CN104731038A - 基于comos的过程控制系统机柜设计开发系统及开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，包括下列步骤：将当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与存储在COMOS的数据库中的以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差；选择第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据；输出与选择的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。本发明的开发方法能够基于相同的用户输入数据快速设计出一致性高的机柜。

Description

基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统及开发方法

技术领域

本发明涉及一种机柜设计开发系统及开发方法，具体涉及一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统及开发方法。

背景技术

过程控制系统(DCS)机柜目前采用COMOS软件平台进行设计，COMOS是面向对象的工厂设计平台，其特点是面向对象，具有统一的全局数据库，具有数据导入导出功能，具有数据一致性检查功能。

DCS机柜由多个机柜构成，少则几台，多则上百台，机柜内的元器件数量可以达到上万个，DCS机柜不合理的设计往往会导致机柜数量的增加、原材料的增加、现场安装调试成本的增加，以及现场信号接线施工量的增加。DCS机柜的设计是一个复杂的项目工程，在DCS机柜设计的整个过程中，由于对用户需要认识上的差异，导致不同的工作人员根据相同的项目输入数据设计出来的机柜会有较大的差别，机柜的空间利用率也会具有差别，有可能对机柜的集成带来一定的困难，在机柜的安装调试中，由于DCS中的机柜结构上的差异性也会给外部信号线的连接带来一定的不便，因此如何根据用户的需求，基于相同的项目输入数据快速设计出一致性高的机柜是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的一个实施例提供一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，包括下列步骤：

(1)将当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与存储在所述COMOS的数据库中的以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差；

(2)选择所述第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据；

(3)输出与所述步骤(2)选择的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。

本发明的开发方法能够从数据库中匹配出与当前项目的用户输入数据匹配度高的以往项目的用户输入数据，并基于与所选择的以往项目的用户输入数据对应的项目输出数据设计出当前项目的项目输出数据，从而节省了成本，并且设计出一致性高的机柜，便于过程控制系统机柜的集成。

优选的，在步骤(1)中，根据第一匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，所述第一匹配误差公式为，

${\mathrm{\ω}}_i={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|A_I-a_{\mathrm{Ii}}|}{\left|A_I\right|}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|A_O-a_{\mathrm{Oi}}|}{\left|A_O\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|D_I-d_{\mathrm{Ii}}|}{\left|D_I\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|D_O-d_{\mathrm{Oi}}|}{\left|D_O\right|}$

其中，ω_i为第i个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，A_I、A_O、D_I和D_O分别为当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，a_Ii、a_Oi、d_Ii和d_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，θ_Ii、θ_Oi、φ_Ii和φ_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的加权系数、模拟量信号输出的加权系数、数字量信号输入的加权系数和数字量信号输出的加权系数，i为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。根据上述第一匹配度公式能够准确的确定出与当前项目的用户输入数据相匹配的以往项目的用户输入数据。

优选的，在所述步骤(1)中，还将所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与所述以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差；以及在所述步骤(2)中，还将选择同时满足第一匹配误差小于第一预定数值且第二匹配误差小于第二预定数值的以往项目的用户输入数据。能够匹配出与当前项目的用户输入数据更加匹配的以往项目的用户输入数据。

优选的，当所述当前项目的用户输入数据中包括热电阻的数量和热电偶的数量时，在所述步骤(1)中，根据第二匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，所述第二匹配误差公式为，

${\mathrm{\ψ}}_j={\mathrm{\α}}_j\frac{|R-r_j|}{\left|R\right|}+{\mathrm{\β}}_j\frac{|T-t_j|}{\left|T\right|}$

其中，所述ψ_j为第j个以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，R和T分别为所述当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，r_j和t_j分别为第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，α_j和β_j分别是第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的加权系数和热电偶的加权系数，j为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。根据第二匹配误差公式能够准确地匹配出与当前项目的用户输入数据更加匹配的以往项目的用户输入数据。

优选的，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量，根据所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量和I/O信号通道的备用量计算出最少所需要的I/O模块的数量，根据所述I/O模块的数量和所述I/O模块通道的数量计算出最少所需要的信号隔离模块的数量，根据所述I/O模块的数量、所述I/O模块通道的数量和每个I/O模块通道所需要的信号端子数量计算出最少所需要的信号端子的数量，同时根据所述I/O模块的数量计算出最少所需要的供电端子的数量；根据所述I/O模块的数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量和I/O机架的备用量计算出最少所需要的I/O机架的数量；以及根据所述I/O机架的数量、所述信号隔离模块的数量、所述信号端子的数量和所述供电端子的数量计算出最少所需要的机柜的数量。更优选的，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O模块的冗余要求，根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。基于当前项目的用户输入数据计算出机柜布置最少所需要的I/O模块的数量、最少所需要的信号隔离模块的数量、最少所需要的信号端子的数量、最少所需要的供电端子的数量、最少所需要的I/O机架的数量和最少所需要的机柜的数量。

本发明还提供了一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，包括：

匹配误差计算模块，用于将当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与存储在所述COMOS的数据库中的以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差；

数据选择模块，用于选择所述第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据；

数据库管理模块，用于输出与所述数据选择模块选择的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。

优选的，所述匹配误差计算模块用于根据第一匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，所述第一匹配误差公式为，

${\mathrm{\ω}}_i={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|A_I-a_{\mathrm{Ii}}|}{\left|A_I\right|}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|A_O-a_{\mathrm{Oi}}|}{\left|A_O\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|D_I-d_{\mathrm{Ii}}|}{\left|D_I\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|D_O-d_{\mathrm{Oi}}|}{\left|D_O\right|}$

其中，ω_i为第i个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，A_I、A_O、D_I和D_O分别为当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，a_Ii、a_Oi、d_Ii和d_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，θ_Ii、θ_Oi、φ_Ii和φ_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的加权系数、模拟量信号输出的加权系数、数字量信号输入的加权系数和数字量信号输出的加权系数，i为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

优选的，所述匹配误差计算模块还用于将所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与所述以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差；以及所述数据选择模块还用于选择同时满足第一匹配误差小于第一预定数值且第二匹配误差小于第二预定数值的以往项目的用户输入数据。

优选的，当所述当前项目的用户输入数据中包括热电阻的数量和热电偶的数量时，所述匹配误差计算模块还用于根据第二匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，所述第二匹配误差公式为，

${\mathrm{\ψ}}_j={\mathrm{\α}}_j\frac{|R-r_j|}{\left|R\right|}+{\mathrm{\β}}_j\frac{|T-t_j|}{\left|T\right|}$

其中，所述ψ_j为第j个以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，R和T分别为所述当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，r_j和t_j分别为第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，α_j和β_j分别是第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的加权系数和热电偶的加权系数，j为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

优选的，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量，所述基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统还包括项目输出数据计算模块，用于根据所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量和I/O信号通道的备用量计算出最少所需要的I/O模块的数量，根据所述I/O模块的数量和所述I/O模块通道的数量计算出最少所需要的信号隔离模块的数量，根据所述I/O模块的数量、所述I/O模块通道的数量和每个I/O模块通道所需要的信号端子数量计算出最少所需要的信号端子的数量，同时根据所述I/O模块的数量计算出最少所需要的供电端子的数量；根据所述I/O模块的数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量和I/O机架的备用量计算出最少所需要的I/O机架的数量；以及根据所述I/O机架的数量、所述信号隔离模块的数量、所述信号端子的数量和所述供电端子的数量计算出最少所需要的机柜的数量。

优选的，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O模块的冗余要求，所述项目输出数据计算模块还用于根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1是根据本发明较佳实施例的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法的流程图。

图2是根据本发明较佳实施例的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统的结构框图。

主要装置符号说明

1  数据库管理模块

2  数据库

3  数据导入模块

4  匹配误差计算模块

5  数据选择模块

6  项目输出数据技术模块

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图1是根据本发明较佳实施例的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法的流程图。

首先，将所有以往项目的用户输入数据存储在COMOS的数据库中，同时将与以往项目的用户输入数据一一对应的项目输出数据也存储在数据库中，并实现将以往项目的用户输入数据和项目输出数据一一对应起来。

在本发明的实施例中，用户输入数据主要是客户或用户对所需要的DCS机柜中的I/O信号通道的类型和数量的要求、I/O模块的冗余要求、I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量。I/O信号通道的类型分为两大类，即模拟量信号和数字量信号，其中模拟量信号主要包括模拟量信号输入和模拟量信号输出，根据实际的项目需求，根据本发明的一个实施例，还可以包括热电阻和热电偶，当然有些项目的用户输入数据也可能不具有热电阻和热电偶。数字量信号包括数字量信号输入和数字量信号输出。在本发明的实施例中，项目输出数据即DCS机柜设计，包括机柜的结构布置图、物料表、图纸目录、机柜的接线原理图和供电原理图等。其中机柜的结构布置图主要包括机柜的数量、每个机柜的内部结构、每个机柜内I/O机架的数量及排布方式、每个I/O机架上I/O模块的数量及排布方式、每个机柜内信号隔离模块的数量及排布方式、每个机柜内信号端子和供电端子的数量及信号端子和供电端子的排布方式。

将当前项目(即当前需要开发的DCS机柜)的用户输入数据存储在数据库中，其中当前项目的用户输入数据主要是I/O信号通道数据，I/O信号通道数据包括模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量。还包括I/O模块的冗余要求、I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量。在其他的实施例中，当前项目的用户输入数据也可以不包括I/O模块的冗余要求、I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量。在本发明的另一个实施例中，也可以不将当前项目的用户输入数据存储在数据库中。

将数据库中所有的以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行逐一比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差。现举例进行说明，如果当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量为A_I，当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输出的数量为A_O，当前项目的用户输入数据中的数字量信号输入的数量为D_I，当前项目的用户输入数据中的数字量信号输出的数量为D_O。根据如下匹配误差公式(1)计算出每个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差ω。

${\mathrm{\ω}}_i={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|A_I-a_{\mathrm{Ii}}|}{\left|A_I\right|}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|A_O-a_{\mathrm{Oi}}|}{\left|A_O\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|D_I-d_{\mathrm{Ii}}|}{\left|D_I\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|D_O-d_{\mathrm{Oi}}|}{\left|D_O\right|}---\left(1\right)$

其中，ω_i为第i个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，a_Ii为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的数量，θ_Ii为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的加权系数，a_Oi为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输出的数量，θ_Oi为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输出的加权系数，d_Ii为第i个以往项目的用户输入数据的数字量信号输入的数量，φ_Ii为第i个以往项目的用户输入数据的数字量信号输入的加权系数，d_Oi为第i个以往项目的用户输入数据的数字量信号输出的数量，φ_Oi为第i个以往项目的用户输入数据的数字量信号输出的加权系数。根据本发明的一个实施例，加权系数θ_Ii是a_Ii/(a_Ii+a_Oi+d_Ii+d_Oi)、加权系数θ_Oi是a_Oi/(a_Ii+a_Oi+d_Ii+d_Oi)、加权系数φ_Ii是d_Ii/(a_Ii+a_Oi+d_Ii+d_Oi)，加权系数φ_Oi是d_Oi/(a_Ii+a_Oi+d_Ii+d_Oi)。在其他的实施例中，加权系数θ_Ii、加权系数θ_Oi、加权系数φ_Ii和加权系数φ_Oi可以是与当前项目的用户输入数据有关或无关的固定数值。还可以根据当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入、模拟量信号输出、数字量信号输入和数字量信号输出在DCS机柜设计中的重要性分别设置相应加权系数。在本发明的另一实施例中，还可以基于其他的匹配度计算公式计算出当前项目的用户输入数据的第一匹配度。

根据公式(1)计算出数据库中的每一个以往项目的用户输入数据与当前项目的用户输入数据相比较的第一匹配误差ω。以往项目的用户输入数据的第一匹配误差ω越小，表示该以往项目的用户输入数据和当前项目的用户输入数据越接近，即越匹配。反之，以往项目的用户输入数据的第一匹配误差ω越大，表示该以往项目的用户输入数据和当前项目的用户输入数据差别越大，即越不匹配。

根据本发明的一个实施例，如果当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据包括热电阻的数量和/或热电偶的数量时，根据当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与数据库中的所有以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差。现举例进行说明，如果当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量为R，且热电偶的数量为T，根据如下匹配误差公式(2)计算出所有以往项目的用户输入数据的第二匹配误差ψ。

${\mathrm{\ψ}}_j={\mathrm{\α}}_j\frac{|R-r_j|}{\left|R\right|}+{\mathrm{\β}}_j\frac{|T-t_j|}{\left|T\right|}---\left(2\right)$

其中，ψ_j是第j个以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，r_j为第j个以往项目的用户输入数据的热电阻的数量，α_j是第j个以往项目的用户输入数据的热电阻的加权系数，t_j为第j个以往项目的用户输入数据的热电偶的数量，β_j是第j个以往项目的用户输入数据的热电偶的加权系数。α_j和β_j可以是与当前项目的用户输入数据有关或无关的固定数值，还可以根据当前项目的用户输入数据中的热电偶和热电阻在DCS机柜设计中的重要性分别设置相应加权系数。在本发明的另一实施例中，还可以基于其他的匹配度计算公式计算出当前项目的用户输入数据的第二匹配度。

选择同时满足第一匹配误差ω小于第一预定数值x且第二匹配度误差ψ小于第二预定数值y的以往项目的用户输入数据以及这些用户输入数据的编号。从数据库中检索并输出与选定的以往项目的用户输入数据的编号相对应的项目输出数据。在其他的实施例中，当没有计算以往项目的用户输入数据的第二匹配度时，此时只选择第一匹配度误差ω小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据及其编号。在本实施例中，预定数值x可以是与数据库中的以往项目的数量相关联的数值，将预定数值x设为随着数据库中的以往项目的数量变化，可以根据需要从数据库中选定一定数量与当前项目的用户输入数据匹配度高的以往项目的用户输入数据。当数据库中的以往项目的数量较多时，设定的预定数值x较小，反之当数据库中的以往项目的数量较少时，为了扩大选择范围，使得预定数值x较大。同样，预定数值y也可以设定为与数据库中的以往项目的数量有关的数值。在其他的实施例中，预定数值x也可以是固定的数值，预定数值y也可以是固定的数值。

根据选定的以往项目的用户输入数据，从数据库中寻找并输出与该选定的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。根据本发明的一个实施例，可以根据以往项目的编号在数据库中找到与以往项目的编号对应或相同的项目输出数据。

这样，基于COMOS中的全局数据库中的以往项目的用户输入数据和相对应的项目输出数据，在对当前项目的DCS机柜设计之前，便可以得到一些与当前项目所需要设计出来的DCS机柜设计基本匹配的以往项目的DCS机柜设计。

基于数据库中的当前项目的用户输入数据，根据当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道的备用量、I/O机架的备用量、I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、每个I/O模块通道所需要的信号端子数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量计算出最少所需要的I/O模块的数量、最少所需要的信号隔离模块的数量、最少所需要的信号端子的数量、最少所需要的供电端子的数量、最少所需要的I/O机架的数量和最少所需要的机柜的数量。在其他的实施例中，当用户输入数据包括I/O模块的冗余要求(即需要I/O模块的数量加倍)时，根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。

现结合一个具体实施方式来说明上述计算流程和方法。如果当前项目的用户输入数据的I/O信号通道的数量为2000，每个I/O模块通道的数量是8，即是8通道的I/O模块，I/O信号通道的备用量为10％，因此计算得到最少所需要的I/O模块的数量为2000(1+10％)/8＝275，即275个I/O模块，并计算出最少所需要的信号隔离模块的数量为275×8＝2200。如果每个I/O模块通道所需要的信号端子数量为2，则计算出最少所需要的信号端子的数量为275×8×2＝4400，由于每个I/O模块需要2个供电端子，则计算出最少所需要的供电端子的数量为275×2＝550。如果每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量为10，且I/O机架的备用量为10％，则计算出最少所需要的I/O机架的数量为275(1+10％)/10＝30.25，即31个I/O机架。如果一个机柜能够安装10个I/O机架，或能够安装512个信号隔离模块，或能够安装1344个信号(或供电)端子，则计算出所需的机柜数量为(31÷10)+(2200÷512)+(4400+550)÷1344＝11.08，即需要12个机柜。

最后，基于与当前项目所需要设计出来的DCS机柜基本匹配的以往项目的DCS机柜设计出当前项目的DCS机柜。从而节省了DCS机柜设计的流程和时间，减小了成本，同时在整个DCS机柜设计的过程中，不同的工作人员基于相同的用户输入数据能够设计出一致性高的DCS机柜，方便机柜之间的集成和安装，也便于机柜外部连接线的安装和调试。

图2是根据本发明较佳实施例的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统的结构框图。包括数据库管理模块1、数据导入模块3、匹配误差计算模块4、数据选择模块5和项目输出数据技术模块6。数据库管理模块1将以往项目的用户输入数据和相对应的项目输出数据存储在COMOS的数据库2中，同时将以往项目的用户输入数据和项目输出数据一一对应起来。

数据导入模块3将当前项目的用户输入数据存储在数据库2中，其中本实施例的当前项目的用户输入数据主要包括模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量、数字量信号输出的数量、I/O模块的冗余要求、I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量。

匹配误差计算模块4将数据库2中所有的以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差。同时根据当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与数据库中的所有以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差。

数据选择模块5选择同时满足第一匹配误差小于第一预定数值且第二匹配度误差小于第二预定数值的以往项目的用户输入数据以及这些用户输入数据的编号，数据选择模块5还用于将这些选定的用户输入数据的编号发送至数据库管理模块1中。

数据库管理模块1接收数据选择模块5发送的以往项目的用户输入数据的编号，并从数据库2中找到与这些以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据，并输出相对应的项目输出数据。

项目输出数据计算模块6基于数据库2中的当前项目的用户输入数据，根据当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道的备用量、I/O机架的备用量、I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、每个I/O模块通道所需要的信号端子数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量计算出最少所需要的I/O模块的数量、最少所需要的信号隔离模块的数量、最少所需要的信号端子的数量、最少所需要的供电端子的数量、最少所需要的I/O机架的数量和最少所需要的机柜的数量。在其他的实施例中，当用户输入数据包括I/O模块的冗余要求(即需要I/O模块的数量加倍)时，根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。

通过项目输出数据计算模块6计算得到了机柜的数量、I/O机架的数量、I/O模块的数量、信号隔离模块的数量、信号端子和供电端子的数量。在其他的实施例中，也可以不具有项目输出数据计算模块6。最后在数据库管理模块1输出的一些以往项目的DCS机柜设计的基础上做调整和改变即可得到当前项目的DCS机柜设计。

在本发明的其他实施例中，如果当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中不包括热电阻的数量和热电偶的数量，则匹配误差计算模块4只用于计算数据库2中的以往项目的用户输入数据的第一匹配误差。数据选择模块5也只用于将选择第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据及其编号。

本领域技术人员能够明白图2中的数据库管理模块1、数据导入模块3、匹配误差计算模块4、数据选择模块5和项目输出数据技术模块6可以采用本领域已知的能够实现上述功能的任何功能模块来实现。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与存储在所述COMOS的数据库中的以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差；

(2)选择所述第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据；

(3)输出与所述步骤(2)选择的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。

2.根据权利要求1所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，根据第一匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，所述第一匹配误差公式为，

${\mathrm{\ω}}_i={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|A_I-a_{\mathrm{Ii}}|}{\left|A_I\right|}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|A_O-a_{\mathrm{Oi}}|}{\left|A_O\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|D_I-d_{\mathrm{Ii}}|}{\left|D_I\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|D_O-d_{\mathrm{Oi}}|}{\left|D_O\right|}$

其中，ω_i为第i个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，A_I、A_O、D_I和D_O分别为当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，a_Ii、a_Oi、d_Ii和d_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，θ_Ii、θ_Oi、φ_Ii和φ_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的加权系数、模拟量信号输出的加权系数、数字量信号输入的加权系数和数字量信号输出的加权系数，i为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

3.根据权利要求1或2所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，

在所述步骤(1)中，还将所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与所述以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差；以及

在所述步骤(2)中，还将选择同时满足第一匹配误差小于第一预定数值且第二匹配误差小于第二预定数值的以往项目的用户输入数据。

4.根据权利要求3所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，当所述当前项目的用户输入数据中包括热电阻的数量和热电偶的数量时，在所述步骤(1)中，根据第二匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，所述第二匹配误差公式为，

${\mathrm{\ψ}}_j={\mathrm{\α}}_j\frac{|R-r_j|}{\left|R\right|}+{\mathrm{\β}}_j\frac{|T-t_j|}{\left|T\right|}$

其中，所述ψ_j为第j个以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，R和T分别为所述当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，r_j和t_j分别为第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，α_j和β_j分别是第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的加权系数和热电偶的加权系数，j为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

5.根据权利要求1或2所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量，根据所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量和I/O信号通道的备用量计算出最少所需要的I/O模块的数量，根据所述I/O模块的数量和所述I/O模块通道的数量计算出最少所需要的信号隔离模块的数量，根据所述I/O模块的数量、所述I/O模块通道的数量和每个I/O模块通道所需要的信号端子数量计算出最少所需要的信号端子的数量，同时根据所述I/O模块的数量计算出最少所需要的供电端子的数量；

根据所述I/O模块的数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量和I/O机架的备用量计算出最少所需要的I/O机架的数量；以及

根据所述I/O机架的数量、所述信号隔离模块的数量、所述信号端子的数量和所述供电端子的数量计算出最少所需要的机柜的数量。

6.根据权利要求5所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发方法，其特征在于，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O模块的冗余要求，根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。

7.一种基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，包括：

匹配误差计算模块，用于将当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量分别与存储在所述COMOS的数据库中的以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第一匹配误差；

数据选择模块，用于选择所述第一匹配误差小于第一预定数值的以往项目的用户输入数据；

数据库管理模块，用于输出与所述数据选择模块选择的以往项目的用户输入数据相对应的项目输出数据。

8.根据权利要求7所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，所述匹配误差计算模块用于根据第一匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，所述第一匹配误差公式为，

${\mathrm{\ω}}_i={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|A_I-a_{\mathrm{Ii}}|}{\left|A_I\right|}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|A_O-a_{\mathrm{Oi}}|}{\left|A_O\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Ii}}\frac{|D_I-d_{\mathrm{Ii}}|}{\left|D_I\right|}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Oi}}\frac{|D_O-d_{\mathrm{Oi}}|}{\left|D_O\right|}$

其中，ω_i为第i个以往项目的用户输入数据的第一匹配误差，A_I、A_O、D_I和D_O分别为当前项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，a_Ii、a_Oi、d_Ii和d_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据中的模拟量信号输入的数量、模拟量信号输出的数量、数字量信号输入的数量和数字量信号输出的数量，θ_Ii、θ_Oi、φ_Ii和φ_Oi分别为第i个以往项目的用户输入数据的模拟量信号输入的加权系数、模拟量信号输出的加权系数、数字量信号输入的加权系数和数字量信号输出的加权系数，i为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

9.根据权利要求7或8所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，

所述匹配误差计算模块还用于将所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量与所述以往项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据中的热电阻的数量和/或热电偶的数量进行比较，并计算出以往项目的用户输入数据的第二匹配误差；以及

所述数据选择模块还用于选择同时满足第一匹配误差小于第一预定数值且第二匹配误差小于第二预定数值的以往项目的用户输入数据。

10.根据权利要求9所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，当所述当前项目的用户输入数据中包括热电阻的数量和热电偶的数量时，所述匹配误差计算模块还用于根据第二匹配误差公式计算出所述以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，所述第二匹配误差公式为，

${\mathrm{\ψ}}_j={\mathrm{\α}}_j\frac{|R-r_j|}{\left|R\right|}+{\mathrm{\β}}_j\frac{|T-t_j|}{\left|T\right|}$

其中，所述ψ_j为第j个以往项目的用户输入数据的第二匹配误差，R和T分别为所述当前项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，r_j和t_j分别为第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的数量和热电偶的数量，α_j和β_j分别是第j个以往项目的用户输入数据中的热电阻的加权系数和热电偶的加权系数，j为不大于所述数据库中以往项目的数量的正整数。

11.根据权利要求7或8所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O信号通道的备用量和I/O机架的备用量，所述基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统还包括项目输出数据计算模块，用于

根据所述当前项目的用户输入数据中的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量和I/O信号通道的备用量计算出最少所需要的I/O模块的数量，根据所述I/O模块的数量和所述I/O模块通道的数量计算出最少所需要的信号隔离模块的数量，根据所述I/O模块的数量、所述I/O模块通道的数量和每个I/O模块通道所需要的信号端子数量计算出最少所需要的信号端子的数量，同时根据所述I/O模块的数量计算出最少所需要的供电端子的数量；

根据所述I/O模块的数量、每个I/O机架最多排布的I/O模块的数量和I/O机架的备用量计算出最少所需要的I/O机架的数量；以及

根据所述I/O机架的数量、所述信号隔离模块的数量、所述信号端子的数量和所述供电端子的数量计算出最少所需要的机柜的数量。

12.根据权利要求11所述的基于COMOS的过程控制系统机柜设计开发系统，其特征在于，所述当前项目的用户输入数据还包括I/O模块的冗余要求，所述项目输出数据计算模块还用于根据当前项目的用户输入数据的I/O信号通道数据、每个I/O模块通道的数量、I/O信号通道的备用量和I/O模块的冗余要求计算出最少所需要的I/O模块的数量。