[发明专利]应用于流程工业过程控制系统的共享平台

说明书

技术领域

本发明涉及过程控制系统共享平台技术领域，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。

技术背景

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。本发明就是在此背景下设计开发的。

发明内容

本发明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，本发明采用了下述技术方案：

本发明包含过程控制系统，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1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OPC规范，数据交换器是一个遵循OPC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。