CN110445656B - 基于核电厂dcs平台透传网络数据全生命周期生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，包括建立整个系统的网络拓扑关系，形成数据渠道；建立源网络变量；生成网络路径表；当网络变量在所述数据渠道中传输时，根据所述网络路径表进行传输；变量组态模块将生成的输入网络变量关联到算法组态模块的输入数据结构体中，并将所有的输出网络变量关联到算法组态模块的输出数据结构体中；根据网络路径表、输入数据结构体和输出数据结构体生成数据传输程序，并将数据传输程序编译下装至控制器完成整个网络数据的传输。本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，引入了网络数据传输专用变量。使整个网络数据传输过程简洁明了，思路清晰，易于理解。

Description

基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法
技术领域
本发明涉及核电领域，具体涉及基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法。
背景技术
在核电站分散控制系统DCS领域中，站间通信是整个DCS系统至关重要的一部分，而网络数据的传输和生成是站间通信的前置条件。DCS系统网络结构复杂，一个系统包含多个处理单元，处理单元之间有大量数据传递。
从DCS工程组态的过程分析，一个数据经过冗长的路径从数据产生到数据使用，此过程非常复杂，需要具备实时的可追溯性，才能很好的辅助工程设计人员进行组态。目前大多采用维护外部网络路径表的方式，该方式制表过程复杂，容易引入较多错误。
从DCS系统实际运行过程分析，一个数据在整个生命周期中需要提供准确的逻辑实现数据的搬运，该搬运过程复杂，要生成正确的逻辑代码非常困难。必须要通过合理的方法使用计算机实现该工程，才能保证逻辑的正确性、一致性和稳定性。
从DCS需求角度分析，所有的数据(包括IO数据)均有传输到网络的需求，导致了后台逻辑上无章可循，实现会引入更多的潜在风险。
综上所述。在现有的技术背景下，想实现对站间透传网络数据全生命周期的传递、追溯、逻辑拷贝等工作，通过人工手段，其难度非常大，引入错误的风险非常高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中对站间透传网络数据全生命周期的传递、追溯、逻辑拷贝等工作，通过人工手段，其难度非常大，引入错误的风险非常高，目的在于提供基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，包括以下步骤：根据各网络节点的端口配置，建立整个系统的网络拓扑关系，形成数据渠道；所述数据渠道中传输的数据均为网络变量；变量组态模块建立源网络变量，所述源网络变量为网络数据的源头变量；所述源网络变量包括数据发送的端口信息；变量组态模块根据所述网络拓扑关系中的网络路径生成网络路径表，并对所述网络路径表进行调整后，对网络数据进行校验；所述网络路径表包括网络源网络变量名和网络传输的所有节点信息；当网络变量在所述数据渠道中传输时，根据所述网络路径表进行传输；在启动算法组态模块时，变量组态模块将生成的输入网络变量关联到算法组态模块的输入数据结构体中，并将所有的输出网络变量关联到算法组态模块的输出数据结构体中；根据网络路径表、输入数据结构体和输出数据结构体生成数据传输程序，并将数据传输程序编译下装至控制器完成整个网络数据的传输。
本发明应用时，针对DCS平台站间透传网络数据的组态，研究了网络连接关系映射到数据传递关系的方法；引入网络传输专用变量和网络路径表的概念；使用了表格自动生成传递信息技术，简化用户操作流程，自动涵盖传递路线一分多的情况。实现了传递数据组态过程与拷贝数据表现上完全独立，结果上完全一致。提供了站间透传网络数据全生命周期的自动生成技术。这一技术一方面可以实现对透传网络数据的自动生成，提高了工作效率，节约了工程设计成本；另一方面保证网络数据从产生到使用的整个链路的可追溯，保证了网络数据传输的正确性。
本发明实现对基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期自动化生成，网络数据自动生成相关软件及网络数据链路追溯软件；最终实现了基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期自动化配置。保证了网络数据传输链路的正确性。在DCS工程的设计、V&V、测试及验证环节中起到至关重要的作用。很大程度减小了操作者的工作量，提高了工作效率，节约了核电厂的工程设计成本，保证了信息的准确性。
进一步的，当需要传输的数据为I/O数据时，将所述I/O数据复制给网络变量并进行传输。
进一步的，所述网络路径表为网络路径专属表格。
进一步的，所述网络传输的所有节点信息包括节点号和数据在节点的变量名。
进一步的，在所述网络路径表中的一个节点上，数据输入时和输出时变量名保持一致，且以关键字区分是输入还是输出。
进一步的，在所述网络路径表中，一个网络数据在一个节点上可以分为多段传输；所述网络路径表根据配置的网络链路和变量信息自动生成表格中所有数据，并将网络连接关系映射为数据传递关系。
进一步的，对所述网络路径表调整包括：自动生成网络路径表中的网络数据传输关系后，在表格中对数据信息进行调整。
进一步的，对所述网络路径表校验包括：针对调整后的网络路径表，对网络数据进行校验；所述校验包括网络数据传输与网络链路是否匹配、数据链是否完整、数据传输信息是否发生异常变化；如果网络数据校验失败则提示用户错误位置，如果网络数据检验成果则生成网络数据链路信息；在变量组态中，将生成的网络数据信息显示，所述网络数据信息包括涵盖网络数据自身的全部信息和涵盖网络变量的源头追溯信息。
进一步的，所述数据传输程序为纯数据赋值程序，且所述纯数据赋值程序由算法组态模块通过逻辑组态完成。
进一步的，所述数据传输程序为数据往通信模块端口上搬运程序，且所述数据往通信模块端口上搬运程序由变量组态模块根据网络变量数据信息，调用下位机驱动，将网络变量的数据拷贝到对应网口的存储区。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，引入了网络数据传输专用变量。使整个网络数据传输过程简洁明了，思路清晰，易于理解；
2、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，定制化表格技术，根据核电厂DCS系统的特性，定制网络数据传输的专属表格，涵盖网络数据的关键信息，去掉一些对生成数据无关紧要的信息。并自动生成表格数据，减少了设计人员工作量；
3、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，通过定制化技术，实现了网络数据链路一分多的复杂情况的处理，满足了核电厂DCS系统组态人员更复杂的需求；
4、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，界面显示和逻辑处理分开完成的方法用于核电软件，保证了组态过程与数据拷贝过程高度独立，避免了人为错误引入到数据搬运环节；
5、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，引入多层次的数据校验技术，通过整个链路校验、数据自身信息校验、数据完备性校验等方法。保证了网络数据的正确性，提高了核电厂DCS系统组态人员工作成果的可靠性；
6、本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，引入了数据全生命周期记录技术。满足了网络数据全生命周期信息可追溯的要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明步骤示意图；
图2为本发明实施例网络链路拓扑示意图；
图3为本发明实施例传输路径表示意图；
图4为本发明实施例站1网络变量示意图；
图5为本发明实施例站2网络变量示意图；
图6为本发明实施例站3网络变量示意图；
图7为本发明实施例站4网络变量示意图；
图8为本发明实施例站1网络变量监视值示意图；
图9为本发明实施例站2网络变量监视值示意图；
图10为本发明实施例站3网络变量监视值示意图；
图11为本发明实施例站4网络变量监视值示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，包括以下步骤：根据各网络节点的端口配置，建立整个系统的网络拓扑关系，形成数据渠道；所述数据渠道中传输的数据均为网络变量；变量组态模块建立源网络变量，所述源网络变量为网络数据的源头变量；所述源网络变量包括数据发送的端口信息；变量组态模块根据所述网络拓扑关系中的网络路径生成网络路径表，并对所述网络路径表进行调整后，对网络数据进行校验；所述网络路径表包括网络源网络变量名和网络传输的所有节点信息；当网络变量在所述数据渠道中传输时，根据所述网络路径表进行传输；在启动算法组态模块时，变量组态模块将生成的输入网络变量关联到算法组态模块的输入数据结构体中，并将所有的输出网络变量关联到算法组态模块的输出数据结构体中；根据网络路径表、输入数据结构体和输出数据结构体生成数据传输程序，并将数据传输程序编译下装至控制器完成整个网络数据的传输。
本实施例实施时，针对DCS平台站间透传网络数据的组态，研究了网络连接关系映射到数据传递关系的方法；引入网络传输专用变量和网络路径表的概念；使用了表格自动生成传递信息技术，简化用户操作流程，自动涵盖传递路线一分多的情况。实现了传递数据组态过程与拷贝数据表现上完全独立，结果上完全一致。提供了站间透传网络数据全生命周期的自动生成技术。这一技术一方面可以实现对透传网络数据的自动生成，提高了工作效率，节约了工程设计成本；另一方面保证网络数据从产生到使用的整个链路的可追溯，保证了网络数据传输的正确性。
本实施例实现对基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期自动化生成，网络数据自动生成相关软件及网络数据链路追溯软件；最终实现了基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期自动化配置。保证了网络数据传输链路的正确性。在DCS工程的设计、V&V、测试及验证环节中起到至关重要的作用。很大程度减小了操作者的工作量，提高了工作效率，节约了核电厂的工程设计成本，保证了信息的准确性。
为了进一步说明本实施例工作过程，当需要传输的数据为I/O数据时，将所述I/O数据复制给网络变量并进行传输。
为了进一步说明本实施例工作过程，所述网络路径表为网络路径专属表格。
为了进一步说明本实施例工作过程，所述网络传输的所有节点信息包括节点号和数据在节点的变量名。
为了进一步说明本实施例工作过程，在所述网络路径表中的一个节点上，数据输入时和输出时变量名保持一致，且以关键字区分是输入还是输出。
为了进一步说明本实施例工作过程，在所述网络路径表中，一个网络数据在一个节点上可以分为多段传输；所述网络路径表根据配置的网络链路和变量信息自动生成表格中所有数据，并将网络连接关系映射为数据传递关系。
为了进一步说明本实施例工作过程，对所述网络路径表调整包括：自动生成网络路径表中的网络数据传输关系后，在表格中对数据信息进行调整。
为了进一步说明本实施例工作过程，对所述网络路径表校验包括：针对调整后的网络路径表，对网络数据进行校验；所述校验包括网络数据传输与网络链路是否匹配、数据链是否完整、数据传输信息是否发生异常变化；如果网络数据校验失败则提示用户错误位置，如果网络数据检验成果则生成网络数据链路信息；在变量组态中，将生成的网络数据信息显示，所述网络数据信息包括涵盖网络数据自身的全部信息和涵盖网络变量的源头追溯信息。
为了进一步说明本实施例工作过程，所述数据传输程序为纯数据赋值程序，且所述纯数据赋值程序由算法组态模块通过逻辑组态完成。
为了进一步说明本实施例工作过程，所述数据传输程序为数据往通信模块端口上搬运程序，且所述数据往通信模块端口上搬运程序由变量组态模块根据网络变量数据信息，调用下位机驱动，将网络变量的数据拷贝到对应网口的存储区。
本实施例中的具体解释如下：
1、名词解释
1)网络传输专用变量(以下简称网络变量)：在网络上传输的数据在每一个站对应的点名，分为输出网络变量和输入网络变量；
2)网络路径表：针对一个网络数据，指定其传输路径的表格，该表格可以通过变量组态软件导出，也可以由外部导入。
2、发明的技术介绍
1)本发明的前置条件
所有需要在网络上传输的起始网络变量必须手动定义，即IO等变量不能直接在网络上传输；
IO等变量要传输到网络，必须在逻辑中通过组态将其赋值给网络变量；
要完成网络变量的传输，工程人员必须首先通过交互界面组态网络变量，然后通过网络路径生成表格指定网络路径。
针对某一网络传输数据，在传输的首站，仅存在输出网络变量，且该变量必须通过手动组态以及逻辑赋值；在传输过程站，存在输出网络变量和输入网络变量，这些变量可以通过网络路径表生成；在传输的终点站，仅存在输入网络变量，该网络变量可以通过网络路径表自动生成。
网络路径表主要用于批量生成多段路径的网络变量，对于输入网络变量，可以通过网络表生成，也支持通过界面方式生成，但是界面生成方式仅能生成一段路径。
如图1所示，实现本实施例要完成的主要工作包括八个步骤：
第一步，配置网络链路。
通过对各站通信模块的端口配置，建立整个系统的网络拓扑关系，形成数据流渠道。
第二步，创建源网络变量。
①为了让整个设计概念清晰，本发明规定，在网络上传输的数据均为网络变量，即如果I/O数据要传输到网络必须先复制给网络变量，方可传输。
②通过变量组态软件创建源网络变量。源网络变量是指网络数据的源头变量，在创建时，仅需要制定数据发送的端口信息。
第三步，生成网络路径表。
①变量组态软件提供自动配置功能，操作人员启动该功能。
②网络路径表是针对DCS网络系统定制设计的网络路径专属表格。该表格涵盖了网络源网络变量名，网络传输的所有节点信息等关键信息。
③传输的节点信息包括节点号以及数据在节点的变量名。由于本设计主要针对透传的网络数据。所以在一个节点上，数据输入时和输出时变量名保持一致。后续以关键字区分是输入还是输出。
④本表支持一个网络数据在某一个节点上分为多段传输。本表根据配置的网络链路和变量信息自动生成表格中所有数据，将网络连接关系映射为数据传递关系。
第四步，调整网络路径表。
软件自动生成网络数据传输关系后，操作者可以在表格中对数据信息进行调整。加入一些可能存在的变更。
第五步，校验网络数据。
①针对操作者确认后的表格，软件对网络数据进行校验。
②校验的范围包括网络数据传输与网络链路是否匹配、数据链是否完整、数据传输信息是否发生异常变化等。
③如果数据校验失败则提示用户错误位置，如果检验成果则生成网络数据链路信息。
④在变量组态中，生成的网络数据信息逐条显示，其信息一方面涵盖网络数据自身的全部信息，另外一方面涵盖网络变量的源头追溯信息。
第六步，网络变量映射到算法。
在启动算法组态软件时，变量组态软件将本发明生成的输入网络变量关联到算法组态软件的输入数据结构体中，将所有的输出网络变量关联到算法组态软件的输出结构体中；
第七步，生成数据传输程序。
①在本发明中，数据传输程序分为两类，一类是纯数据赋值程序，第二类是数据往通信模块端口上搬运程序。
②针对第一类数据传输程序，在本发明中由算法组态软件通过逻辑组态完成。
③针对第二类数据传输程序，在本发明中由变量组态软件后台程序根据网络变量数据信息，调用下位机驱动，将网络变量的数据拷贝到对应网口的存储区。
第八步，数据拷贝。
在本发明中，编译软件将第七步生成的传输程序，编译为可执行程序，下装到控制器中，运行程序完成整个网络数据的传输。
本实施例已在安全级DCS系统上采用，该系统已经Center项目进行供货。通过提供网络数据自动生成相关软件，实现了对基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期的自动生成；通过提供的网络数据链路追溯软件，实现了对基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期追溯。提高了工作效率，节约了工程设计成本，保证了网络数据的正确生成和传输，保证了网络数据可以快捷的从源头进行追溯。
在安全级DCS项目中，已经实现了上述基于核电厂DCS平台站间透传网络数据全生命周期的自动生成方法，在本实施例中实现效果如下：
1、利用本方法实现的网络链路拓扑如图2所示。该拓扑图展示利用本方法进行链路配置的成果，图形的左半幅展示了站级别的连接关系；图形的右半幅展示了站内部通信模块的端口链路关系。
2、利用本方法生成的网络数据传输路径表如图3所示。该传输路径表展示了网络传输配置中的一些关键信息。
3、利用本方法生成的各站的网络数据如图4-图7所示。
4、利用本方法完成的网络数据传输效果如图8-图11所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据各网络节点的端口配置，建立整个系统的网络拓扑关系，形成数据渠道；所述数据渠道中传输的数据均为网络变量；所有需要在网络上传输的起始网络变量必须手动定义，变量要传输到网络，必须在逻辑中通过组态将其赋值给网络变量；在传输的首站，仅存在输出网络变量，且该变量必须通过手动组态以及逻辑赋值；
变量组态模块建立源网络变量，所述源网络变量为网络数据的源头变量；所述源网络变量包括数据发送的端口信息；
变量组态模块根据所述网络拓扑关系中的网络路径生成网络路径表，并对所述网络路径表进行调整后，对网络数据进行校验；所述网络路径表为网络路径专属表格；所述网络路径表包括网络源网络变量名和网络传输的所有节点信息；
所述网络传输的所有节点信息包括节点号和数据在节点的变量名；在所述网络路径表中的一个节点上，数据输入时和输出时变量名保持一致，且以关键字区分是输入还是输出；在所述网络路径表中，一个网络数据在一个节点上可以分为多段传输；所述网络路径表根据配置的网络链路和变量信息自动生成表格中所有数据，并将网络连接关系映射为数据传递关系；
当网络变量在所述数据渠道中传输时，根据所述网络路径表进行传输；
在启动算法组态模块时，变量组态模块将生成的输入网络变量关联到算法组态模块的输入数据结构体中，并将所有的输出网络变量关联到算法组态模块的输出数据结构体中；
根据网络路径表、输入数据结构体和输出数据结构体生成数据传输程序，并将数据传输程序编译下装至控制器完成整个网络数据的传输；
其中，对所述网络路径表校验包括：
针对调整后的网络路径表，对网络数据进行校验；
所述校验包括网络数据传输与网络链路是否匹配、数据链是否完整、数据传输信息是否发生异常变化；
如果网络数据校验失败则提示用户错误位置，如果网络数据检验成果则生成网络数据链路信息；
在变量组态中，将生成的网络数据信息显示，所述网络数据信息包括涵盖网络数据自身的全部信息和涵盖网络变量的源头追溯信息。
2.根据权利要求1所述的基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，其特征在于，当需要传输的数据为I/O数据时，将所述I/O数据复制给网络变量并进行传输。
3.根据权利要求1所述的基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，其特征在于，对所述网络路径表调整包括：
自动生成网络路径表中的网络数据传输关系后，在表格中对数据信息进行调整。
4.根据权利要求1所述的基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，其特征在于，所述数据传输程序为纯数据赋值程序，且所述纯数据赋值程序由算法组态模块通过逻辑组态完成。
5.根据权利要求1所述的基于核电厂DCS平台透传网络数据全生命周期生成方法，其特征在于，所述数据传输程序为数据往通信模块端口上搬运程序，且所述数据往通信模块端口上搬运程序由变量组态模块根据网络变量数据信息，调用下位机驱动，将网络变量的数据拷贝到对应网口的存储区。
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