应用于流程工业过程控制系统的共享平台技术方案

一种应用于流程工业过程控制系统的共享平台，涉及过程控制系统共享平台技术领域。该共享平台包括：过程控制系统，其按系统功能划分为若干单一功能模块；数据交换器，实现外部系统中ＰＬＣ与数据中心服务器之间的数据交互；模型服务器，为过程控制系统提供模型服务；报表服务器，为过程控制系统提供报表服务；数据中心服务器，数据流的中转站，为模型服务器、报表服务器以及过程控制系统提供数据共享服务；消息中心服务器，消息流的中转站，接收来共享平台其它模块以及过程控制系统的消息，可通过过程控制系统用户界面查看所有消息。优点在于，简化了流程工业过程控制系统的开发过程；为过程控制系统提供数据服务，消息服务，报表服务，模型服务。

Shared platform for process control system in process industry

The utility model relates to a shared platform applied to process industry process control system, which relates to the technical field of process control system sharing platform. The platform includes: process control system, according to the system function is divided into a number of single function module; data exchange between PLC and external data center system server data exchange server; model, for process control system provides a model of service; a report server, report service provided to the process control system; Data Center server, transit the data flow station, to provide data sharing services for model server, report server and process control system; message center server, message flow transfer station, receiving platform to share other modules and the message of the process control system, process control system through the user interface to view all messages. The advantage is that it simplifies the development process of process industry process control system, and provides data service, message service, report service and model service for process control system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过程控制系统共享平台
，特别是提供了一种应用于流程工业 过程控制系统的共享平台。
技术介绍
目前，流程工业过程控制系统的开发过程为开发者根据现场控制系统(主要为PLC控制系统，目前主流品牌PLC主要有欧姆龙、西门子、三菱、施耐德、ABB、 西门子系列。)解决数据采集问题，然后收集客户需求，定义过程控制系统的功能模 块，以便满足不同用户对过程控制系统软件的需求。在这个过程中，开发者要解决的共性问题为1、 解决作为过程控制系统数据源所有PLC的数据采集问题。2、 过程控制系统模块间的数据交互问题。3、 过程控制系统模块间的消息交互问题。4、 过程控制系统功能模块中的模型。5、 过程控制系统功能模块中的报表开发。每个过程控制系统都要解决这些共性的问题，因此有必要把这些功能拿出来统一 解决。本专利技术就是在此背景下设计开发的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于流程工业过程控制系统的共享平台，为流程工 业过程控制系统提供数据服务、消息服务、模型服务和报表服务功能。共享平台定位为现场PLC和过程控制系统之间的一个中间层，解决了现场控制系 统和底层PLC之间的交互问题、统一了过程控制系统过程数据的表示形式和消息的表 示形式，解决了过程控制系统单一功能模块之间数据交互与消息交互时多对多的耦合 问题，并提供了过程控制系统共有功能模块模型和报表的基础框架，使过程控制系统 开发者专著于控制算法和控制效果的研究上。为了解决以上技术问题，本专利技术采用了下述技术方案本专利技术包含过程控制系统，其按系统功能划分为若干单一功能模块；数据交换器， 实现外部系统中PLC与数据中心服务器之间的数据交互；模型服务器，为过程控制系 统提供模型服务；报表服务器，为过程控制系统提供报表服务；数据中心服务器，数 据流的中转站，提供数据服务；消息中心服务器，消息流的中转站，提供消息服务， 包括系统消息、生产事件、生产事故等。图l描述了它们之间的关系，图中实线箭头 代表数据流的流向，虚线箭头代表消息流的流向。数据交换器采集来自外部系统的数 据后发送到数据中心服务器，数据中心服务器发布这些数据供报表服务器、模型服务 器和过程控制系统使用。模型服务器将模型计算结果发送到数据中心服务器中。过程 控制系统向报表服务器、模型服务器以及数据中心服务器发送用户输入数据或其它数 据。一些在线运行的模型通过数据交换器将计算结果写到外部系统PLC中，实现控制。消息中心服务器接收来自数据交换器、模型服务器、报表服务器、数据中心服务器以 及过程控制系统中的消息，用户通过过程控制系统用户界面查看消息中心服务器中的 所有消息并做出相应的处理。数据交换器，实现了共享平台与PLC之间的数据交换，数据交换器将从PLC采 集的数据发送到数据中心服务器标签中心内。目前，大部分品牌的PLC都支持0PC 规范，数据交换器是一个遵循0PC标准的和PLC进行数据交换的软件。数据中心服务器(参见图2)。其包括标签中心，数据库。标签中心，标签为过程数据的表示形式，标签中心服务器内存中存有所有要实现 共享的实时过程数据。其通过服务器进程在内存中存储和检索过程数据，并提供实时 数据服务。标签中心包含有一个标签初始化器，当标签中心出现空值标签时，发送默 认标签值到标签中心，为空值标签赋予默认值。包含一个事件标签生成器，产生事件 标签(如模拟量值的绝对/相对变化，开关量状态变化，计数变化)，当标签中心单一事 件标签值发生变化时，事件标签生成器获取这些变化的单一事件标签生成更高级的事 件标签，然后发送到标签中心。包含一个时钟标签生成器，产生时钟标签并发送到标 签中心，时钟标签是一个定时器，周期性的触发。包含一个标签计算器，用来对数据 进行二次计算。计算通过解析表达式进行，表达式可以包含算术运算符、数学函数、 自定义函数。标签计算器从标签中心获取表达式需要的输入数据，计算完成后将计算 结果发送到标签中心。包含一个标签缓存器，存储从标签中心得到的一段时间内的标 签值，并提供数据服务。数据库，采用关系数据库，用来存储配置信息和历史数据。为实现以上功能并保 证数据库数据不过度膨胀。为数据库设计了一个数据写入器，它从标签中心获取标签 并写入到数据库中。 一个数据读取器通过其读取数据库中的历史数据，提供历史数 据服务。 一个数据删除器，删除数据库中的过期数据使数据库保持正常响应速度并不 过度膨胀。数据中心服务器数据服务方式为标签中心提供实时数据服务，标签缓存器提供 短时间的内存历史数据服务，数据读取器提供长时间的历史数据服务。消息中心服务器(参见图3)。其包括消息中心，数据库，日志文件。消息中心其服务器内存中存有来自数据中心服务器、数据交换器、报表服务器、 模型服务器以及过程控制系统单一功能模块的最新消息。其通过服务器进程在内存中 存储和检索消息，若有新的消息则根据消息的配置把历史消息写入数据库或日志文件 中。用户通过过程控制系统中的用户界面查看所有消息，并做出相应的处理。消息主 要是警告，信息，生产事件，生产事故，描述了系统状态。数据库关系数据库，可以为数据中心服务器中的数据库。用来存储历史消息。日志文件可以为写字板或其它文件，用来存储历史消息。消息中心服务器消息服务方式为用户通过过程控制系统用户界面查看消息中心 的消息，从而了解系统的运行状况和过程控制控制效果。模型服务器(参考图4)。模型为线性回归、非线性回归、神经元网络、支持向量 机等。模型服务器包含一个模型统一接口，提供了获取模型信息方法、更改模型信息方法、模型运行方 法、模型在线训练方法。其中模型信息是指模型名称、模型类型、模型参数、模型说 明、模型输入变量、输入变量数据类型、模型输出变量、输出变量数据类型。所有模 型都继承该接口。一些模型文件，通过给模型设定输入和输出，运行模型生成，其保存了模型参数。 一个模型配对文件，其保存了模型名称，模型运行时间，模型输入什么，输出到 哪里。一个模型接入器，其嫁接了数据与模型，循环扫描模型配对文件，到时间先从数 据源把数据打包成运行模型所需要的参数格式，然后运行模型，把返回值拆包写入到 标签中心。报表服务器(参考图5)。报表为使用VSTO (VS.Net2005中Office类库)开发的 Excel程序。报表服务器包含报表模版，为Excel模版文件，由报表开发人员开发。报表配置文件，为xml文件，保存了报名的名称，报表运行周期等相关信息，可 通过过程控制系统报表配置器对其进行修改设置。一个报表生成器，该模块循环扫描报表配置文件，打开其模板Excel文件，在打 开模版文件时运行内部程序从数据中心服务器获取数据填充并格式化，将模板(已填 充数据并格式化)另存为不含代码的纯Excel报表文件。过程控制系统报表浏览器可 以远程访问已生成的报表文件。报表文件不含代码的excel文件，为己生成的历史报表文件。共享平台优点在于1、 由于过程控制系统的开发是建立在现场PLC基础之上的，当这个基础发生变 化时，对过程控制系统的运行将产生很大的影响，导致维护困难。有了该中间层，即 使PLC发生变化，过程控制系统不用改变。2、 过程控制系统功能模块之间的数据交换和消息传递转变为功能模块与数据中心 服务器、消息中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于流程工业过程控制系统的共享平台，其特征在于，包括过程控制系统，其按系统功能划分为若干单一功能模块；数据交换器，实现外部系统中ＰＬＣ与数据中心服务器之间的数据交互；模型服务器，为过程控制系统提供模型服务；报表服务器，为过程控制系统提供报表服务；数据中心服务器，数据流的中转站，提供数据服务；消息中心服务器，消息流的中转站，提供消息服务，包括系统消息、生产事件、生产事故；它们之间的关系为：数据交换器采集来自外部系统的数据后发送到数据中心服务器，数据中心服务器发布这些数据供报表服务器、模型服务器和过程控制系统使用；模型服务器将模型计算结果发送到数据中心服务器中；过程控制系统向报表服务器、模型服务器以及数据中心服务器发送用户输入数据或其它数据；一些在线运行的模型通过数据交换器将计算结果写到外部系统ＰＬＣ中，实现控制；消息中心服务器接收来自数据交换器、模型服务器、报表服务器、数据中心服务器以及过程控制系统中的消息，用户通过过程控制系统用户界面查看消息中心服务器中的所有消息并做出相应的处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽娜，徐化岩，何岱，祝小欧，
申请(专利权)人：冶金自动化研究设计院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]