一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型制造技术

本发明专利技术公开了一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型，包括有自顶向下依次分布的任务场景层、操作管理层、数据通信层、驱动抽象层和系统驱动层。本发明专利技术概括了电源控制领域的一般需求，基于框架模型的软件产品可以按照实际需求安排层次与其中的软件模块，解决了电源控制系统复杂控制要求和控制软件的可扩张性、可移植性和开发周期。

【技术实现步骤摘要】
一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型
本专利技术涉及托卡马克电源控制方法
，尤其涉及一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型。
技术介绍
现代人类社会对能源的需求量越来越大，而传统的煤炭、石油、天然气等化石能源即将开采殆尽，人类社会必将面临资源短缺、能源枯竭的困境。核聚变能源将成为人类能源问题的重要途径，托卡马克是一种利用磁约束等离子体实现受控核聚变的环形容器。极向场电源是其重要子系统之一。极向场电源控制系统是一个典型的分布式控制系统，可以实现监控，实时控制，数据交互存储等功能。传统的分布式控制系统是由三层复合型子网组成，按照逻辑从上到下分为监测层、实时控制层和现场总线采集层。目前ITER作为在建的最大规模的托卡马克装置，其控制系统及连锁安全保护功能非常复杂。综合ITER电源控制系统的特点，其控制软件需要具有以下特定：(1)以计算为核心；(2)对实时性的要求高，控制周期为1ms；(3)网络时间同步的要求，时钟偏差必须控制在微秒级；(4)实现网络数据通讯，通讯延迟需控制在100微妙以内；(5)实现对磁体电源的实时控制；(6)模拟数字信号采集；(7)有限状态机的管理；(8)故障处理和报警；(9)日志记录。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型，包括有自顶向下依次分布的任务场景层、操作管理层、数据通信层、驱动抽象层和系统驱动层，所述的任务场景层是实现某个特定任务或工作场景，任务场景层是由操作管理层中多个软件模块配置组合而成；所述的操作管理层是处理和整合驱动抽象层所预处理的数据，解释和分发任务场景层所下达的指令；所述的数据通信层的动态数据总线由两部分构成，分别为处理外部数据的通信接口和处理内部数据的内部接口的，其中处理外部数据的通信接口实现与外部通信数据的解包、打包、校验、转发功能，处理内部数据的通信接口则完成内部数据交换、融合、预处理、存储功能；驱动抽象层用于提炼常用硬件设备的一般接口以适应不断变化的软硬件环境，通过设置驱动抽象层来隔离软硬件变化而引起的软件代码变更，驱动抽象层也负责对原始采集数据的预处理，将其转换为内部的动态数据总线协议，将内部总线协议所下发的控制指令转换为系统驱动所能够识别的信号或设置；所述的系统驱动层根据当前系统的软硬件环境做不同的加载和配置。所述的任务场景层根据磁体电源运行状态分为三个状态：全局工作态、正常工作态和现场工作态。所述的操作管理层中包括有两个模块，任务管理模块和定时管理模块，所述的任务管理模块负责框架下所有模块的启动、停止和复位，定时管理模块通过为每个模块提供基准定时服务来实现整个软件系统的实时运行。所述的任务管理模块是用于创建、管理、复位、销毁框架内的其他任务模块，任务管理模块完成自身初始化后，首先创建基础的定时管理和动态数据总线模块，然后再按照系统配置依次创建其他功能模块；动态数据总线模块用于软件框架下模块间的数据通信，在模块初始化过程中，可以向动态数据总线注册通信介质，根据所选通信介质的不同，采用不同的通信方式，数据通信层是将驱动抽象层中以硬件类别采集的数据，按照操作管理层的数据要求进行重新组织；将操作管理层下发的控制命令分发为驱动抽象层所对应的具体控制器件。本专利技术的优点是：本专利技术概括了电源控制领域的一般需求，基于框架模型的软件产品可以按照实际需求安排层次与其中的软件模块，解决了电源控制系统复杂控制要求和控制软件的可扩张性、可移植性和开发周期。附图说明图1为本专利技术具体实施方案示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型，包括有自顶向下依次分布的任务场景层1、操作管理层2、数据通信层3、驱动抽象层4和系统驱动层5，所述的任务场景层1是实现某个特定任务或工作场景，任务场景层1是由操作管理层2中多个软件模块配置组合而成；所述的操作管理层2是处理和整合驱动抽象层所预处理的数据，解释和分发任务场景层所下达的指令；所述的数据通信层3的动态数据总线由两部分构成，分别为处理外部数据的通信接口和处理内部数据的内部接口的，其中处理外部数据的通信接口实现与外部通信数据的解包、打包、校验、转发功能，处理内部数据的通信接口则完成内部数据交换、融合、预处理、存储功能，极向场软件框架的核心是操作管理层和驱动抽象层且模块间不存在耦合关系，所以数据通信层既起到连接上下层的作用又起到连接模块间通信的作用，其重要性不言自明；驱动抽象层4用于提炼常用硬件设备的一般接口以适应不断变化的软硬件环境，通过设置驱动抽象层来隔离软硬件变化而引起的软件代码变更，驱动抽象层4也负责对原始采集数据的预处理，将其转换为内部的动态数据总线协议，将内部总线协议所下发的控制指令转换为系统驱动所能够识别的信号或设置；所述的系统驱动层5根据当前系统的软硬件环境做不同的加载和配置。所述的任务场景层1根据磁体电源运行状态分为三个状态：全局工作态、正常工作态和现场工作态。所述的操作管理层2中包括有两个模块，任务管理模块5和定时管理模块6，所述的任务管理模块5负责框架下所有模块的启动、停止和复位，定时管理模块6通过为每个模块提供基准定时服务来实现整个软件系统的实时运行。所述的任务管理模块5是用于创建、管理、复位、销毁框架内的其他任务模块，任务管理模块完成自身初始化后，首先创建基础的定时管理和动态数据总线模块，然后再按照系统配置依次创建其他功能模块；动态数据总线模块用于软件框架下模块间的数据通信，在模块初始化过程中，可以向动态数据总线注册通信介质，根据所选通信介质的不同，采用不同的通信方式，数据通信层是将驱动抽象层中以硬件类别采集的数据，按照操作管理层的数据要求进行重新组织；将操作管理层下发的控制命令分发为驱动抽象层所对应的具体控制器件。系统驱动层系统驱动层与当前系统的软硬件环境息息相关，会根据当前系统的软硬件环境做不同的加载和配置。当系统软硬件环境发生变更时，该层的模块一般变动较大。但是，由于一般系统驱动均由设备厂商以COTS方式提供，故开发成本和周期应当都较小。任务管理层和驱动抽象层是该框架的核心内容。层次中的每个软件结构均具有可以被抽象的内部结构和外部接口，每个软件构件均由多个对象构成一个独立的功能。构件的功能实现及内外部接口关系如图所示。基本模块为多种不同构件所抽象的基类。当一个构件被创建时，系统首先实例化该基类及其所包含的数据和接口。由该基类所派生的各个子类或数据单元，用于实现和表示具体的软件需求；功能实现主要用于模块间差异化的功能实现。数据、实现和接口之间存在一定的层次关系，即数据结构为功能服务，数据和功能是对外部接口的具体实现；数据适配是构件的重要组成部分，因为构件与外部的关系绝大部分通过数据耦合实现。采用数据耦合的方式可以极大程度的降低模块间的依赖关系，从而实现单个模块仅依赖框架的核心模块：任务管理、定时管理和动态数据总线；连接适配的设计目的有两个，一是为框架的核心模块调用提供入口；二是兼容可能存在的模块间的功能调用。时间管理模块包括同步和定时两个单元，其中同步的主要功能是同步网络节点间和节点内部模块间的定时时间，定时的主要功能是为模块提供定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型，其特征在于：包括有自顶向下依次分布的任务场景层、操作管理层、数据通信层、驱动抽象层和系统驱动层，所述的任务场景层是实现某个特定任务或工作场景，任务场景层是由操作管理层中多个软件模块配置组合而成；所述的操作管理层是处理和整合驱动抽象层所预处理的数据，解释和分发任务场景层所下达的指令；所述的数据通信层的动态数据总线由两部分构成，分别为处理外部数据的通信接口和处理内部数据的内部接口的，其中处理外部数据的通信接口实现与外部通信数据的解包、打包、校验、转发功能，处理内部数据的通信接口则完成内部数据交换、融合、预处理、存储功能；驱动抽象层用于提炼常用硬件设备的一般接口以适应不断变化的软硬件环境，通过设置驱动抽象层来隔离软硬件变化而引起的软件代码变更，驱动抽象层也负责对原始采集数据的预处理，将其转换为内部的动态数据总线协议，将内部总线协议所下发的控制指令转换为系统驱动所能够识别的信号或设置；所述的系统驱动层根据当前系统的软硬件环境做不同的加载和配置。

【技术特征摘要】
1.一种基于五层框架结构的电源控制软件开发模型，其特征在于：包括有自顶向下依次分布的任务场景层、操作管理层、数据通信层、驱动抽象层和系统驱动层，所述的任务场景层是实现某个特定任务或工作场景，任务场景层是由操作管理层中多个软件模块配置组合而成；所述的操作管理层是处理和整合驱动抽象层所预处理的数据，解释和分发任务场景层所下达的指令；所述的数据通信层的动态数据总线由两部分构成，分别为处理外部数据的通信接口和处理内部数据的内部接口的，其中处理外部数据的通信接口实现与外部通信数据的解包、打包、校验、转发功能，处理内部数据的通信接口则完成内部数据交换、融合、预处理、存储功能；驱动抽象层用于提炼常用硬件设备的一般接口以适应不断变化的软硬件环境，通过设置驱动抽象层来隔离软硬件变化而引起的软件代码变更，驱动抽象层也负责对原始采集数据的预处理，将其转换为内部的动态数据总线协议，将内部总线协议所下发的控制指令转换为系统驱动所能够识别的信号或设置；所述的系统驱动层根据当前系统的软硬件环境做不同的加载和配置。2.根据权利要求1所述的一种基于五层框架结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何诗英，沈君，黄连生，高格，王广红，陈晓娇，王泽京，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34