仪表设备等多方面。各类应用中，有时功能相对独立，各自处理的内容、服务对象、安全需求都不相同，但功能之间又相互依存、存在大量的信息交换。有时，即使同类应用，单一的信息量也可能过于庞大，超出当时软硬件的处理能力。因此，本着高内聚、低耦合的原则，本发明实施例在DCS中引入“域”的概念，以解决不同功能的接入和隔离问题，同时分解系统处理的规模。
这里的“域”是一个逻辑概念，是对象（如实体设备、算法等）的逻辑集合，可以运行于各种拓扑结构的网络上。“柔性域”是在域的概念基础上，遵循高内聚、低耦合的设计思想实现的高度灵活的域，在生产过程中也可以重新划分域内对象的归属、改变域的范围和规模。
一个DCS由一个或多个域组成，每个域是一个功能相对完整的子系统。每个域包含一个或多个控制器。域内和域间的信息交换由控制器、上位机和交换机等协同完成。DCS涉及厂内生产过程监控和实时信息管理过程的方方面面，功能多样，规模庞大，借助于域可以从逻辑上清晰划分系统功能、有效分解系统处理规模，构成按功能既分工又联系协作的系统。信息在系统内的传递受域控制，对信息的访问也受域控制，从而满足生产现场要求多样的访问权限控制。
采用柔性域方法的DCS，其测点、算法、站（控制器或上位机）等对象都有其对应的记录，记录是构成DCS的基本单元，是DCS内信息的基本载体。每个记录属于且仅属于一个域。域内的记录均具有不同的名称，域间可能有重名的记录，但它们是不同的对象。域是通过其编号和名字区分的，不重复。数据库按域组织，不同域的记录相互独立。域的改变很容易，因为仅仅是其所属的记录变化。例如将某个测点从一个域移到另一个域，仅改变它的域属性。
运行时刻的分布式的本地实时数据库也是按域组织的，本地实时数据库的基本组成单元是记录。域内的每个站都是数据源，每个站都可以接收且仅接收自己需要的实时数据（每个站需要数据时，都需要向源站请求；有可能收到很多数据，这时站可自行挑选自己需要的数据接收）。每个站的本地实时数据库集中管理各自需要的记录，包括站自身的源数据和接收到的数据（对于接收到的数据，本地实时数据库在后台对这部分数据进行维护），本地实时数据库的访问者（站上运行的程序）无需区分数据来源，查询实时数据都如同访问站内本地数据。
分布式的本地实时数据库的记录包括静态数据，如名字字段；还包括动态数据，如实时数据。记录可根据当前实际配置增加、删除或更新，其动态数据的更新方式支持组播和订阅两种。分布式的本地实时数据库是无服务器的，本地实时数据库分布在对应的站（称为源头站）。域的配置发生变化后每个站都自主更新其本地实时数据库。而依赖服务器的系统则没有这种特性，服务器停止工作将影响到其他站。
域内的站之间可自由通讯，域间通讯是受控的，可以实现域的安全隔离（即令域间信息独立）域之间安全隔离的方法包括：
1、使用网络交换机的访问控制列表（Access Control List,ACL）功能；
2、结合系统软件功能，使用三层网络交换机；
3、使用专用的安全隔离装置实现通用交换机、ACL的部分功能。使用专用的安全隔离装置，可以采用不带ACL功能、网管功能的交换机，从而降低对交换机功能的依赖。
一个人机界面站可以接收本域内的实时信息，如果需要接收其他域的信息，仅需加入其他域。人机界面站可同时加入多个域，可以实现任意集中度的、任意分级的运行监控。加入多域的人机界面站在各个域都有对应的记录，因此一个物理实体可能并不仅对应一条记录，视具体对象而定。加入多域仅需在新域中创建一条记录，为人机界面站配置新域的运行环境，操作很简单，也不会影响原加入域的操作，生产运行中就可以很方便地改变人机界面站所属域。一个控制器只属于一个域，实现控制功能的高内聚、低耦合。如果控制器需要其他域的信息，可采取直接向源站请求的方式，源站直接与请求方点对点通讯，传送数据。
本发明实施例提供的基于柔性分域的自动化控制系统可以实现系统的在线功能、规模扩充，不影响原有部分的安全运行，因此，大工程可以分期、分阶段实现。解决了多套控制系统互连及集中监控的要求。同时，系统各部分规模减小，便于管理。任何故障将被局限在有限范围内。安全性更好。
可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）、仿真系统和实时监控信息系统作为独立功能，又具有大量信息与DCS共享，以域方式加入到DCS中，可以简化系统实现、减少重复工作量，又不失这些功能之间的安全隔离。
本发明的实施例提供的基于柔性分域的自动化控制系统用于火电时，可以按单元机组、公用系统、各辅助车间分域，进一步单元机组内也可以按设备组或工艺组分域。用于水电的全流域一体化解决方案时，整个流域的各个水电站可以作为单个域，共同组成一个多域的、完整的流域一体化控制系统。
本发明实施例提供的基于柔性分域的自动化控制系统能够完全解决如火力发电厂的单元机组＋公用系统，或辅控一体化系统这样的复杂系统的组态需求。不局限于特定系统，其概念可在各种基于域（或类似功能）的系统中应用。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上（如系统、设备、装置、器件等）执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，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。
上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采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，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。
上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，该基于柔性分域的自动化控制系统包括至少一个域；
每个域包含至少一个控制器；
每个域还包含至少一个对象。
2.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，所述域为柔性域。
3.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，每个域对应唯一子网，所述基于柔性分域的自动化控制系统的网络中包含至少一个子网，各子网之间均存在信息通路。
4.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，所述对象包括以下任一种或任意多种：
测点，算法，站，
其中，所述站具体为控制器或上位机。
5.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，所述基于柔性分域的自动化控制系统包括至少两个域。
6.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，同一对象仅归属于一个柔性域。
7.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，基于柔性分域的自动化控制系统内的域具有唯一的域编号。
8.根据权利要求1所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，该系统还包括数据库；
所述数据库存储有每个对象对应的记录，同一域内的记录均具有不同的名称。
9.根据权利要求4所述的基于柔性分域的自动化控制系统，其特征在于，在该系统中，
每个站均具有一唯一对应的本地实时数据库。
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