實(shí)現(xiàn)dcs系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器、操作站、設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明設(shè)及DCS系統(tǒng)（Dis化ibutedCon化〇1System,分布式控制系統(tǒng)），具體地， 設(shè)及一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器、操作站、設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] DCS系統(tǒng)中，系統(tǒng)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控級(jí)與控制級(jí)之間通信的網(wǎng)絡(luò)，一般采用工業(yè)W太 網(wǎng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上一般至少有兩類(lèi)站點(diǎn):過(guò)程控制站和操作員站;過(guò)程控制站實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) 的采集、運(yùn)算W及控制，操作員站實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視、操作和管理。過(guò)程控制站和操作 員站之間相互通信完成數(shù)據(jù)交互，它們之間的通信一般有兩種模式:C/S模式、P-P模式(對(duì) 等通?目）。
[0003]系統(tǒng)網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的通信采用C/S模式的情況是：由兩臺(tái)冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器與控制站進(jìn) 行實(shí)時(shí)通信，所有操作站都會(huì)向兩臺(tái)服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)。運(yùn)種模式一般可W完成大規(guī)模DCS系 統(tǒng)的操作站和控制站的之間的數(shù)據(jù)通信，通信效率較高。但是運(yùn)種結(jié)構(gòu)的最大問(wèn)題是:充當(dāng) 數(shù)據(jù)服務(wù)器的兩臺(tái)服務(wù)器成為事實(shí)上的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，成為系統(tǒng)可靠性的瓶頸，因此，一方面服 務(wù)器的某種故障會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)通信失效的情況(包括服務(wù)器硬件采用通用的商業(yè)服務(wù)器 W及采用微軟Server操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性W及不可控性），造成整個(gè)DCS系統(tǒng)擁痕，系統(tǒng)的 可靠性很低，很難滿(mǎn)足工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)可靠性的需求;另一方面，在服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程 中，實(shí)時(shí)性大大降低，每次數(shù)據(jù)交換需要通過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)兩次，對(duì)于工業(yè)控制而言常常不能 滿(mǎn)足。
[0004] 傳統(tǒng)的P-P結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是把操作站與控制器看作通訊的發(fā)起和響應(yīng)方，操作站為了 保證來(lái)自操作員的任何數(shù)據(jù)需求，因此把有可能需要的數(shù)據(jù)均向控制器進(jìn)行請(qǐng)求，并且每 臺(tái)操作站均需要獲得控制器的數(shù)據(jù)，需要與其進(jìn)行通信。因此傳統(tǒng)的P-P模式從表象上看， 確實(shí)實(shí)現(xiàn)了控制器與操作站之間的數(shù)據(jù)直接交換，但是存在幾個(gè)問(wèn)題：當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時(shí)， 其通信效率變得低下，數(shù)據(jù)更新緩慢；由于各個(gè)站點(diǎn)均需要通信，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變得很大，造成 系統(tǒng)不穩(wěn)定因素，W及通訊的實(shí)時(shí)性不高，數(shù)據(jù)延遲大的問(wèn)題；另外，運(yùn)種通信模式對(duì)控制 器的網(wǎng)絡(luò)性能要求極高，一般的嵌入式的控制器性能難W滿(mǎn)足要求，只好配置高檔的處理 器忍片，造成系統(tǒng)成本急劇增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器、操作站、設(shè)備及 方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模DCS系統(tǒng)中，多個(gè)操作站與多個(gè)控制器之間確定性、實(shí)時(shí)性、高效率 的對(duì)等通訊。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器，所述 控制器被配置成:接收來(lái)自操作站的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求;基于所述數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求，確定用于與所 述操作站的當(dāng)前操作頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻?yè)面通訊管道；W及經(jīng)由所述頁(yè)面通訊管道與所 述操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的操作站，所述操作站被 配置成：向控制器申請(qǐng)操作站通訊管道;根據(jù)當(dāng)前操作頁(yè)面的數(shù)據(jù)大小與當(dāng)前申請(qǐng)的操作 站通訊管道來(lái)申請(qǐng)頁(yè)面通訊管道；W及經(jīng)由所述頁(yè)面通訊管道與所述控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸。
[000引相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的設(shè)備，該設(shè)備包括:上 述的控制器，W及上述的操作站。
[0009]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的方法，所述方法包括： 接收來(lái)自所述操作站的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求;基于所述數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求，確定用于與所述操作站的 當(dāng)前操作頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻?yè)面通訊管道；W及經(jīng)由所述頁(yè)面通訊管道與所述操作站進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸。
[0010]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的方法，所述方法包括： 向控制器申請(qǐng)操作站通訊管道;根據(jù)當(dāng)前操作頁(yè)面的數(shù)據(jù)大小與當(dāng)前申請(qǐng)的操作站通訊管 道來(lái)申請(qǐng)頁(yè)面通訊管道；W及經(jīng)由所述頁(yè)面通訊管道與所述控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0011] 通過(guò)上述技術(shù)方案，采用頁(yè)面通訊管道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，各操作站通訊管道及操作 站通訊管道上的頁(yè)面通訊管道之間相互獨(dú)立，互不影響。通訊量的合理使得控制器性能得 到保證，從而達(dá)到了滿(mǎn)足大規(guī)模DCS系統(tǒng)的高效、高速P-P通訊要求。
[0012] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0014]圖1示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器的操作站通訊管 道劃分示意圖；
[0015]圖2示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器的頁(yè)面通訊管道 與數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系；
[0016]圖3示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的操作站和控制器之間的 通信示意圖；
[0017]圖4示出了操作站當(dāng)前操作頁(yè)面的變量表生成過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0018] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明提供一種用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的設(shè)備，該設(shè)備包括：用于實(shí)現(xiàn)DCS 系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器和操作站。
[0020] 其中，所述控制器被配置成:接收來(lái)自操作站的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求;基于所述數(shù)據(jù)傳輸 請(qǐng)求，確定用于與所述操作站的當(dāng)前操作頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻?yè)面通訊管道；W及經(jīng)由所 述頁(yè)面通訊管道與所述操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0021] 在控制器中可W包括多個(gè)操作站通訊管道，每個(gè)操作站通訊管道可W包括多個(gè)頁(yè) 面通訊管道。多個(gè)頁(yè)面通訊管道中可W具有多個(gè)大頁(yè)面通訊管道和多個(gè)小頁(yè)面通訊管道， 其中多個(gè)大頁(yè)面通訊管道中的每一者的通信點(diǎn)多于多個(gè)小頁(yè)面通訊管道中的每一者的通 信點(diǎn)。
[0022] 在一實(shí)施方式中，控制器中可W包括16個(gè)操作站通訊管道，每個(gè)操作站通訊管道 包括3個(gè)大頁(yè)面通訊管道和20個(gè)小頁(yè)面通訊管道。其中，大頁(yè)面通訊管道可W包括1000個(gè)通 信點(diǎn)，小頁(yè)面通訊管道可W包括300個(gè)通信點(diǎn)。每個(gè)頁(yè)面通訊管道之間相互獨(dú)立，沒(méi)有任何 禪合關(guān)系，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)通信的可靠性，且每個(gè)頁(yè)面通訊管道可W重復(fù)使用，但是在同一 時(shí)刻，最多被操作站的一個(gè)操作頁(yè)面所使用。
[0023]圖1示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器的操作站通訊管 道劃分示意圖。如圖1所示，操作站通訊管道的左側(cè)是對(duì)操作站的訪(fǎng)問(wèn)接口，用于響應(yīng)來(lái)自 操作站的數(shù)據(jù)通信請(qǐng)求，操作站通訊管道的右側(cè)與控制器的數(shù)據(jù)區(qū)鏈接，操作站通訊管道 與數(shù)據(jù)區(qū)之間可W是映射關(guān)系，使得操作站對(duì)操作站通訊管道的訪(fǎng)問(wèn)本質(zhì)上是對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的 直接訪(fǎng)問(wèn)，而并不需要中間數(shù)據(jù)代理層，進(jìn)而增加了數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)速度。
[0024]圖2示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的控制器的頁(yè)面通訊管道 與數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系。如圖2所示，每個(gè)頁(yè)面通訊管道均可通過(guò)數(shù)據(jù)地址指針訪(fǎng)問(wèn)到全部的 數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容。
[0025]圖3示出了本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)中對(duì)等通信的操作站和控制器之間的 通信示意圖。如圖3所示，當(dāng)操作站需要與進(jìn)行控制器通訊時(shí)，先向控制器申請(qǐng)操作站通訊 管道，控制器響應(yīng)于操作站發(fā)送的申請(qǐng)操作站通訊管道的請(qǐng)求來(lái)確定用于與所述操作站的 當(dāng)前操作頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮髡就ㄓ嵐艿溃僮髡靖鶕?jù)操作頁(yè)面的數(shù)據(jù)大小W及所確 定的操作站通訊管道申請(qǐng)頁(yè)面通訊管道（即，申請(qǐng)大頁(yè)面通訊管道還是申請(qǐng)小頁(yè)面通訊管 道），當(dāng)操作站進(jìn)行操作頁(yè)面切換時(shí)，向操作站通訊管道發(fā)送通信數(shù)據(jù)請(qǐng)求，通過(guò)操作站通 訊管道從控制器的數(shù)據(jù)區(qū)讀取數(shù)據(jù)或者向數(shù)據(jù)區(qū)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。因?yàn)槊總€(gè)頁(yè)面通訊管道的 點(diǎn)數(shù)是有限的，通信過(guò)程中資源消耗比較小，且通信速度比較快。
[0026]具體地，操作站與控制器的數(shù)據(jù)通信的具體工作原理為:操作站響應(yīng)于所打開(kāi)的 操作頁(yè)面，讀取當(dāng)前操作頁(yè)面的ID，判斷前操作頁(yè)面的ID是否處于通訊列表中。在當(dāng)前操作 頁(yè)面的ID號(hào)處于通訊列表中的情況下，向控制器發(fā)送當(dāng)前操作頁(yè)面的ID號(hào)?？刂破鹘邮諄?lái) 自操作站的ID號(hào)，并根據(jù)ID號(hào)為操作站分配操作站通訊管道及頁(yè)面通訊管道，頁(yè)面通訊管 道訪(fǎng)問(wèn)與相應(yīng)于該ID號(hào)的數(shù)據(jù)，W實(shí)現(xiàn)操作站與控制器的數(shù)據(jù)通信。優(yōu)選地，操作站通訊管 道可W使用操作頁(yè)面的ID號(hào)進(jìn)行編號(hào)，控制器接收來(lái)自操作站的ID號(hào)后，可W直接根據(jù)該 ID號(hào)查找相應(yīng)地操作站通訊管道。
[0027]在當(dāng)前操作頁(yè)面的ID號(hào)不處于通訊列表中的情況下，操作站首先生成變量表，該 變量表為當(dāng)前操作頁(yè)面的數(shù)據(jù)點(diǎn)項(xiàng)名、數(shù)據(jù)類(lèi)型及數(shù)據(jù)點(diǎn)的地址指針的對(duì)應(yīng)表，并將當(dāng)前 操作頁(yè)面的ID號(hào)與變量表發(fā)送至控制器W申請(qǐng)操作站通訊管道及頁(yè)面通訊管道?？刂破鹘?收來(lái)自操作站的當(dāng)前操作頁(yè)面的ID號(hào)和變量表，根據(jù)當(dāng)前操作頁(yè)面的ID號(hào)為操作站分配操 作站通訊管道，并根據(jù)變量表及所分配的操作站通訊管道為操作站分配頁(yè)面通訊管道，頁(yè) 面通訊管道根據(jù)變量表中的數(shù)據(jù)地址指針訪(fǎng)問(wèn)控制器的數(shù)據(jù)區(qū)，W讀取數(shù)據(jù)區(qū)中相應(yīng)的數(shù) 據(jù)或向相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)操作站與控制器的數(shù)據(jù)通信。
[0028]其中，在操作站向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)通信請(qǐng)求W后，如果控制器中當(dāng)前沒(méi)有空閑的 操作站通訊管道，則控制器向操作站發(fā)送通信失敗信息。
[0029]此外，操