CN112055047A - 一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，采用发布订阅的形式将电厂的生产实时数据分发到操作员站的监控画面，保证每个操作员站只会接收到当前该操作员站打开的监控画面所需要显示的数据，不会产生数据冗余。借助RabbitMQ消息中间件对于数据发布订阅模式的支持以及通过一些自定义规则实现数据的发布订阅，同时使用RabbitMQ消息中间件可以大量的提高数据的吞吐率从而进一步提高数据的传输速率，保证了数据的实时性。本发明能够大幅度降低目前大型火力发电现场数据传输过程中的数据冗余，满足大型火力发电现场操作员对于监控画面中监控数据的实时性需求。
Description
技术领域
本发明涉及大型燃煤电厂生产控制系统领域，涉及一种数据通信方法，尤其涉及一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法。
背景技术
目前在火力发电领域，火力发电厂使用分散式控制系统DCS(DistributedControl System)来控制现场的生产工艺。DCS中使用的软件平台是其重要的组成部分，该软件平台的一个核心功能为实时数据监控功能(实时刷新监控画面上所监控的数据，电厂工作人员通过监控画面上的数据实时了解电厂的生产状态)。实现数据通信需要电厂生产现场的硬件与软件协同工作，目前绝大部分电厂的控制系统采用的数据通信方式为将系统中所有的物理节点连接到同一个工业以太网上，然后各个物理节点在工业以太网中通过广播的方式进行数据通信，数据通信流程为：首先电厂生产现场的传感器等硬件设备采集到现场的生产数据，生产现场的测点通过硬连线的方式连接到控制器的IO卡件上，采集到的现场数据通过IO卡件进行相应的处理后(量程转换—如将4-20mA的电流信号转成具有物理意义的数据)就直接发送到了控制器中，控制器对采集到的数据进行打包后通过工业以太网将数据广播发送，系统中的其它站点接受到数据包后需要过滤掉该站点所不需要的数据，再将该站点需要的数据渲染到对应的页面中显示。由电厂中现有的上述通信方法可以看出，目前电厂中数据通信时过程繁琐复杂，这样会存在数据冗余以及传输时延较大问题。
发明内容
针对目前电厂中数据通信时数据冗余问题以及传输时延较大问题，本发明提供一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，以进一步缩小数据在通信过程中的传输时延，保障数据的实时性性能。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，包括如下步骤：
S1、搭建燃煤电厂生产控制系统物理架构，将燃煤电厂生产控制系统中所有需要进行通信的物理节点连接在双冗余网络中；
S2、在软件平台中进行硬件组态，通过KKS编码将软件平台中的逻辑测点与电厂生产现场的物理测点建立对应关系；
S3、在软件平台中进行逻辑组态，利用功能块组合出具体的逻辑控制算法，同时配置功能块需要的输入引脚和输出引脚对应的变量，对变量设置相应的别名，将配置的输入引脚变量和输出引脚变量与逻辑测点进行对应；
S4、在软件平台中进行监控画面组态，设置监控画面中图元所对应的变量，将燃煤电厂生产控制系统中的测点与监控画面中需要显示的数据进行绑定，保存组态好的监控画面；
S5、将逻辑组态完成后的逻辑控制算法经过编译得到逻辑控制程序，将逻辑控制程序装到控制器中运行；
S6、将电厂生产现场采集的测点数据传输到控制器中，然后将欲控制生产设备对应测点的数据作为逻辑控制程序的输入参数，逻辑控制程序运行结束之后产生的输出信号，控制器利用输出信号控制电厂生产现场的生产设备；
S7、控制器将电厂生产现场采集到的测点数据以及逻辑控制程序计算中产生的中间结果数据通过电厂生产现场冗余的工业以太网传输到上层的数据服务器中；
S8、数据服务器接收到控制器发送的数据包后进行数据解析，其中，控制器发送的数据包中包括数据点的KKS编码以及具体的数据信息，数据服务器根据KKS编码进行数据解析；
S9、打开监控画面时，数据服务器根据该监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据，数据服务器根据该监控画面的数据订阅信息将解析出来的数据分发到该监控画面中进行显示；
S10、数据服务器将数据包进行解析后，将解析出来的数据分发到各个监控画面的同时并将这些数据保存到内存数据库中；数据服务器将解析出来的数据分发到各个监控画面时，数据服务器自动的根据当前打开的各个监控画面的数据订阅信息将新的数据分发到各个监控画面中，各个监控画面接收到更新后的数据重新渲染监控画面。
优选的，S1中，煤电厂生产控制系统物理架构包括powerLink工业以太网、万兆标准以太网、操作员站、工程师站以及燃煤电厂中的所有控制器节点和至少两个数据服务器节点，所有控制器节点和至少两个数据服务器节点连接在powerLink工业以太网中，两台服务器节点作为powerLink工业以太网的主站，同时所有数据服务器节点、操作员站以及工程师站都连接在一个万兆标准以太网中。
优选的，本发明的数据通信方法还包括数据服务器创建RabbitMQ中用于实现发布订阅机制的交换器的过程，具体包括如下程：
将电厂中的生产控制系统划分为多个子系统，每个子系统都对应于RabbitMQ中的一个扇形交换器，每个操作员站打开的每个监控画面都对应于RabbitMQ中的一个消息队列并且该消息队列会与其对应的交换器进行绑定；数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据。
优选的，S9中，数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据的过程包括：
通过创建RabbitMQ中的交换器消息队列，并根据交换器对应监控画面所属的控制子系统，将该消息队列绑定到对应的交换器中，每个消息队列与一个操作员站打开的一个具体监控画面对应，该消息队列中的数据就是该监控画面需要显示的数据。
优选的，数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据的过程包括如下步骤：
若操作员站打开了某一子系统监控画面，数据服务器会查询该操作员站是否打开过该子系统监控画面：如果未打开过该子系统监控画面，数据服务器将为该操作员站创建一个消息队列并将该消息队列绑定到该子系统对应的扇形交换器上；如果打开过该子系统监控画面，则数据服务器将第一次打开该子系统监控画面时创建的消息队列绑定到该子系统对应的扇形交换器中；
在组态完监控画面保存时，数据服务器在该监控画面中使用到的变量的KKS编码前添加相应前缀作为该变量的别名，并将变量别名与KKS编码的对应信息保存到数据服务器中同时作为该监控画面的数据订阅信息，当数据服务器接收到数据包后解析出每个数据点的KKS编码后通过查询该KKS编码对应的变量别名，根据别名的前缀将该数据发送到对应的交换器中，交换器将消息发送到与其绑定的所有消息队列中，每个消息队列中的数据会发送到与其对应的监控画面中。
优选的，数据服务器在监控画面中使用到的变量的KKS编码前添加的前缀为该监控画面所属子系统的名称；
数据服务器接收到数据包后解析出每个数据点的KKS编码后查询该KKS编码对应变量别名的前缀为对应子系统的名称。
优选的，S10的过程包括：
在powerLink工业以太网数据同步通信阶段，所有处于正常工作状态的控制器将数据包发送到数据服务器中，数据服务器中采用多线程技术对数据包进行解析，将各个监控画面所需要的数据发送到对应的交换器的同时将数据包中需要进行持久化存储的数据存储到实时数据库中，实时数据库中的数据被定时的转存到历史数据库中。
优选的，S10中：
在数据服务器中设置同步通信的周期，在这个周期内采用轮循的方式让所有处于正常工作状态的控制器将数据发送到数据服务器中；
数据发送到数据服务器时，当数据解析线程池中存在空闲线程时则使用该空闲进程进行数据解析，若此时线程池没有空闲线程，数据服务器新建一个线程来解析该数据包；当线程池中的空闲进程数目大于预设值时，数据服务器将多余的空闲进程杀死；
线程解析出具体的数据点信息后，查询该数据点KKS编码对应的别名前缀，根据给别名前缀将该数据点信息发送到对应交换器中。
优选的，S10中，各个监控画面接收到更新后的数据重新渲染监控画面时，此时若有若干个操作员站都打开了某个子系统的监控画面，那么当前与该监控画面对应的交换器绑定的消息队列接收到交换器发送的数据，每个消息队列接收到数据后将数据发送到与其对应的操作员站，该操作员站接收到数据后将数据值渲染到监控画面中，此时这若干个操作员站都能够看到某个子系统监控画面上的实时数据。
本发明具有以下有益的技术效果：
本发明面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，采用发布订阅的形式将电厂的生产实时数据分发到燃煤电厂生产控制系统物理架构的监控画面，保证燃煤电厂生产控制系统物理架构的每个监控画面只会接收到当前打开的监控画面所需要显示的数据，不会产生数据冗余。因此本发明能够大幅度降低目前大型火力发电现场数据传输过程中的数据冗余，满足大型火力发电现场操作员对于监控画面中监控数据的实时性需求。
进一步的，数据服务器创建RabbitMQ中用于实现发布订阅机制的交换器，借助RabbitMQ消息中间件对于数据发布订阅模式的支持以及通过相应规则实现数据的发布订阅，同时使用RabbitMQ消息中间件可以大量的提高数据的吞吐率从而进一步提高数据的传输速率，保证了数据的实时性。
附图说明
图1为本发明中监控画面数据订阅流程图。
图2为本发明中数据发布订阅实现机制示意图。
图3为本发明中智慧燃煤电厂物理结构图。
图4为本发明中水槽水位控制监控画面模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参照图1，本发明面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，包括如下步骤：
S1、参照图3，搭建燃煤电厂生产控制系统物理架构，将燃煤电厂生产控制系统中所有需要进行通信的物理节点连接在双冗余网络中，具体过程如下：
智慧燃煤电厂为了支持智能控制算法需要增加服务器节点的数量同时引入GPU等高性能计算节点，考虑到如果将所有的服务器节点都连接在工业以太网上，将会增加工业以太网交换机的数量，而工业以太网交换机需要专门定制且价格昂贵，因此在智慧燃煤电厂中将采用双冗余网络架构。系统的网络架构为：将电厂中的所有控制器节点和两台服务器节点连接在powerLink工业以太网中，两台服务器节点作为powerLink工业以太网的主站(冗余设计)，同时所有服务器节点、操作员站、工程师站等都连接在一个万兆标准以太网中。采用这种网络架构在降低了系统成本的同时可以保证系统中的一些服务器节点发生通信故障时不会影响到底层控制器的正常运行和通信，优先保障了底层控制器的正常工作。
S2、工程师在软件平台中进行硬件组态，通过KKS编码将软件平台中的逻辑测点与电厂生产现场的物理测点建立对应关系。
S3、工程师在软件平台中进行逻辑组态，通过拖拽功能块的方式组合出具体的控制算法，同时配置功能块需要的输入引脚和输出引脚对应的变量，对变量设置相应的别名，并将配置的输入引脚变量和输出引脚变量与逻辑测点进行对应。
S4、工程师在软件平台中进行画面组态，设置该监控画面中图元所对应的变量，即将燃煤电厂生产控制系统中的测点与监控画面中需要显示的数据进行绑定，保存组态好的监控画面。
S5、将逻辑组态完成后的逻辑控制算法经过编译得到逻辑控制程序，然后将逻辑控制程序下装到控制器中运行。
S6、将电厂生产现场采集的测点数据传输到控制器中，然后将欲控制生产设备对应测点的数据作为逻辑控制程序的输入参数，逻辑控制程序运行结束之后产生的输出信号，控制器利用输出信号控制电厂生产现场的生产设备。
S7、控制器将电厂生产现场采集到的测点数据以及逻辑控制程序计算中产生的中间结果数据通过电厂生产现场冗余的工业以太网传输到上层的数据服务器中。
S8、数据服务器接收到控制器发送的数据包后进行数据解析，其中，控制器发送的数据包中包括数据点的KKS编码以及具体的数据信息，数据服务器根据KKS编码进行数据解析。
S9、操作员打开监控画面时，数据服务器根据该监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据，数据服务器根据该监控画面的数据订阅信息将解析出来的数据分发到该监控画面中进行显示，具体过程如下：
通过引入消息中间件RabbitMQ来提高数据的吞吐量，同时使用RabbitMQ自身所提供的发布订阅的接口来实现发布订阅。电厂中的生产控制系统可以划分为多个子系统如锅炉控制系统、风机控制系统、制粉控制系统等等，每个子系统都对应于RabbitMQ中的一个扇形交换器，每个操作员站打开的每个监控画面都对应于RabbitMQ中的一个消息队列并且该消息队列会与其对应的交换器进行绑定，如1号操作员站打开了锅炉控制系统监控画面，系统会查询该操作员站是否打开过该监控画面，如果未打开过系统将为该操作员站创建一个消息队列并将该消息队列绑定到锅炉控制系统交换器上，如果打开过则直接将第一次打开该监控画面时创建的消息队列绑定到锅炉控制系统交换器中，该操作员站打开其他监控画面以及其他操作员站打开监控画面系统的处理流程与上述流程类似。工程师在组态完监控画面保存时，系统会自动在该监控画面中使用到的变量的KKS编码前添加相应前缀(该监控画面所属控制系统名称)作为该变量的别名，并将变量别名与KKS编码的对应信息保存到数据服务器中同时作为该监控画面的数据订阅信息，当数据服务器接收到数据包后解析出每个数据点的KKS编码后通过查询该KKS编码对应的变量别名，根据别名的前缀(所属控制子系统名称)将该数据发送到对应的交换器中，交换器会将消息发送到与其绑定的所有消息队列中，每个消息队列中的数据会发送到与其对应的监控画面中，这样就实现了数据订阅和分发。
S10、数据服务器将数据包进行解析后，将解析出来的数据分发到各个监控画面的同时也会将这些数据保存到内存数据库中。
S11、当数据服务器中接收到新的数据包后，将解析出来的数据分发到各个监控画面的同时并将这些数据保存到内存数据库中；数据服务器将解析出来的数据分发到各个监控画面时，数据服务器自动的根据当前打开的各个监控画面的数据订阅信息将新的数据分发到各个监控画面中，各个监控画面接收到更新后的数据重新渲染监控画面，这样就实现了监控画面数据的实时刷新。
为更清楚的对本发明数据通信方法进行解释，请参阅图1，本发明面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，包括以下步骤：
步骤1、在软件平台中通过硬件组态建立逻辑测点与电厂生产现场中物理测点的对应关系。
具体包括电力设计院对电厂现场测点进行KKS编码并生成电厂现场的物理布局图纸，工程师在进行硬件组态时根据提供的图纸将逻辑测点的KKS编码设置为对应物理测点的KKS编码。
步骤2、工程师通过拖拽功能块进行逻辑组态，并配置功能块中输入引脚和输出引脚对应的变量，组态完成后将逻辑组态图进行编译后下装到控制器中运行。
具体包括将需要使用到的功能块拖拽到画布上，功能块之间通过引脚连线进行连接后组成完整的逻辑组态图，为功能块的输入引脚和输出引脚配置对应的变量，组态完成后对该逻辑组态图进行编译，通过编译后将该逻辑组态图下装到控制器中运行。
步骤3、工程师通过拖拽图元进行画面组态并配置该监控画面需要显示的数据，组态完成后保存画面。
具体包括将相应的图元拖拽到画布中，并将各个图元连接起来构成一幅完整的监控画面，再为需要显示数据的图元设置关联的变量。保存监控画面时系统会自动在监控画面中配置的变量的KKS编码前添加前缀(监控画面所属子系统名称)并保存到数据服务器中。
步骤4、数据服务器创建RabbitMQ中用于实现发布订阅机制的交换器。
具体的，在电厂中可以将整个生产控制现场分成多个子系统，具体可以分为锅炉控制系统、风机控制系统、脱硫控制系统、制粉控制系统以及其他控制系统。数据服务器根据电厂中的控制子系统来创建交换器，每一个控制子系统对应一个扇形交换器，如锅炉控制子系统对应锅炉控制扇形交换器，扇形交换器的作用是将发送到该交换器的数据转发到与其绑定的所有消息队列中。
步骤5、操作员站打开监控画面，在加载监控画面的过程中系统自动为该监控画面订阅所需数据。
具体的，通过创建RabbitMQ中的核心元素消息队列，并根据该监控画面所属的控制子系统将该消息队列绑定到对应的交换器中，每个消息队列与一个操作员站打开的一个具体监控画面对应，即该消息队列中的数据就是该监控画面需要显示的数据。参阅图2，该步骤具体方法如下：
1)、操作员站打开一个监控画面时，查询该操作员站是否之前打开过该监控画面。
具体的，如当操作员站1打开锅炉控制监控画面时，先去数据服务器的数据库中查询该操作员站的打开记录，查询该操作员站之前是否已经打开过锅炉控制监控画面。
2)、创建与该操作员站打开的监控画面相对应的消息队列或者更改与该监控画面相对应的消息队列的状态。
具体的，如果该操作员站没有打开过锅炉控制监控画面，此时系统会为该操作员站的锅炉控制画面创建对应的消息队列，并将该消息队列绑定到锅炉控制扇形交换器上；如果该操作员站之间打开过锅炉控制监控画面，此时系统只需激活该操作员站第一次打开该监控画面时创建的消息队列，重新将其绑定到对应的交换器中。
步骤6、控制器周期性向数据服务器发送数据包，数据服务器接收到数据包后进行数据解析，解析完成后将监控画面所需要的数据发送到相应的交换器。
具体的，在powerLink工业以太网的数据同步通信阶段，所有处于正常工作状态的控制器将数据包发送到powerLink主站(数据服务器)中，数据服务器中采用多线程技术对数据包进行解析，将各个监控画面所需要的数据发送到对应的交换器的同时也会将数据包中需要进行持久化存储的数据存储到Redis实时数据库中，实时数据库中的数据会被定时的转存到历史数据库中。参阅图2和图3，该步骤具体方法如下：
1)、在powerLink数据同步通信阶段，控制器向数据服务器发送数据包。
具体的，在powerLink主站中可以设置同步通信的周期如设置为200us，在这个周期内采用轮循的方式让所有的powerLink从站节点将数据发送到powerLink主站(数据服务器)中。
2)、数据包发送到数据服务器时，当数据解析线程池中存在空闲线程时则使用该空闲进程进行数据解析，若此时线程池没有空闲线程，系统将新建一个线程来解析该数据包。
具体的，初始时，数据服务器中会创建一个负责解析数据包的线程时，初始设置线程池大小为20，当数据包到达数据服务器时，如果此时线程池没有空闲线程，数据服务器会新建一个空闲线程来解析该数据包，当线程池中的空闲进程数目大于5个时，数据服务器会将多余的空闲进程杀死，以保证没有大量空闲线程占用系统资源。
3)、线程解析出具体的数据点信息后，查询该数据点KKS编码对应的别名前缀，根据给别名前缀将该数据点信息发送到对应交换器中。
具体的，当解析出具体的数据点信息后，根据该数据点的KKS编码获取该数据点对应的变量别名，如某个数据点的KKS编码为10SGC01AP001 KP01，其别名为锅炉控制_10SGC01AP001 KP01，该数据点的信息将被发送到锅炉控制子系统交换器中。
步骤7、交换器将数据发送到与其绑定的所有消息队列中，消息队列接收到数据后将数据发送到与其对应的操作员站，操作员站接收到数据后将数据渲染到监控画面中。
具体的，假设此时有3个操作员站都打开了锅炉控制监控画面，那么当前与锅炉控制子系统交换器绑定的消息队列都会接收到交换器发送的数据，每个消息队列接收到数据后会将数据发送到与其对应的操作员站，该操作员站接收到数据后将数据值渲染到监控画面中即可，这样3个操作员站都可以看到锅炉控制监控画面上的实时数据。
实施例1
本实施例面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法在实现数据通信时，需要软硬件共同协作，具体工作元件包括传感器、控制器、powerLink工业以太网、基础控制软件平台以及RabbitMQ消息中间件。
具体的，工程师在基础控制软件平台上进行硬件组态，将软件平台上的逻辑测点通过KKS编码与生产现场的物理测点建立起对应关系；之后工程师进行逻辑组态即通过拖拽基础功能块的方式并为每个功能块配置所关联的变量组合成具体的控制算法经过编译后下装到控制器中运行，该控制算法产生的输出信号将触发现场的生产设备进行相应的操作；工程师进行画面组态，配置出需要进行监控的生产现场画面，如需要监控水槽水位，工程师拖拽出进水阀、水槽以及水泵等图元后通过管道将这些图元连接起来构成一幅完整的监控画面，为需要显示数据的图元配置对应的变量，如进水阀需要实时显示其开度，水槽需要实时显示水位，分别为这两个图元关联对应物理测点的KKS编码为10SGC01AP001 KP02、10SGC01AP001 KP03，保存该监控画面文件时系统会为该监控画面中使用到的变量添加相应前缀作为该变量别名，如该水槽水位监控画面使用到的变量对应的别名为水槽水位控制_10SGC01AP001 KP02、水槽水位控制_10SGC01AP001 KP03；在生产现场的传感器设备采集到测点的数据后，经过IO卡件进行量程转换后将数据发送到了控制器中，控制器在powerLink数据同步通信阶
段将数据打包发送到数据服务器中，数据点的具体信息包括KKS编码及该数据点的详细数据；数据服务器采用多线程技术对数据包进行解析，当解析出具体的数据点的KKS编码时，根据数据点的KKS编码查询该数据点别名，如该水槽水位监控画面中使用到的变量的KKS编码为10SGC01AP001 KP02、10SGC01AP001 KP03，查询到这两个变量对应的变量别名为水槽水位控制_10SGC01AP001 KP02、水槽水位控制_10SGC01AP001 KP03，根据变量别名的前缀将这两个数据点的数据发送到对应的交换器中即发送到水槽水位监控子系统交换器中；当操作员站打开水槽水位监控画面时，系统会查询该操作站是否打开过该监控画面，如果没有打开过系统则会为该操作员站创建一个与水槽水位监控画面对应的消息队列，并将该消息队列绑定到水槽水位控制子系统交换器上，如果打开过则直接激活第一次打开该监控画面时创建的消息队列将其绑定到对应的交换器上；交换器将数据信息发送到与其绑定的所有消息队列中，消息队列接收到数据后发送到对应的操作员站，操作员接收到数据后将数据值渲染到监控画面中。参阅图4，操作员可以实时查看到水槽水位监控画面中进水阀开度以及水槽水位等数据。
由上述方案可以看出，本发明采用发布订阅的形式将电厂的生产实时数据分发到操作员站的监控画面，保证每个操作员站只会接收到当前该操作员站打开的监控画面所需要显示的数据，不会产生数据冗余。借助RabbitMQ消息中间件对于数据发布订阅模式的支持以及通过一些自定义规则实现数据的发布订阅，同时使用RabbitMQ消息中间件可以大量的提高数据的吞吐率从而进一步提高数据的传输速率，保证了数据的实时性。本发明能够大幅度降低目前大型火力发电现场数据传输过程中的数据冗余，满足大型火力发电现场操作员对于监控画面中监控数据的实时性需求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、搭建燃煤电厂生产控制系统物理架构，将燃煤电厂生产控制系统中所有需要进行通信的物理节点连接在双冗余网络中；
S2、在软件平台中进行硬件组态，通过KKS编码将软件平台中的逻辑测点与电厂生产现场的物理测点建立对应关系；
S3、在软件平台中进行逻辑组态，利用功能块组合出具体的逻辑控制算法，同时配置功能块需要的输入引脚和输出引脚对应的变量，对变量设置相应的别名，将配置的输入引脚变量和输出引脚变量与逻辑测点进行对应；
S4、在软件平台中进行监控画面组态，设置监控画面中图元所对应的变量，将燃煤电厂生产控制系统中的测点与监控画面中需要显示的数据进行绑定，保存组态好的监控画面；
S5、将逻辑组态完成后的逻辑控制算法经过编译得到逻辑控制程序，将逻辑控制程序装到控制器中运行；
S6、将电厂生产现场采集的测点数据传输到控制器中，然后将欲控制生产设备对应测点的数据作为逻辑控制程序的输入参数，逻辑控制程序运行结束之后产生的输出信号，控制器利用输出信号控制电厂生产现场的生产设备；
S7、控制器将电厂生产现场采集到的测点数据以及逻辑控制程序计算中产生的中间结果数据通过电厂生产现场冗余的工业以太网传输到上层的数据服务器中；
S8、数据服务器接收到控制器发送的数据包后进行数据解析，其中，控制器发送的数据包中包括数据点的KKS编码以及具体的数据信息，数据服务器根据KKS编码进行数据解析；
S9、打开监控画面时，数据服务器根据该监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据，数据服务器根据该监控画面的数据订阅信息将解析出来的数据分发到该监控画面中进行显示；
S10、数据服务器将数据包进行解析后，将解析出来的数据分发到各个监控画面的同时并将这些数据保存到内存数据库中；数据服务器将解析出来的数据分发到各个监控画面时，数据服务器自动的根据当前打开的各个监控画面的数据订阅信息将新的数据分发到各个监控画面中，各个监控画面接收到更新后的数据重新渲染监控画面。
2.根据权利要求1所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，S1中，煤电厂生产控制系统物理架构包括powerLink工业以太网、万兆标准以太网、操作员站、工程师站以及燃煤电厂中的所有控制器节点和至少两个数据服务器节点，所有控制器节点和至少两个数据服务器节点连接在powerLink工业以太网中，两台服务器节点作为powerLink工业以太网的主站，同时所有数据服务器节点、操作员站以及工程师站都连接在一个万兆标准以太网中。
3.根据权利要求2所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，还包括数据服务器创建RabbitMQ中用于实现发布订阅机制的交换器的过程，具体包括如下程：
将电厂中的生产控制系统划分为多个子系统，每个子系统都对应于RabbitMQ中的一个扇形交换器，每个操作员站打开的每个监控画面都对应于RabbitMQ中的一个消息队列并且该消息队列会与其对应的交换器进行绑定；数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据。
4.根据权利要求3所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，S9中，数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据的过程包括：
通过创建RabbitMQ中的交换器消息队列，并根据交换器对应监控画面所属的控制子系统，将该消息队列绑定到对应的交换器中，每个消息队列与一个操作员站打开的一个具体监控画面对应，该消息队列中的数据就是该监控画面需要显示的数据。
5.根据权利要求4所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，数据服务器利用该交换器根据当前监控画面的数据设置信息为该监控画面订阅所需的数据的过程包括如下步骤：
若操作员站打开了某一子系统监控画面，数据服务器会查询该操作员站是否打开过该子系统监控画面：如果未打开过该子系统监控画面，数据服务器将为该操作员站创建一个消息队列并将该消息队列绑定到该子系统对应的扇形交换器上；如果打开过该子系统监控画面，则数据服务器将第一次打开该子系统监控画面时创建的消息队列绑定到该子系统对应的扇形交换器中；
在组态完监控画面保存时，数据服务器在该监控画面中使用到的变量的KKS编码前添加相应前缀作为该变量的别名，并将变量别名与KKS编码的对应信息保存到数据服务器中同时作为该监控画面的数据订阅信息，当数据服务器接收到数据包后解析出每个数据点的KKS编码后通过查询该KKS编码对应的变量别名，根据别名的前缀将该数据发送到对应的交换器中，交换器将消息发送到与其绑定的所有消息队列中，每个消息队列中的数据会发送到与其对应的监控画面中。
6.根据权利要求5所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，数据服务器在监控画面中使用到的变量的KKS编码前添加的前缀为该监控画面所属子系统的名称；
数据服务器接收到数据包后解析出每个数据点的KKS编码后查询该KKS编码对应变量别名的前缀为对应子系统的名称。
7.根据权利要求4所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，S10的过程包括：
在powerLink工业以太网数据同步通信阶段，所有处于正常工作状态的控制器将数据包发送到数据服务器中，数据服务器中采用多线程技术对数据包进行解析，将各个监控画面所需要的数据发送到对应的交换器的同时将数据包中需要进行持久化存储的数据存储到实时数据库中，实时数据库中的数据被定时的转存到历史数据库中。
8.根据权利要求7所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，S10中：
在数据服务器中设置同步通信的周期，在这个周期内采用轮循的方式让所有处于正常工作状态的控制器将数据发送到数据服务器中；
数据发送到数据服务器时，当数据解析线程池中存在空闲线程时则使用该空闲进程进行数据解析，若此时线程池没有空闲线程，数据服务器新建一个线程来解析该数据包；当线程池中的空闲进程数目大于预设值时，数据服务器将多余的空闲进程杀死；
线程解析出具体的数据点信息后，查询该数据点KKS编码对应的别名前缀，根据给别名前缀将该数据点信息发送到对应交换器中。
9.根据权利要求7所述的一种面向智慧燃煤电厂的基于发布订阅的数据通信方法，其特征在于，S10中，各个监控画面接收到更新后的数据重新渲染监控画面时，此时若有若干个操作员站都打开了某个子系统的监控画面，那么当前与该监控画面对应的交换器绑定的消息队列接收到交换器发送的数据，每个消息队列接收到数据后将数据发送到与其对应的操作员站，该操作员站接收到数据后将数据值渲染到监控画面中，此时这若干个操作员站都能够看到某个子系统监控画面上的实时数据。
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