CN109213105A - 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统 - Google Patents

一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109213105A
CN109213105A CN201811230389.3A CN201811230389A CN109213105A CN 109213105 A CN109213105 A CN 109213105A CN 201811230389 A CN201811230389 A CN 201811230389A CN 109213105 A CN109213105 A CN 109213105A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reconfigurable
restructural
event
input
ecc module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811230389.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109213105B (zh
Inventor
穆罕默德·卡拉杰
沙法·盖洛斯
李志武
乔格·弗莱
屈挺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinan University
Original Assignee
Jinan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinan University filed Critical Jinan University
Priority to CN201811230389.3A priority Critical patent/CN109213105B/zh
Publication of CN109213105A publication Critical patent/CN109213105A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109213105B publication Critical patent/CN109213105B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—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]
    • G05B19/41845—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 system universality, reconfigurability, modularity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Stored Programmes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可重构装置，所述可重构装置包括至少一个功能组件，所述功能组件包括：主ECC模块，用于监测实时输入至所述功能单元的可重构事件，制定并更新对应于所述可重构事件的可重构配置策略；从ECC模块，用于按照所述可重构配置策略执行对应于所述功能组件的算法。

Description

一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统
技术领域
本发明涉及计算机和控制技术领域，特别涉及一种基于IEC 61499标准的可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统。
背景技术
随着计算机等科学技术的不断进步，现代控制技术也得到了迅猛发展，为了满足系统控制功能的分散化、智能化需求，适用于分布式控制系统的IEC61499标准也应运而生。IEC61499标准是一种简历分布式控制系统的架构和模型，该标准提供了一种基于功能块来设计分布式控制系统的新思路，一经出现，就成为研究人员的研究热点。
在IEC61499标准中，软件封装和重用的基本单元是功能块，功能块是由确定类型的专有数据结构和相关操作组成的软件功能单元，基于功能块、事件驱动和分布式工业过程测控系统(IPMCS)体系结构等新技术可以有效降低传统系统工程方案设计的时间成本和资源成本，并且为控制系统的设计和改进提供了高度的灵活性。但是，在实际应用中，实时性对于分布式控制系统来说也是十分重要的，虽然IEC61499标准提供的功能块是构建实时分布式控制系统的优选方法，但是实时性在IEC61499标准中并没有做深入的讨论。
因此，需要一种实时性好且灵活性高的基于IEC61499标准的可重构装置、实现可重构的方法及可重构分布式控制系统。
发明内容
本发明提供一种可重构装置，所述可重构装置包括至少一个功能组件，所述功能组件包括：
主ECC模块，用于监测实时输入至所述功能单元的可重构事件，制定并更新对应于所述可重构事件的可重构配置策略；
从ECC模块，用于按照所述可重构配置策略执行对应于所述功能组件的算法。
优选地，所述主ECC模块根据所述可重构配置策略控制至少一个所述从ECC模块的启停和动态执行顺序。
优选地，所述主ECC模块基于定性规则和/或定量规则制定所述可重构配置策略。
优选地，所述主ECC模块基于定性规则和/或定量规则分析获得包含所述至少一个从ECC模块执行所述可重构事件概率的可重构配置策略。
优选地，所述功能组件还包括可重构事件输入/输出、事件输入/输出、可重构数据输入/输出、数据输入/输出和内部数据。
根据本发明的另一个方面，还提供一种可重构分布式控制系统，其特征在于，所述控制系统包括至少一个如上所述的可重构装置。
根据本发明的另一个方面，还提供一种可重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据所有事件和数据范围制定初始可重构策略；
利用当前功能块的主ECC模块监测可重构事件输入，并根据所述可重构事件输入获得当前所述可重构策略；
根据所述当前可重构策略选择至少一个从ECC模块执行处理对应于所述当前功能块的算法。
优选地，利用当前功能块的主ECC模块监测可重构事件输入，并根据所述可重构事件输入获得当前所述可重构策略进一步包括：
若所述可重构事件输入来自于其它所述可重构功能块，则利用对应于所述可重构事件输入的可重构数据输入更新当前所述可重构策略；
若所述可重构事件输入并非来自于其它所述可重构功能块，则将所述可重构数据输入与在先的可重构数据输入相比较，若存在差异则执行针对所述当前可重构策略的更新，反之则不更新。
根据本发明的另一个方面，还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器运行所述程序时执行如上所述的步骤。
根据本发明的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质，包括存储在所述可读存储介质上的计算机程序，其中，所述程序执行如权利要求上所述的步骤。
相对于现有技术，本发明取得了如下有益技术效果：本发明提供的基于IEC61499标准的可重构装置、可重构方法及分布式控制系统，包括至少一个可重构功能组件，通过利用该具有ECC主从架构的功能组件，可以实现针对传统功能块的重构与控制的分离设计，这种分离设计减少了系统配置时间，不仅能够提高系统设计的可读性和维护性，还可以有效缩短系统的开发时间并降低验证的数据规模，特别是能够有效简化针对大型分布式可重构控制系统的设计步骤。
附图说明
图1是IEC61499标准中的基本功能块的结构示意图。
图2是本发明提供的功能组件架构示意图。
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，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。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。
根据IEC61499标准的体系结构，其定义了功能块的通用模型和方法。IEC6199标准定义的功能块的类型主要可分为以下三种，即基本功能块、复合功能块和服务接口功能块。其中，复合功能块是由若干基本功能块组成的功能块网。服务接口功能块是实现资源内功能块和外部服务间接口的特殊功能块。
图1是IEC61499标准中的基本功能块的结构示意图，如图1所示，基本功能块可包括事件输入和输出、数据输入和输出、执行控制表ECC、算法和内部数据组成。其中，执行控制表ECC是一个事件驱动的状态机，其可用于决定状态机的状态转换规律、状态机当前状态与输入事件的关系、执行算法与进入新状态时发出事件的关系。算法用于决定功能块的功能特性，当特定事件发生时，其变化反映在响应的时间输入上，可驱动对应的算法执行，算法可以通过读取输入数据，并根据输入数据和内部数据产生新的内部数据和输出数据，再发出一个时间并把该时间输出到事件输出。
通过上述描述可知，IEC61499提供的执行模式是一种基于事件驱动的控制模型，而要想构建可重构系统，需要根据具体环境中的演变改变系统运行时的相应行为。为了实现基于IEC61499标准的可重构功能块，发明人经研究认为，在实际设计中，不仅要考虑可推动系统改变其行为的不可预测的并发的重构方案，还需考虑方案的选择决策以及在特定的重构事件发生时仅执行对应于该事件的一个行为。为此，发明人提出了一种基于IEC61499标准实现可重构功能块的方法及系统，下面将结合具体实施例和说明书附图进行说明。
根据本发明的一个方面，发明人提出了一种以IEC61499标准中的基本功能块为基础的新功能组件，图2是本发明提供的功能组件架构示意图，如图2所示，该功能组件以图1所示的基本功能块为基础，具体包括一个主ECC、若干个从ECC、内部数据、事件输入和输出、数据输入和输出，以及可重构事件输入和输出、可重构数据输入和输出。该组件与图1所示基本功能块主要区别在于，采用了执行控制表ECC主-从架构，其中，主ECC模块用于执行该功能组件的重构功能，每个从ECC模块都具有特定的算法用于执行该功能组件的对应功能。在实际应用过程中，主ECC模块随时监控系统环境中的新事件的进程，并针对该新事件的进程实时反应，重构上述功能组件中从ECC的动态执行顺序，即根据新变化重新决策并选择合适的从ECC执行对应的算法。
根据本发明的另一个方面，还提供一种基于IEC61499标准实现可重构功能块的方法，假设上述功能组件中的主ECC为如图2中所示的EC，三个从ECC分别是如图2所示的三个ES，并且该三个从ECC分别对应的ID为11、12和13，该方法具体可包括以下步骤：
S10定义初始重构策略
根据功能组件的所有事件和数据范围，构建初始重构策略，例如，可以根据历史的功能事件或重构事件及其对应的功能数据和重构数据来定义和更新重构矩阵。
S20执行决策算法
根据可重构事件输入，利用主ECC读取可重构事件数据并执行决策算法，例如，可以只读取数据中变化的部分以优化决策事件。
在执行决策算法时，若可重构数据来自于在前的可重构功能模块，则主ECC可以直接根据该可重构数据更新本地重构策略，并根据新的重构策略激活对应的从ECC执行对应的功能块算法。例如，输入至第二可重构功能块的可重构数据为idr1＝13，是来自于第一可重构功能块的可重构数据输入，在第一可重构功能块中，该可重构数据对应的从ECC为ES13，但是在第二可重构功能块中，经算法以及内部数据计算后，可生成的重构输出数据可以是其它数值，假设为24，则表示，其获得的最优方案为利用从ECC 24来执行第二可重构功能块的对应算法；
与上述情况相对的，若可重构数据并非来自于在前的可重构功能块，本地功能块在执行重构算法时，会将获得的输入可重构数据与在前的输入可重构数据相比较，如果这两个数据为相同范围，则无需执行重构，如存在差异，则可将对应的可重构事件与相应的可重构数据与初始重构策略相比较，以便执行决策。
S30执行算法
根据步骤S20中，主ECC决策的从ECC的动态执行顺序，各从ECC将依次执行对应于功能块的特别功能任务。其中，主ECC可以利用统计算法进行决策，例如可以根据概率统计重构事件，从而指导主ECC的决策。
根据本发明的一个方面，还提供一种可重构分布式控制系统，该系统可以包括至少一个如上所述的可重构功能组件。
尽管在上述实施例中，采用了具有三个从ECC的功能组件为例来说明本发明提供的基于IEC61499标准来实现可重构功能块的方法及系统，但本领域普通技术人员应理解，在其它实施例中，可以根据实际应用环境任意调整本发明提供的主从式功能组件中的从ECC的数量。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (10)

1.一种可重构装置，其特征在于，所述可重构装置包括至少一个功能组件，所述功能组件包括：
主ECC模块，用于监测实时输入至所述功能单元的可重构事件，制定并更新对应于所述可重构事件的可重构配置策略；
从ECC模块，用于按照所述可重构配置策略执行对应于所述功能组件的算法。
2.根据权利要求1所述的可重构装置，其特征在于，所述主ECC模块根据所述可重构配置策略控制至少一个所述从ECC模块的启停和动态执行顺序。
3.根据权利要求2所述的可重构装置，其特征在于，所述主ECC模块基于定性规则和/或定量规则制定所述可重构配置策略。
4.根据权利要求3所述的可重构装置，其特征在于，所述主ECC模块基于定性规则和/或定量规则分析获得包含所述至少一个从ECC模块执行所述可重构事件概率的可重构配置策略。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的可重构装置，其特征在于，所述功能组件还包括可重构事件输入/输出、事件输入/输出、可重构数据输入/输出、数据输入/输出和内部数据。
6.一种可重构分布式控制系统，其特征在于所述控制系统包括至少一个如权利要求1至5任意一项所述的可重构装置。
7.一种可重构方法，其特征在于包括以下步骤：
根据所有事件和数据范围制定初始可重构策略；
利用当前功能块的主ECC模块监测可重构事件输入，并根据所述可重构事件输入获得当前所述可重构策略；
根据所述当前可重构策略选择至少一个从ECC模块执行处理对应于所述当前功能块的算法。
8.根据权利要求7所述的可重构方法，其特征在于：利用当前功能块的主ECC模块监测可重构事件输入，并根据所述可重构事件输入获得当前所述可重构策略，进一步包括：
若所述可重构事件输入来自于其它所述可重构功能块，则利用对应于所述可重构事件输入的可重构数据输入更新当前所述可重构策略；
若所述可重构事件输入并非来自于其它所述可重构功能块，则将所述可重构数据输入与在先的可重构数据输入相比较，若存在差异则执行针对所述当前可重构策略的更新，反之则不执行。
9.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器运行所述程序时执行如权利要求7或8所述的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，包括存储在所述可读存储介质上的计算机程序，其中，所述程序执行如权利要求7或8所述的步骤。
CN201811230389.3A 2018-10-22 2018-10-22 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统 Expired - Fee Related CN109213105B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811230389.3A CN109213105B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811230389.3A CN109213105B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109213105A true CN109213105A (zh) 2019-01-15
CN109213105B CN109213105B (zh) 2020-10-27

Family

ID=64981228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811230389.3A Expired - Fee Related CN109213105B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109213105B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111611029A (zh) * 2019-02-25 2020-09-01 中国科学院沈阳自动化研究所 一种计算时序确定的iec 61499功能块建模方法
CN114911203A (zh) * 2022-04-27 2022-08-16 上海交通大学 一种事件与时间混合驱动的分布式工业控制并发执行方法
CN117389615A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 山东科技大学 一种工业控制板的程序重构方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124527A (zh) * 2008-05-16 2011-07-13 弗森-艾奥公司 用于检测和替代失效的数据存储器的装置、系统和方法
US8023409B2 (en) * 2005-12-20 2011-09-20 Broadcom Corporation Method and system for reconfigurable pattern filtering engine
CN102799104A (zh) * 2012-07-02 2012-11-28 浙江正泰中自控制工程有限公司 一种用于全智能主控系统的安全控制冗余系统及冗余方法
CN103777546A (zh) * 2013-12-19 2014-05-07 华南理工大学 可重构网络化测控装置及其组件化编程方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8023409B2 (en) * 2005-12-20 2011-09-20 Broadcom Corporation Method and system for reconfigurable pattern filtering engine
CN102124527A (zh) * 2008-05-16 2011-07-13 弗森-艾奥公司 用于检测和替代失效的数据存储器的装置、系统和方法
CN102799104A (zh) * 2012-07-02 2012-11-28 浙江正泰中自控制工程有限公司 一种用于全智能主控系统的安全控制冗余系统及冗余方法
CN103777546A (zh) * 2013-12-19 2014-05-07 华南理工大学 可重构网络化测控装置及其组件化编程方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAFA GUELLOUZ等: "Reconfigurable Function Blocks: Extension to the Standard IEC 61499", 《2016 IEEE/ACS 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF COMPUTER SYSTEMS AND APPLICATIONS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111611029A (zh) * 2019-02-25 2020-09-01 中国科学院沈阳自动化研究所 一种计算时序确定的iec 61499功能块建模方法
CN111611029B (zh) * 2019-02-25 2023-09-15 中国科学院沈阳自动化研究所 一种计算时序确定的iec 61499功能块建模方法
CN114911203A (zh) * 2022-04-27 2022-08-16 上海交通大学 一种事件与时间混合驱动的分布式工业控制并发执行方法
CN117389615A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 山东科技大学 一种工业控制板的程序重构方法
CN117389615B (zh) * 2023-12-12 2024-03-01 山东科技大学 一种工业控制板的程序重构方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109213105B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111144025B (zh) 一种基于多层次重构的仿真模型参数化集成系统及方法
CN109213105A (zh) 一种可重构装置、实现可重构的方法及分布式控制系统
CN105577475A (zh) 自动化性能测试系统及方法
Grevenitis et al. A hybrid framework for industrial data storage and exploitation
CN113919230A (zh) 一种复杂设备运行的建模评估方法及系统
CN110740079A (zh) 一种面向分布式调度系统的全链路基准测试系统
CN100588197C (zh) 一种网格模拟方法及其模拟器
Bedini et al. Modeling performance of a parallel streaming engine: bridging theory and costs
CN113954679B (zh) 一种应用于电动汽车有序充电控制的边缘控制设备
Wu et al. Configuration and operation architecture for dynamic cellular manufacturing product–service system
Prist et al. Cyber-physical manufacturing systems: An architecture for sensor integration, production line simulation and cloud services
Xiao et al. A hybrid task crash recovery solution for edge computing in IoT-based manufacturing
CN102681855A (zh) 一种面向无线传感网的模型到代码的转化方法
Frank et al. Workflow and decision support for the design of distributed automation systems
Huang et al. A novel compression algorithm decision method for spark shuffle process
CN111443963A (zh) 一种可重构式的数控系统
Poudel et al. An integrated framework for dynamic manufacturing planning to obtain new line configurations
Wang et al. Digital Twin Model Construction and Management Method of Workshop Based on Cloud Platform
US20200019910A1 (en) Block-based prediction for manufacturing environments
CN111026045A (zh) 一种工作管控方法及系统
EP4220428A1 (en) Generation of an index for a data storage
CN111562904B (zh) 一种基于SysML系统模型的可靠性框图RBD辅助建模方法
CN114490033B (zh) 一种多样化算力的统一性能建模和适应性变更方法及装置
CN112346727B (zh) 一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法
Bertolli et al. Adaptivity in risk and emergency management applications on pervasive grids

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201027

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee