CN109392192B - 用于快速通信的scada系统的装置连接的方法以及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法及系统，可通过支持多个连接到各个远程装置的通信机制，提高通信连接的稳定性及可靠性，并可根据标签注册通过自动管理具有装置存储器的接收器块来提高通信速度。装置连接设备包括：通信单元，适于通过连接到远程装置从远程装置发送或接收数据；装置管理单元，连接到通信单元以管理与各个远程装置的连接；标签管理单元，适于通过装置管理单元管理用于获取连接到通信单元的每个远程装置的状态数据的标签、收集状态数据，并通过装置管理单元将用于操作远程装置的控制命令传输到相应的远程装置；及监控界面单元，适于基于通过标签管理单元接收的每个远程装置的状态数据，生成并显示处理画面，并在接收到来自管理员的控制命令后向标签管理单元发送控制命令，其中在一个通信群组中管理用于将装置管理单元连接到每个远程装置的通信机制，且在当前连接的通信机制中发生异常时自动激活通信群组中的后续级别通信机制。

Description

用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法以及系统

技术领域

本发明涉及用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法以及系统，更具体地，涉及如以下的用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法以及系统：可以通过支持多个连接到各个远程装置的通信机制，提高SCADA系统的稳定性以及可靠性，并且可以根据标签注册通过自动管理具有装置存储器的接收器块来提高通信速度。

背景技术

监督控制以及数据采集(SCADA)系统是一种控制系统，其中中央控制系统通过通信路径上的模拟或数字信号，透过将远程装置的状态数据收集、接收、记录和显示到远程终端单元来监控远程装置。

SCADA系统通常用于中央监控以及控制各种类型的远程设施，例如发电、输配电设施、石油化工厂、钢铁加工设施、工厂自动化设施等。

SCADA系统经由预设的通信协议与位于远程位置的装置交换包括标签的相关数据。当通信协议中发生异常时，异常的检测以及通信协议的恢复需要很长时间。然而，随着恢复时间的增加，监测数据的丢失以及无法控制的时间增加，从而使需要实时地连续监控位于远程位置的装置的操作状态的SCADA系统的操作变得困难。而且，这种通信的断开最终会降低监测数据的可靠性，从而阻碍SCADA系统的扩展。

此外，SCADA系统通过可编程逻辑控制器(PLC)或远程终端单元(RTU)也就是远程装置，在远程位置收集各种状态以及数据，并通过网络将收集的数据传输到中央监控/控制系统以及数据库的信息管理系统，且通过分析和控制传输的数据而有效地操作各种设施。

为一般用途所设计的PLC或RTU包括存储器。这里，存储器区域很宽，并且限制有在与SCADA系统通信时可以一次读取并记录的传输单元。因此，在常规的SCADA系统中，通过称为接收器块的传输单元来划分并管理存储器。这样的接收器块由管理员任意设定，而与实际注册的标签的参考存储器地址的布置状态无关。因此，由于接收器块的不适当设定，要一次性从远程装置发送到SCADA系统的数据量增加。随着注册标签的数量增加且注册标签的数据接收周期减少，不必要数据的传输呈指数增加，从而导致SCADA服务器与远程装置之间的数据通信缓慢。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决本领域中的这些问题，并且本发明的目的是提供一种用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法以及系统，其可以通过支持多个连接到各个远程装置的通信机制，提高通信连接的稳定性和可靠性，并且可以根据标签注册通过自动管理具有装置存储器的接收器块来提高通信速度。

技术方案

根据本发明的一个态样，一种SCADA系统的装置连接设备包括：一通信单元，适于通过连接到远程装置从远程装置发送或接收数据；一装置管理单元，连接到通信单元，以管理与各个远程装置的连接；一标签管理单元，适于通过装置管理单元管理用于获取连接到通信单元的每个远程装置的状态数据的标签、收集状态数据，并通过装置管理单元将用于操作远程装置的控制命令传输到相应的远程装置；以及一监控界面单元，适于基于通过标签管理单元接收的每个远程装置的状态数据，生成并显示一处理画面，并在接收到来自一管理员的控制命令后，向标签管理单元发送控制命令，其中，在一个通信群组中管理用于将装置管理单元连接到每个远程装置的通信机制，并且在一当前连接的通信机制中发生异常时，自动激活通信群组中的一后续级别通信机制。

优选地，所述装置管理单元包括：一通信连接单元，连接到通信单元，以管理由管理员相对于每个远程装置注册的一顶级通信群组以及在该顶级通信群组下的可连接通信机制，并且通过当前连接的通信机制将通信单元连接到相应的远程装置；一连接状态监控单元，适于监控相对于通信连接单元的当前连接的通信机制的一连接状态；一连接恢复单元，适于在通信连接单元的当前连接的通信机制中发生异常时，透过自动激活通信群组中的后续级别通信机制，允许通信连接单元通过后续级别通信机制连接到相应的远程装置；以及一接收器块构建单元，适于在通过通信连接单元的当前连接的通信机制或后续级别通信机制连接时，参考相对于相应的远程装置注册的标签来优化要从相应的远程装置传输的一数据块。

优选地，在SCADA服务器中注册一个远程装置时，所述通信连接单元注册一单独的顶级通信群组，然后在该单独的顶级通信群组下注册相应的远程装置以及用于相应的远程装置的所有可连接通信机制。

优选地，所述标签管理单元参考由管理员注册的标签的参考存储器地址，自动优化要从每个远程装置传输的一数据块，以收集每个远程装置的状态数据。

优选地，所述标签管理单元包括：一标签注册单元，适于注册标签，以收集每个远程装置的状态数据；以及一标签数据库(DB)，适于生成以及管理在标签注册单元中注册的标签的清单，以及所述装置管理单元的接收器块构建单元根据标签管理单元的一标签注册过程(procedure)，参考相对于相应的远程装置注册的标签，构建要从相应的远程装置传输的数据块。

优选地，所述标签注册单元在接收到关于通信机制、远程装置的信息以及标签注册信息之后，生成标签，所述标签注册信息包括用于标签注册来自管理员要由远程装置收集的参考存储器地址，以及接收器块构建单元参考通信机制以及远程装置信息，计算一最大可传输数据块的长度，然后参考一存储器区域中要由相应的装置收集的参考存储器地址的位置，构建接收器块。

根据本发明的另一个态样，一种SCADA系统的装置连接方法，包括以下步骤：(a)由连接到位于一远程位置的物理装备的一SCADA服务器注册由一管理员相对于一远程装置输入的一顶级通信群组，然后将远程装置以及用于远程装置的可连接通信机制注册于顶级通信群组下，并通过注册的通信机制中的一个将远程装置连接到SCADA服务器，作为用于两者之间的通信的一当前连接的通信机制；(b)由所述SCADA服务器监控相对于当前连接的通信机制的一连接状态，然后确认相对于远程装置注册的顶级通信群组，接着在判定当前连接的通信机制中发生异常时，通过检索顶级通信群组下用于远程装置的可连接通信机制，自动激活用于远程装置的可连接通信机制中的一个；(c)由所述SCADA服务器在接收到关于通信机制、远程装置的信息以及标签注册信息之后注册标签，所述标签注册信息包括用于标签注册来自管理员要由远程装置收集的参考存储器地址；以及(d)由所述SCADA服务器根据标签注册参考关于当前连接的通信机制以及远程装置的信息，计算一最大可传输数据块的长度，然后参考一存储器区域中要由相应的装置收集的参考存储器地址的位置，自动设定一接收器块，以管理相应的远程装置的一存储器。

优选地，步骤(a)包括：(a-1)注册由管理员相对于连接的远程装置输入的顶级通信群组；(a-2)在顶级通信群组下注册相应的远程装置以及用于远程装置的可连接通信机制；以及(a-3)如果存在用于远程装置的其他可连接通信机制，则在顶级通信群组下另外注册远程装置以及其他可连接通信机制，以完成通信设定。

优选地，步骤(d)包括：(d-1)根据标签注册检索远程装置信息；(d-2)检索当前连接的通信机制的协议信息；(d-3)基于远程装置信息以及当前连接的通信机制的协议信息，计算最大可传输数据块的长度；以及(d-4)通过检索在存储器区域中要由相应的装置收集的参考存储器地址的位置，构建接收器块。

有益效果

根据本发明，用于快速通信的SCADA系统的装置连接的方法以及系统可以通过支持多个连接到各个远程装置的通信机制来提高通信连接的稳定性以及可靠性，同时根据标签注册通过自动管理具有装置存储器的接收器块来提高通信速度。

附图说明

图1是根据本发明的SCADA系统的方块图。

图2是根据本发明一实施例的SCADA服务器的方块图。

图3是根据本发明该实施例的SCADA服务器的装置管理单元的方块图。

图4是说明常规SCADA系统的用于通信机制的双重注册的处理的图。

图5是说明根据本发明一实施例的用于通信机制的多重注册的处理的图。

图6是根据本发明该实施例的SCADA服务器的标签管理单元的方块图。

图7是说明根据本发明一实施例的SCADA系统的装置连接方法的流程图。

图8是说明常规SCADA系统的用于通信机制的双重注册的处理的流程图。

图9是说明根据本发明该实施例的用于通信机制的多重注册的处理的流程图。

图10是说明常规SCADA系统的用于标签注册以及装置存储器管理的处理的流程图。

图11以及图12是分别说明根据本发明实施例的用于标签注册以及装置存储器管理的处理的流程图。

具体实施方式

通过结合附图对以下实施例详细描述，本发明的上述以及其他态样、特征、优点，将变得清楚。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在所有附图中，相同的部件将由相同的附图标记表示。

图1是根据本发明的SCADA系统的方块图。

根据本发明的SCADA系统，可以包括在远程位置操作的远程装置200以及SCADA服务器100，SCADA服务器100适于通过数据通信网络从远程装置200收集并记录状态数据，并且基于收集的状态数据生成远程位置的处理画面，远程装置200在远程位置被操作。

远程装置200连接到位于特定工业站点或地理上分散的工业综合体的物理装置。这里，远程装置200可以由可编程逻辑控制器(PLC)、远程终端单元(RTU)、传感器、装置等组成，远程装置200可以是用于在远程位置的处理的现场装置，且可以将状态数据发送到外部。通常，操作员可以向远程装置200发出的控制命令可以包括管理级别的基本工作变化或工作级别调整。也就是说，数据获取在远程装置200被启动，且数据获取包括读取SCADA系统所需的仪器数字、报告每个装置的状态等。然后，将所得到的数据适当地转换为人可识别的特定格式，使得使用SCADA服务器100中的HMI的操作员可以对系统管理做出适当的判定。以这种方式，发出到远程装置200的命令响应于操作员的判定而被改变或调整。

处理画面指的是以人可识别的特定格式显示与工作处理相关的数据并帮助操作员控制处理的工具。处理画面通常连接到SCADA服务器100的软件以及数据库，并基于数据提供在处理以及趋势分析功能期间所产生的各种数据。此外，处理画面提供关于处理或装备的管理信息，例如维护计划、物流信息、特定传感器或机器的详细图表、专家系统的故障排除技巧等。由于这些信息以处理的简化图的形式提供给客户，因此客户可以很容易地理解整个处理的操作以及控制方式。由于处理画面中经常使用照片、图片以及动画，因此SCADA服务器100通常包括用于图形相关任务(graphics-related tasks)的程序。这允许操作员或系统维护人员直接改变并判定每个处理以及装备将如何显示在处理画面上。在处理画面上的图形可以是各种类型的图形，从简单的图表，例如交通信号灯，到以多投影方式用于一次显示摩天大楼中的所有电梯或轨道上的所有列车的非常复杂的图形。

这里，用于构建处理画面的处理图像可以从SCADA服务器100以SVG(ScalableVector Graphics，可缩放矢量图形)格式提供给客户装置。SVG是一种基于XML的文件格式，用于表示二维矢量图形，是由万维网联盟(World Wide Web Consortium,W3C)于1999年开发的开放标准矢量图形文件格式。SVG图像及其操作被定义为可以根据需要进行搜索、编目、编写以及压缩的XML文本文件。可以使用基于SVG的专业图形编辑程序来编辑SVG文件。显而易见地，由于SVG格式文件是XML文件，因此可以使用文本编辑器编辑SVG格式文件。

在客户装置中，可以通过用于构建SVG格式的处理画面的处理图像来简化整个处理，以有效地识别警报发生，并且构建期望的处理画面，使得处理可以被容易地执行。另外，由于根据SVG格式的特性，可以容易地改变用于构建处理画面的处理图像的大小以及颜色，因此处理图像引导管理员构建处理画面，使得管理员可以方便地查看并直观地了解处理画面。用于构建这种SVG格式处理画面的处理图像通常由SCADA服务器100提供。此外，客户装置可以从SCADA服务器100下载并存储用于构建SVG格式处理画面的处理图像，并且可以在离线状态下存取用于构建SVG格式处理画面的处理图像，以重建处理画面。

这里，客户装置可以是最终用户侧计算机，例如膝上型计算机或手持式PC，其连接到根据本发明的SCADA服务器100。然而，客户装置不限于此，并且应该被解释为包括能够通过数据通信网络传输以及接收数据的任何信息终端。因此，客户装置可以包括笔记本计算机、智能电话、平板电脑、手机、PCS以及PDA。另外，作为常规的系统组件，客户装置包括网页浏览器，其基于统一资源定位符(URL)加载网页、将网页解释为HTML(超文本标记语言)并在监控器上显示解释的HTML；以及用于完全管理和控制计算机系统的操作系统(OS)程序。

这里，SCADA服务器100收集当前实时数据以及过去数据，以防止由于页面切换导致的数据丢失，这是通过网页访问SCADA服务器100的客户装置中的常见问题，然后传输收集的数据到客户装置。这样一来，即使由于管理员的不正确操作或通过网页访问SCADA服务器100的客户装置上的网页故障而发生意外的页面改变，也可以通过已收集的过去数据查看存在的数据，从而使服务操作具备可靠性以及稳定性。

数据通信网络适于允许远程装置200或客户装置与SCADA服务器100通信。

图2是根据本发明一实施例的SCADA服务器的方块图。

参考图2，根据该实施例的SCADA服务器100包括：通信单元110，通过数据通信网络连接到远程装置200或客户装置，以通过其发送或接收来自远程装置200或客户装置的数据；装置管理单元120，连接到通信单元110，以管理到各个远程装置200的连接；标签管理单元130，适于通过装置管理单元120管理用于获取连接到通信单元110的每个远程装置的状态数据的标签、收集状态数据以及通过装置管理单元120传输用于远程装置的操作的控制命令到相应的远程装置；监控界面单元140，适于基于通过标签管理单元130接收的每个远程装置的状态数据，生成并显示处理画面，并且在接收到来自管理员的控制命令之后，将控制命令发送到标签管理单元130；以及数据库150，适于存储装置管理单元120的装置管理数据以及标签管理单元130的标签管理数据。

对于连接到远程装置200，通信单元110可以使用任何类型的串行协议，例如RS232、RS422以及RS485，包括TCP/IP(传输控制协议/网际协议)以及TCP/UDP(用户数据报协议)，这些是标准的网际协议。

也就是说，SCADA服务器100的基本功能，例如从远程装置200收集状态数据、生成处理画面、将生成的处理画面发送到客户装置以及从客户装置传送控制命令，在监控界面单元140、标签管理单元130以及装置管理单元120中执行。

在下文中，参考图3以及图6详细描述装置管理单元120以及标签管理单元130。

图3是根据本发明该实施例的SCADA服务器的装置管理单元的方块图。

对于SCADA服务器的多个通信，SCADA服务器的装置管理单元120管理能够连接到一个通信群组中的每个远程装置200的各种通信机制，通过连续监控通信状态检查当前连接的通信机制的异常，并在发生通信异常(通信断开等)时自动激活通信群组中的后续级别通信机制，以允许通过后续级别通信机制与相应的远程装置通信，从而确保通信连接的稳定性。

参照图3，SCADA服务器的装置管理单元120包括：通信连接单元121，连接到通信单元110，以管理由管理员相对于每个远程装置200注册的顶级通信群组以及在顶级通信群组下的可连接通信机制，并通过当前连接的通信机制将通信单元连接到远程装置200；连接状态监控单元122，适于监控相对于通信连接单元121的当前连接的通信机制的连接状态；连接恢复单元123，适于在通信连接单元121的当前连接的通信机制中发生异常时，透过自动激活通信群组中的后续级别通信机制，允许通信连接单元121通过后续级别通信机制连接到相应的远程装置200；接收器块构建单元126，适于在通过当前连接的通信机制或后续级别通信机制连接时，参考相对于相应的远程装置200注册的标签，优化要从相应的远程装置200传输的数据块；通信数据库(DB)125，用于存储以及管理与通信连接有关的数据；以及控制器124，通过连续监控当前连接的通信机制的连接状态控制每个上述单元，以检查当前连接的通信机制中的异常的发生，以在当前连接的通信机制中发生异常时，允许自动激活在通信群组中的后续级别通信机制，并优化与通信机制的改变相应的传输数据块。

基本上，在特定远程装置200与SCADA服务器100之间的连接是通过由远程装置200提供的各种通信机制来实现。

传统上，远程装置200以及SCADA服务器100通过在由远程装置200所支持的各种通信机制中建立一个通信机制而彼此连接。因此，在与其连接的通信机制中发生异常时，存在需要花费大量时间来识别以及恢复通信机制的异常的问题。

作为解决该问题的一种方法，提出并部分使用物理冗余操作。在物理冗余操作中，执行相同功能的两个远程装置连接到位于远程位置处的一个物理装置，当一个远程装置有问题时，另一个远程装置被操作。然而，这种物理冗余操作方法存在操作成本显着增加的问题。

提出了双重注册作为另一种方法，并且在本领域中被广泛使用。在双重注册中，在SCADA服务器100中注册单个远程装置时，相应的远程装置是相对于相应的装置所支持的每个通信机制注册的。

图4是说明常规的SCADA系统的用于通信机制的双重注册的处理的图。

例如，假设一个远程设装置(a)可以经由TCP/IP、TCP/UDP以及RS-232连接到SCADA服务器100，则远程装置(a)被注册为通信机制1(TCP)的从属可连接装置，并且也被注册在通信机制2(UDP)以及通信机制3(RS-232)下。在这种情况下，在经由通信机制1(TCP/IP)连接到远程装置期间当通信机制1(TCP/IP)发生异常时，标签的通信机制被改变，而远程装置经由通信机制2(TCP/UDP)或通信机制3(RS-232)连接到SCADA系统。然而，在这种双重注册中，当在一种通信机制中发生异常时，必须通过单独的操作来改变注册到远程装置的标签的通信机制，从而降低了通信连接的稳定性以及可靠性。

另一方面，在本发明提出的多个通信连接中，当在SCADA服务器100中注册一个远程装置时，首先，注册单独的顶级通信群组，然后在单独的顶级通信群组下注册远程装置以及用于远程装置的所有可连接通信机制。

图5是说明根据本发明一实施例的用于通信机制的多重注册的处理的图。

例如，假设一个远程装置(a)可以经由TCP/IP，TCP/UDP以及RS-232连接到SCADA服务器100，首先，注册顶级通信群组A，然后一组远程装置(a)和通信机制1(TCP/IP)、一组远程装置(a)和通信机制2(TCP/UDP)、以及一组远程装置(a)和通信机制3(RS-232)都注册在顶级通信群组A下。在这种情况下，在经由通信机制1(TCP/IP)连接到远程装置期间当通信机制1(TCP/IP)发生异常时，通信群组中的后续级别通信机制被自动激活，以允许SCADA服务器100经由后续级别通信机制连接到远程装置200。因此，与用于通信机制的双重注册的常规处理不同，如果在当前连接的通信机制中发生异常，由于自动激活后续级别通信机制而无需单独的标签校正或单独的过程，可以确保通信连接的连续性，同时提高通信连接的稳定性以及可靠性

具体地，通信连接单元121管理顶级通信群组以及顶级通信群组下的可连接通信机制，顶级通信群组是由管理员相对于一个远程装置200注册的，并且经由将可连接通信机制中的一个作为当前连接的通信机制而连接到远程装置200。这里，如图5所示，装置注册是以以下结构执行：在顶级通信群组名称中相对于一个装置名称注册多个通信机制名称，并且可以设定注册的通信机制的连接顺序。连接顺序在当前连接的通信机制中发生异常时，可以判定自动替换的通信机制。

连接状态监控单元122监控在每个远程装置200与当前连接的通信机制之间的连接状态。作为示例，连接状态监控单元122以预定周期向每个远程装置200发送连接状态确认消息，并且相对于连接状态确认消息接收用于连接状态确认的响应消息，以判定当前连接的通信机制是否被断开连接。

如果通过连接状态监控单元122确认了远程装置200的当前连接的通信机制中的异常，则连接恢复单元123提取相对于相应的远程装置200注册的顶级通信群组中的后续级别通信机制，并通过自动激活后续级别通信机制立即恢复与相应的远程装置200的连接。

接收器块构建单元126在经由当前连接的通信机制或后续级别通信机制连接时，参考相对于相应的远程装置200注册的标签，优化要从相应的远程装置200发送的数据块。接收器块的优化将在下面描述的标签注册处理的描述中详细说明。

图6是根据本发明该实施例的SCADA服务器的标签管理单元的方块图。

为了提高SCADA服务器的通信速度，SCADA服务器的标签管理单元130参考由管理员注册的标签的参考存储器地址，自动优化将从每个远程装置传输的数据块，以收集每个远程装置200的状态数据，从而通过减少不必要数据的传输来提高通信速度。

参考图6，SCADA服务器的标签管理单元130包括：标签注册单元131，适于注册标签，以收集每个远程装置200的状态数据；标签DB 133，适于生成以及管理在标签注册单元131中注册的标签的清单；以及标签注册控制器132，适于控制标签注册单元131以及标签DB133，以便相对于每个远程装置注册以及存储标签。装置管理单元120的接收器块构建单元126根据这样的标签注册过程，参考相对于相应的远程装置200注册的标签，构建要从相应的远程装置200传输的数据块。

在常规的标签注册处理中，首先，管理员选择通信机制以及要经由所选择的通信机制连接到SCADA服务器的远程装置，然后设定要从所选择的远程装置的存储器传输的传输周期以及数据块。这里，要从远程装置传输的数据块必须包括要由远程装置收集的数据的存储器地址，并且数据块的长度根据远程装置的规范或通信协议而不同。数据块是从远程装置以预设周期传输的数据，并在SCADA服务器中作为接收器块被管理。

为一般用途设计的PLC或RTU包括存储器。这里，存储器区域很宽，并且限制有在与SCADA系统通信时可以一次读取以及记录的传输单元。因此，在常规的SCADA系统中，通过称为接收器块的传输单元来划分以及管理存储器。

如上所述，传统上，这样的数据块(接收器块)由管理员任意设定，而与实际注册的标签的参考存储器地址的布置状态无关。因此，由于接收器块的不适当设定，要一次性从远程装置发送到SCADA系统的数据量增加。随着注册标签的数量增加且注册标签的数据接收周期减少，不必要的数据的传输呈指数增加，从而导致SCADA服务器和远程装置之间的数据通信缓慢。

相反的，在本发明提出的装置存储器管理方法中，省略了相对于远程装置任意设置接收器块的处理，并且装置管理单元120的接收器块构建单元126参考相对于远程装置200注册的标签，构建要从远程装置200传输的接收器块。在这种情况下，接收器块构建单元126根据远程装置的规范或通信协议，自动地构建包括标签的参考存储器地址的最佳接收器块，从而减少不必要数据的传输。另外，当连接到远程装置的通信机制由于通信断开等而被改变时，接收器块构建单元126根据新的通信协议自动构建最佳接收器块，从而提高SCADA系统的操作效率。

具体地，标签注册单元131在接收到关于通信机制和远程装置的信息以及包括用于标签注册来自管理员要由远程装置收集的参考存储器地址的标签注册信息之后，生成标签，并且使用标签DB 133中的标签清单管理生成的标签。

利用这种标签注册，接收器块构建单元126参考关于通信机制以及远程装置的信息计算最大可传输数据块的长度，然后参考存储器区域中要由相应的装置收集的参考存储器地址的位置，构建具有最少数量的数据块以及最小数据块长度的接收器块。

在一个示例中，如果最大可传输数据块的长度是5位元且要由相应的远程装置收集的参考存储器地址是存储器地址1和5，则接收器块构造单元126将构成包括存储器地址1到5的一个接收器块。

在另一示例中，如果最大可传输数据块的长度是5位元且要由相应的远程装置收集的参考存储器地址是存储器地址3和5，则接收器块构建单元126将构成包括存储器地址3到5的一个接收器块。

在又一示例中，如果最大可传输数据块的长度是5位元且要由相应的远程装置收集的参考存储器地址是存储器地址1、3和5，则接收器块构建单元126将构成包括存储器地址1到5一个接收器块。

在又一示例中，如果最大可传输数据块的长度是5位元且要由相应的远程装置收集的参考存储器地址是存储器地址1和6，则接收器块构建单元126将构成包括存储器地址1的一个接收器块以及包括存储器地址6的另一个接收器块。

在又一示例中，如果最大可传输数据块的长度是5位元且要由相应的远程装置收集的参考存储器地址是存储器地址1、6和8，则接收器块构建单元126将构成包括存储器地址1的一个接收器块以及包括存储器地址6到8的另一个接收器块。

也就是说，接收器块构建单元126取决于最大可传输数据块的长度，参考存储器区域中要由远程装置收集的参考存储器地址的位置来构建具有最小数量的数据块以及最小数据块长度的接收器块，从而减少不必要数据的传输。

接下来，参考图7描述根据本发明一实施例的SCADA系统的装置连接方法。

图7是说明根据本发明一实施例的SCADA系统的装置连接方法的流程图。

参考图7，首先，SCADA服务器100通过数据通信网络连接到远程装置200，远程装置200连接到位于远程位置的操作中的物理设备(S10)。这种物理连接的对象包括从远程装置200提供的所有通信机制。

然后，SCADA服务器100注册由管理员相对于其连接的远程装置200输入的顶级通信群组，并且在顶级通信群组中注册远程装置以及用于远程装置的所有可连接通信机制，以执行相对于远程装置的通信机制的多重注册，并且经由将注册的通信机制中的一个作为当前连接的通信机制，执行到远程装置200的通信连接(S20)。

然后，SCADA服务器100通过连接状态监控单元122监控当前连接的通信机制的连接状态，以判定当前连接的通信机制中是否发生异常(S30)。

在判定当前连接的通信机制中发生异常时，SCADA服务器100判定相对于发生异常的远程装置在步骤S20中注册的顶级通信群组，检索在该顶级通信群组下的可连接通信机制，并自动激活可连接通信机制中的一个(即，后续级别通信机制)，以允许远程装置200通过替换的通信机制连接到SCADA服务器100(S40)。

然后，SCADA服务器100在接收到关于通信机制和远程装置的信息以及包括用于标签注册来自管理员要由远程装置收集的参考存储器地址的标签注册信息之后，注册标签(S50)。

在标签注册之后，SCADA服务器100参考关于当前连接的通信机制以及远程装置的信息，计算最大可传输数据块的长度，并通过参考在存储器区域中由远程装置收集的参考存储器地址的位置自动设定接收器块，以管理远程装置的存储器(S60)。

然后，SCADA服务器100检索来自从远程装置200以预设周期传输的接收器块的状态数据，通过将状态数据转换为合适的格式提供状态数据给管理员，以便管理员能基于状态数据理解，并向远程装置200发送合适的控制命令以执行远程监控(S70)。

现在，在根据该实施例的SCADA系统的装置连接方法中，参考图8以及图9，通过将用于通信机制的双重注册的常规处理与根据本发明的通信机制的多重注册处理进行比较，描述步骤S20中的通信机制的多重注册的处理。

图8是说明常规SCADA系统的用于通信机制的双重注册的处理的流程图，图9是说明根据本发明实施例的用于通信机制的多重注册的处理的流程图。

参考图8以及图4，在常规处理的用于通信机制的双重注册中，首先，注册通信机制(S121)，并且在该通信机制下将一个远程装置注册为可连接装置(S122)。然后，如果存在使用相同通信机制的另一装置，则在注册的通信机制下将该另一装置另外注册作为可连接装置(S123)，从而完成通信设定(S124)。也就是说，在常规处理的用于通信机制的双重注册中，在SCADA服务器100中注册一个远程装置时，该远程装置被注册在该远程装置所支持的所有通信机制下。

另一方面，参考图9以及图5，在根据本发明实施例的用于通信机制的多重注册的处理中，首先注册由管理员相对于连接到SCADA服务器100的特定远程装置200输入的顶级通信群组(S21)，并且将远程装置以及用于远程装置的可连接通信机制注册在顶级通信群组下(S22)。然后，如果存在用于该远程装置的其他可连接通信机制，则在顶级通信群组下另外注册远程装置以及该其他可连接通信机制(S23)，从而完成通信设定(S24)。也就是说，在根据本发明实施例的用于通信机制的多重注册的处理中，在SCADA服务器100中注册一个远程装置时，首先注册单独的顶级通信群组，然后注册远程装置以及用于该远程装置的所有可连接通信机制。

因此，与常规处理的用于通信机制的双重注册不同，在根据本发明实施例的用于通信机制的多重注册的处理中，即使在当前连接的通信机制中发生异常，不需要单独的标签校正或过程，而能激活后续级别通信机制，从而确保通信连接的连续性，同时提高通信连接的稳定性以及可靠性。

接下来，参考图10、图11以及图12，描述在根据本发明实施例的SCADA系统的上述装置连接方法中，步骤S50中的标签注册的处理以及步骤S60中的装置存储器管理的处理。

图10是说明常规SCADA系统的标签注册以及装置存储器管理的处理的流程图，图11以及图12是分别说明根据本发明实施例的标签注册以及装置存储器管理的处理的流程图。

参考图10，在常规处理的标签注册以及装置存储器管理中，管理员选择通信机制以及要经由通信机制连接到SCADA系统的远程装置，并直接检索远程装置的存储器区域(S151)。然后，管理员设定要从远程装置的存储器传输的数据块以及传输周期(S152)。然后，管理员生成用于收集远程装置的状态数据的标签(S153)，并通过输入包括要由远程装置收集的参考存储器地址的标签注册信息来注册标签(S154)。

在常规处理的用于标签注册以及装置存储器管理中，由于数据块是由管理员任意地注册，而不管实际注册的标签的参考存储器地址的排列布置为何，所以经常发生接收器块的不当设定，从而增加了要同时发送到SCADA系统的数据量。此外，随着注册标签的数量增加以及注册标签的数据接收周期减少，不必要数据的传输呈指数增加，从而导致SCADA服务器以及远程装置之间的数据通信缓慢。

相反的，参考图11，根据本发明实施例的标签注册的处理包括生成用于收集远程装置的状态数据的标签(S51)，并通过输入包括要由相应的远程装置收集的参考存储器地址的标签注册信息来注册标签(S52)。也就是说，省略了相对于远程装置任意设置接收器块的处理。

此后，如图12所示，SCADA服务器100根据标签注册检索远程装置信息(S61)，并检索当前连接的通信机制的协议信息(S62)，以计算最大可传输数据块的长度(S63)。此后，SCADA服务器100检索存储器区域中要由远程装置收集的参考存储器地址的位置(S64)，并构建具有最小数量的数据块以及最小数据块长度的接收器块(S65)。也就是说，SCADA服务器100可以根据远程装置的规范或通信协议，自动构建包括标签的参考存储器地址的最佳接收器块，从而减少不必要数据的传输。另外，当由于通信断开等而改变连接到远程装置的通信机制时，SCADA服务器100可以根据新的通信协议自动构建最佳接收器块，从而提高SCADA系统的操作效率。

尽管这里参考附图描述了一些实施例，但是应当理解，这些实施例仅是提供用以说明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围下进行各种修改、变化和改变。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书所限制并等同其范围。

附图标记说明

100 SCADA服务器 110 通信单元

120 装置管理单元 130 标签管理单元

140 监控界面单元 150 数据库

Claims (5)

1.一种SCADA系统的装置连接设备，其特征在于，包括：

一通信单元，适于通过连接到一远程装置从所述远程装置发送或接收数据；

一装置管理单元，连接到所述通信单元，以管理与各个所述远程装置的连接；

一标签管理单元，适于通过所述装置管理单元管理用于获取连接到所述通信单元的每个所述远程装置的状态数据的标签、收集所述状态数据，并通过所述装置管理单元将用于操作所述远程装置的控制命令传输到相应的所述远程装置；以及

一监控界面单元，适于基于通过所述标签管理单元接收的每个所述远程装置的所述状态数据，生成并显示一处理画面，并在接收到来自一管理员的控制命令后，向所述标签管理单元发送控制命令，

其中，在一个通信群组中管理用于将所述装置管理单元连接到每个所述远程装置的通信机制，并且在一当前连接的通信机制中发生异常时，自动激活所述通信群组中的一后续级别通信机制；

其中，所述装置管理单元包括：

一通信连接单元，连接到所述通信单元，以管理由所述管理员相对于每个所述远程装置注册的一顶级通信群组以及在所述顶级通信群组下的可连接通信机制，并且通过所述当前连接的通信机制将所述通信单元连接到相应的所述远程装置；

一连接状态监控单元，适于监控相对于所述通信连接单元的所述当前连接的通信机制的一连接状态；

一连接恢复单元，适于在所述通信连接单元的所述当前连接的通信机制中发生异常时，透过自动激活所述通信群组中的所述后续级别通信机制，允许所述通信连接单元通过所述后续级别通信机制连接到相应的所述远程装置；以及

一接收器块构建单元，适于在通过所述通信连接单元的所述当前连接的通信机制或所述后续级别通信机制连接时，参考相对于相应的所述远程装置注册的标签来优化要从相应的所述远程装置传输的数据块；

其中，所述标签管理单元参考由所述管理员注册的标签的参考存储器地址，自动优化要从每个所述远程装置传输的数据块，以收集每个所述远程装置的所述状态数据；

其中，所述标签管理单元包括：

一标签注册单元，适于注册所述标签，以收集每个所述远程装置的所述状态数据；以及

一标签数据库(DB)，适于生成以及管理在所述标签注册单元中注册的所述标签的清单，以及

其中，所述装置管理单元的所述接收器块构建单元根据所述标签管理单元的一标签注册过程，参考相对于相应的所述远程装置注册的所述标签，构建要从相应的所述远程装置传输的数据块；

其中，所述标签注册单元在接收到关于所述通信机制、所述远程装置的信息以及标签注册信息之后，生成所述标签，所述标签注册信息包括用于标签注册由所述管理员输入要由所述远程装置收集的参考存储器地址，以及

其中，所述接收器块构建单元参考所述通信机制以及所述远程装置信息，计算一最大可传输数据块的长度，然后参考一存储器区域中要由相应的所述远程装置收集的所述参考存储器地址的位置，构建所述接收器块。

2.根据权利要求1所述的SCADA系统的装置连接设备，其特征在于，在SCADA服务器中注册一个远程装置时，所述通信连接单元注册一单独的顶级通信群组，然后在所述单独的顶级通信群组下注册相应的所述远程装置以及用于相应的所述远程装置的所有可连接通信机制。

3.一种SCADA系统的装置连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)由连接到位于一远程位置的物理装备的一SCADA服务器注册由一管理员相对于一远程装置输入的一顶级通信群组，然后将所述远程装置以及用于所述远程装置的可连接通信机制注册于所述顶级通信群组下，并通过注册的所述通信机制中的一个将所述远程装置连接到所述SCADA服务器，作为用于两者之间的通信的一当前连接的通信机制；

(b)由所述SCADA服务器监控相对于所述当前连接的通信机制的一连接状态，然后确认相对于所述远程装置注册的所述顶级通信群组，接着在判定所述当前连接的通信机制中发生异常时，通过检索所述顶级通信群组下用于所述远程装置的所述可连接通信机制，自动激活用于所述远程装置的所述可连接通信机制中的一个；

(c)由所述SCADA服务器在接收到关于所述通信机制、所述远程装置的信息以及标签注册信息之后注册标签，所述标签注册信息包括用于标签注册来自所述管理员要由所述远程装置收集的参考存储器地址；以及

(d)由所述SCADA服务器根据标签注册参考关于所述当前连接的通信机制以及所述远程装置的信息，计算一最大可传输数据块的长度，然后参考一存储器区域中要由所述远程装置收集的所述参考存储器地址的位置，自动设定一接收器块，以管理相应的所述远程装置的一存储器。

4.根据权利要求3所述的SCADA系统的装置连接方法，其特征在于，所述步骤(a)包括：

(a-1)注册由所述管理员相对于连接的所述远程装置输入的所述顶级通信群组；

(a-2)在所述顶级通信群组下注册所述远程装置以及用于所述远程装置的可连接通信机制；以及

(a-3)如果存在用于所述远程装置的其他可连接通信机制，则在所述顶级通信群组下另外注册所述远程装置以及所述其他可连接通信机制，以完成通信设定。

5.根据权利要求3所述的SCADA系统的装置连接方法，其特征在于，所述步骤(d)包括：

(d-1)根据标签注册检索远程装置信息；

(d-2)检索所述当前连接的通信机制的协议信息；

(d-3)基于所述远程装置信息以及所述当前连接的通信机制的所述协议信息，计算所述最大可传输数据块的长度；以及

(d-4)通过检索在所述存储器区域中要由相应的所述远程装置收集的所述参考存储器地址的位置，构建所述接收器块。

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