一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统及其用途技术方案

本发明专利技术涉及一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特征在于所述控制系统包括异构化控制器终端和中控室，所述异构化控制器终端设有基于ＯＰＣ协议的客户端驱动程序，在所述异构化控制器终端和所述中控室之间设有通信信道，所述异构化控制器终端设有用于与所述通信信道相连接的接口，所述异构化控制器终端与所述中控室进行数据通信为Ｍｏｄｂｕｓ协议，所述Ｍｏｄｂｕｓ协议为Ｍｏｄｂｕｓ协议扩展，且所述Ｍｏｄｂｕｓ协议中为１６位设备地址。该系统解决了同一Ｍｏｄｂｕｓ通信网络内设备地址数量不足的问题；实现不同厂商提供的异构控制器通过同一个信道与中控室进行数据通信。本发明专利技术还涉及所述自动化控制系统用于油田自动化中的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业控制领域，特别涉及一种接入自动化异构控制器的自动 化控制系统及其用途。技术背景各种工业控制领域中，尤其是在油田作业中，常需要使用不同控制器厂 商提供的异构控制器接入同一控制系统中，以便实现集中统一监控。目前异构控制器在自动化控制系统中的使用主要采用以下两种方式 第一种关系数据库整合方式。不同厂商提供的异构控制器构建的自动 化控制系统自成体系，相互独立，各自动化控制系统采集的数据分别进入同 一个关系数据库。这种整合方式构建的自动化系统特点是1、各分系统构建 较简单，分系统间的影响小；2、由于每套分系统自成体系，需要重复建设各 分系统的数据传输通道、监控操作平台、服务器系统等，造成投资成本大；3、不便于实现自动化控制系统集中统一监控，每套分系统都需要的监控人员，运行成本高；4、自动化规模越大，采用的控制器类型越多，管理难度越大。第二种OPC协议接入方式。不同厂商提供异构控制器的同时提供一套 基于OPC协议的客户端驱动程序，系统集成商开发一个基于OPC协议的服务 器端驱动程序。所有按照OPC标准开发的客户端驱动程序都可以与服务器端 驱动程序进行数据交互，这样可实现不同厂商提供的异构控制器接入同一控制系统中。这种OPC协议接入方式构建的自动化系统特点是1、系统集成 较简单；2、不同厂商提供的异构控制器与中控室通讯需要建立各自独立的数据传输通道，也需要额外产生一定的投资成本。3、可实现自动化系统集中统3一监控；4、自动化规模越大，采用的控制器类型越多，其客户端、服务器程 序越复杂，管理难度越大。此外，目前油田自动化的各控制器终端与中控室进行数据通信一般选用Modbus协议。Modbus协议是广泛采用的一种自动化通信协议，通过此协议控制器终端与中控室可以连成工业控制网络，进行远程数据采集与监控。但是，目前广泛采用的Modbus协议的设备地址位是8位，可使用的设备地址 范围是1-247。如果某一控制器终端数量多于247个时，需要建立两个及以上 的Modbus通信协议网络来解决数据通信。因此，上述的两种方式还存在同一 个Modbus通信协议网络不能满足控制器终端数量多于247个的情况，这种 情况在油田自动化系统中比较突出。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题旨在克服上述己有技术的不足，提供了一种接 入自动化异构控制器的自动化控制系统，该系统解决了同一 Modbus通信网络 内设备地址数量不足的问题。本专利技术采用的技术方案是一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特征在于所述控制系统包括异构化控制器终端和中控室，所述异构化控制器终端设有基于OPC协议的客户端驱动程序，在所述异构化控制器终端和所述中控室之间设有通信 信道，所述异构化控制器终端设有用于与所述通信信道相连接的接口，所述异构化控制器终端与所述中控室进行数据通信为Modbus协议，所述Modbus 协议为Modbus协议扩展，且所述Modbus协议中为16位设备地址。本专利技术的接入自动化异构控制器的自动化控制系统与己有技术相比具有 以下积极效果Modbus通信协议扩展中，把8位设备地址变为16位设备地 址，设备地址最大范围由255可扩展到65535，理论上可以实现接入65535个 控制器终端，可完全满足工业自动化，尤其是油田自动化的需要；进一步地，备地址由255可扩展到65535，理论 上可以实现接入65535个控制器终端，成功解决了同一 Modbus通信网络内设 备地址数量不足的问题；实现不同厂商提供的异构控制器通过同一个信道与 中控室进行数据通信；在使用异构控制器接入时可以实现无缝接入，方便实 现自动化系统集中统一监控，降低管理难度，节省数据传输通道建设费用。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供该自动化控制系统用于油田自动 化中的用途。该系统经过现场实验，取得良好效果，目前在新疆油田公司陆梁油田作 业区已推广使用。陆梁油田作业区石南21井区有油井366 口，控制器终端数 量366台。采用8位、16位异构控制器混用方式(其中8位设备地址控制器 110台，16位设备地址控制器256台)，使用三统一技术及Modbus通信协议 扩展技术实现两种异构控制器的无缝接入。该专利技术对于其他油田自动化中异 构控制器接入也具有很好的推广价值。 附图说明图1表示本专利技术涉及的自动化控制系统的一种实施例的结构示意图。具体实施方式以下将详细叙述本专利技术的具体实施方式。本专利技术涉及一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特征在于 所述控制系统包括异构化控制器终端和中控室，所述异构化控制器终端设有 基于OPC协议的客户端驱动程序，在所述异构化控制器终端和所述中控室之 间设有通信信道，所述异构化控制器终端设有用于与所述通信信道相连接的 接口，所述异构化控制器终端与所述中控室进行数据通信为Modbus协议， 所述Modbus协议为Modbus协议扩展，且所述Modbus协议中为16位设备 地址。当出现8位设备地址控制器终端与16位设备控制器终端混用的情况时，8位设备地址控制器终端使用Modbus通信协议，16位设备控制器终端使用 Modbixs通信协议扩展。由于8位、16位设备地址控制器终端发送的数据帧格 式及规则相同，但数据帧长度不同，为方便驱动程序识别长度不同的数据帧， 在Modbus通信协议扩展中增加地址扩展标志FF (16进制)。当地址域前出现 FF地址扩展标志时，数据帧定义为Modbus协议扩展格式。Modbus通信协议及Modbus通信协议扩展都有ASCII、 RTU两种帧格式 (详细格式定义参照Modbus通信协议)。Modbus通信协议扩展中，在ASCII 模式下，设备地址由4个字符构成；在RTU模式下，设备地址由16Bits二进 制构成。Modbus通信协议扩展的部分消息帧格式如表1所示。<table>table see original document page 6</column></row><table>进一步地，本专利技术涉及的自动化控制系统中，优选所述异构化控制器接口是统一接口 (控制器数据存储编码)；更进一步地，优选所述OPC协议是 统一的OPC协议，以实现对各异构控制器传输数据的识别。在统一数据传输 过程中Modbus通信协议的数据帧格式及规则的基础上，又统一了接口和OPC 协议，即采用了采用三统一技术后各异构控制器设备传输数据对中控室集成 方完全透明，可方便实现异构控制器简易接入同一控制系统。进一步地，本专利技术涉及的自动化控制系统中，优选所述通信信道是统一 的通信信道，与目前主要采用的两种异构控制器接入方式相比较，信道建设 费用降低50。％以上。如图1所示，两种异构控制器仅采用一个主站电台和一个驱动程序直接 接入中控室系统。采用Modbus通信协议扩展技术，解决了同一 Modbus通信 网络内设备地址位数对控制器终端限制的问题，实现了对异构控制器的无缝 接入。该专利技术采用三统一技术，中控室采用一个主站电台、 一个驱动程序实现 了对异构控制器的无缝接入。该技术克服了目前异构控制器在自动化控制系 统中两种使用方式存在的诸多缺点，实现自动化系统集中统一监控。同时，采用三统一技术后各种类型的异构控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特征在于所述控制系统包括多个异构化控制器终端和中控室，所述异构化控制器终端设有基于ＯＰＣ协议的客户端驱动程序，在所述异构化控制器终端和所述中控室之间设有通信信道，所述异构化控制器终端设有用于与所述通信信道相连接的接口，所述异构化控制器终端与所述中控室进行数据通信为Ｍｏｄｂｕｓ协议，其特征在于所述Ｍｏｄｂｕｓ协议为Ｍｏｄｂｕｓ协议扩展，且所述Ｍｏｄｂｕｓ协议中为１６位设备地址。

【技术特征摘要】
1、一种接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特征在于所述控制系统包括多个异构化控制器终端和中控室，所述异构化控制器终端设有基于OPC协议的客户端驱动程序，在所述异构化控制器终端和所述中控室之间设有通信信道，所述异构化控制器终端设有用于与所述通信信道相连接的接口，所述异构化控制器终端与所述中控室进行数据通信为Modbus协议，其特征在于所述Modbus协议为Modbus协议扩展，且所述Modbus协议中为16位设备地址。2、 根据权利要求2所述的接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特 征在于在所述Modbus协议扩展中设有地址扩展标志FF。3、 根据权利要求1所述的接入自动化异构控制器的自动化控制系统，其特 征在于所述Modbus协议扩展设有ASCII、 R...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，蒋能记，韩力，
申请(专利权)人：张建华，蒋能记，韩力，
类型：发明
国别省市：65[中国|新疆]