[发明专利]一种基于元件模型的自定义功能块及组态封装方法

说明书

本发明提供了一种基于元件模型的自定义功能块及组态封装方法，包括以下步骤：a)定义可继承的功能块元件模型，设计标准的实例化接口和统一的数据结构；b)实例化工控领域通用的算法类功能块；c)定义组态文件结构；d)基于可继承的功能块组态的控制策略，封装成自定义功能块；e)自定义功能块信息存入原组态文件中。本发明从功能块建模的角度，吸取面向对象方法的思想，对算法功能块的典型特征和关键数据信息进行提取抽象，建立可继承的功能块元件模型。在此基础上，实例化包括算术类、逻辑类、控制类、时间类等众多通用的基本算法功能块，以满足常规工业过程控制的算法组态和调试需求。

技术领域

本发明属于工业自动化控制领域，尤其涉及用于工业过程控制系统中功能块图算法组态。

背景技术

在工业过程控制领域中，功能块图（FBD，Function Block Diagram）因其直观易懂的特性，迅速成为应用最广泛的工控逻辑编程语言之一。但功能块图作为一种编程语言，可扩展性较差，缺乏用户自定义的特性和要素。为了解决这个问题，一般是由用户提出功能块需求，工控厂家据此开发专用新功能块。此外，部分厂家提供了其他编程语言，如结构化文本（ST，Structured Text），作为用户自定义新功能块的语言。但结构化文本的可读性较差，对用户的要求偏高，所以在实际应用中普遍接受度不高。

随着互联网的深入发展，控制系统和互联网技术的深度融合已变成必然的发展趋势，由此导致控制系统的网络安全面临巨大的挑战。其中核心工艺参数和关键控制策略，乃是安全保密的重中之重。然而目前通用的安全手段是通过权限管理等外在手段来实现管理，缺乏对控制器内控制策略和关键参数进行封装隐藏的功能，从而导致其泄密的可能性大大增加。

发明内容

本发明提供了一种基于元件模型的自定义功能块及组态封装方法，该方法从功能块建模的角度，吸取面向对象方法的思想，对算法功能块的典型特征和关键数据信息进行提取抽象，建立可继承的功能块元件模型。在此基础上，实例化包括算术类、逻辑类、控制类、时间类通用的基本算法功能块，以满足常规工业过程控制的算法组态和调试需求。

用户可利用基本算法功能块，自定义封装算法逻辑，选择输入输出和参数接口，实现控制逻辑的封装和关键参数的隐藏功能。

本发明一种基于元件模型的自定义功能块及组态封装方法具体包含以下步骤：

a)定义可继承的功能块元件模型，设计标准的实例化接口和统一的数据结构；

b)基于所述可继承的功能块元件模型，实例化工控领域通用的算法类功能块；

c)定义组态文件结构（由算法类功能块构成的组态文件结构），保留控制器（工业过程控制器，用于工业控制系统领域）执行控制策略所需要的指令类和数据类信息，同时保留组态软件完全还原控制策略组态SAMA图图形化内容；

d)基于可继承的功能块组态的控制策略，封装成自定义功能块，只保留输入输出接口和参数接口，实现控制逻辑的封装和关键参数的隐藏；

e)经过封装的自定义功能块，数据和运行逻辑继承自被封装的算法类功能块及其组态逻辑，自动图元绘制功能继承自功能块元件模型；自定义功能块信息存入原组态文件中，不会破坏原组态文件结构，同时维持文件内容的完整性。

可继承的功能块元件模型，包含数据、指令信息，其标准化接口涵盖算法执行和图元自动绘制相关函数接口。

其中步骤b)的算法类功能块包括算术类、逻辑类、控制类、时间类和输入输出类型的通用功能块。

其中步骤c)的组态文件结构包括文件基本信息、模块信息表、页面数据表、指令信息表、通讯点表、组态逻辑图形信息和组态逻辑注释信息。

其中步骤d)中的自定义功能块的运行算法逻辑，为其封装的控制逻辑，不必额外编程调试。