專利名稱：：一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，特別涉及一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)及其用途。技術(shù)背景各種工業(yè)控制領(lǐng)域中，尤其是在油田作業(yè)中，常需要使用不同控制器廠商提供的異構(gòu)控制器接入同一控制系統(tǒng)中，以便實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一監(jiān)控。目前異構(gòu)控制器在自動化控制系統(tǒng)中的使用主要采用以下兩種方式第一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫整合方式。不同廠商提供的異構(gòu)控制器構(gòu)建的自動化控制系統(tǒng)自成體系，相互獨(dú)立，各自動化控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)入同一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫。這種整合方式構(gòu)建的自動化系統(tǒng)特點(diǎn)是1、各分系統(tǒng)構(gòu)建較簡單，分系統(tǒng)間的影響??；2、由于每套分系統(tǒng)自成體系，需要重復(fù)建設(shè)各分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道、監(jiān)控操作平臺、服務(wù)器系統(tǒng)等，造成投資成本大；3、不便于實(shí)現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)集中統(tǒng)一監(jiān)控，每套分系統(tǒng)都需要的監(jiān)控人員，運(yùn)行成本高；4、自動化規(guī)模越大，采用的控制器類型越多，管理難度越大。第二種OPC協(xié)議接入方式。不同廠商提供異構(gòu)控制器的同時提供一套基于OPC協(xié)議的客戶端驅(qū)動程序，系統(tǒng)集成商開發(fā)一個基于OPC協(xié)議的服務(wù)器端驅(qū)動程序。所有按照OPC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的客戶端驅(qū)動程序都可以與服務(wù)器端驅(qū)動程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這樣可實(shí)現(xiàn)不同廠商提供的異構(gòu)控制器接入同一控制系統(tǒng)中。這種OPC協(xié)議接入方式構(gòu)建的自動化系統(tǒng)特點(diǎn)是1、系統(tǒng)集成較簡單；2、不同廠商提供的異構(gòu)控制器與中控室通訊需要建立各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸通道，也需要額外產(chǎn)生一定的投資成本。3、可實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)集中統(tǒng)3一監(jiān)控；4、自動化規(guī)模越大，采用的控制器類型越多，其客戶端、服務(wù)器程序越復(fù)雜，管理難度越大。此外，目前油田自動化的各控制器終端與中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信一般選用Modbus協(xié)議。Modbus協(xié)議是廣泛采用的一種自動化通信協(xié)議，通過此協(xié)議控制器終端與中控室可以連成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。但是，目前廣泛采用的Modbus協(xié)議的設(shè)備地址位是8位，可使用的設(shè)備地址范圍是1-247。如果某一控制器終端數(shù)量多于247個時，需要建立兩個及以上的Modbus通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)來解決數(shù)據(jù)通信。因此，上述的兩種方式還存在同一個Modbus通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)不能滿足控制器終端數(shù)量多于247個的情況，這種情況在油田自動化系統(tǒng)中比較突出。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題旨在克服上述己有技術(shù)的不足，提供了一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了同一Modbus通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備地址數(shù)量不足的問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括異構(gòu)化控制器終端和中控室，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有基于OPC協(xié)議的客戶端驅(qū)動程序，在所述異構(gòu)化控制器終端和所述中控室之間設(shè)有通信信道，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有用于與所述通信信道相連接的接口，所述異構(gòu)化控制器終端與所述中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信為Modbus協(xié)議，所述Modbus協(xié)議為Modbus協(xié)議擴(kuò)展，且所述Modbus協(xié)議中為16位設(shè)備地址。本發(fā)明的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)與己有技術(shù)相比具有以下積極效果Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展中，把8位設(shè)備地址變?yōu)?6位設(shè)備地址，設(shè)備地址最大范圍由255可擴(kuò)展到65535，理論上可以實(shí)現(xiàn)接入65535個控制器終端，可完全滿足工業(yè)自動化，尤其是油田自動化的需要；進(jìn)一步地，備地址由255可擴(kuò)展到65535，理論上可以實(shí)現(xiàn)接入65535個控制器終端，成功解決了同一Modbus通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備地址數(shù)量不足的問題；實(shí)現(xiàn)不同廠商提供的異構(gòu)控制器通過同一個信道與中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；在使用異構(gòu)控制器接入時可以實(shí)現(xiàn)無縫接入，方便實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)集中統(tǒng)一監(jiān)控，降低管理難度，節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸通道建設(shè)費(fèi)用。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供該自動化控制系統(tǒng)用于油田自動化中的用途。該系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，取得良好效果，目前在新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)已推廣使用。陸梁油田作業(yè)區(qū)石南21井區(qū)有油井366口，控制器終端數(shù)量366臺。采用8位、16位異構(gòu)控制器混用方式(其中8位設(shè)備地址控制器110臺，16位設(shè)備地址控制器256臺)，使用三統(tǒng)一技術(shù)及Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩種異構(gòu)控制器的無縫接入。該發(fā)明對于其他油田自動化中異構(gòu)控制器接入也具有很好的推廣價值。圖1表示本發(fā)明涉及的自動化控制系統(tǒng)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下將詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。本發(fā)明涉及一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括異構(gòu)化控制器終端和中控室，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有基于OPC協(xié)議的客戶端驅(qū)動程序，在所述異構(gòu)化控制器終端和所述中控室之間設(shè)有通信信道，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有用于與所述通信信道相連接的接口，所述異構(gòu)化控制器終端與所述中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信為Modbus協(xié)議，所述Modbus協(xié)議為Modbus協(xié)議擴(kuò)展，且所述Modbus協(xié)議中為16位設(shè)備地址。當(dāng)出現(xiàn)8位設(shè)備地址控制器終端與16位設(shè)備控制器終端混用的情況時，8位設(shè)備地址控制器終端使用Modbus通信協(xié)議，16位設(shè)備控制器終端使用Modbixs通信協(xié)議擴(kuò)展。由于8位、16位設(shè)備地址控制器終端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀格式及規(guī)則相同，但數(shù)據(jù)幀長度不同，為方便驅(qū)動程序識別長度不同的數(shù)據(jù)幀，在Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展中增加地址擴(kuò)展標(biāo)志FF(16進(jìn)制)。當(dāng)?shù)刂酚蚯俺霈F(xiàn)FF地址擴(kuò)展標(biāo)志時，數(shù)據(jù)幀定義為Modbus協(xié)議擴(kuò)展格式。Modbus通信協(xié)議及Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展都有ASCII、RTU兩種幀格式(詳細(xì)格式定義參照Modbus通信協(xié)議)。Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展中，在ASCII模式下，設(shè)備地址由4個字符構(gòu)成；在RTU模式下，設(shè)備地址由16Bits二進(jìn)制構(gòu)成。Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展的部分消息幀格式如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及的自動化控制系統(tǒng)中，優(yōu)選所述異構(gòu)化控制器接口是統(tǒng)一接口(控制器數(shù)據(jù)存儲編碼)；更進(jìn)一步地，優(yōu)選所述OPC協(xié)議是統(tǒng)一的OPC協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)對各異構(gòu)控制器傳輸數(shù)據(jù)的識別。在統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸過程中Modbus通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀格式及規(guī)則的基礎(chǔ)上，又統(tǒng)一了接口和OPC協(xié)議，即采用了采用三統(tǒng)一技術(shù)后各異構(gòu)控制器設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)對中控室集成方完全透明，可方便實(shí)現(xiàn)異構(gòu)控制器簡易接入同一控制系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及的自動化控制系統(tǒng)中，優(yōu)選所述通信信道是統(tǒng)一的通信信道，與目前主要采用的兩種異構(gòu)控制器接入方式相比較，信道建設(shè)費(fèi)用降低50。％以上。如圖1所示，兩種異構(gòu)控制器僅采用一個主站電臺和一個驅(qū)動程序直接接入中控室系統(tǒng)。采用Modbus通信協(xié)議擴(kuò)展技術(shù)，解決了同一Modbus通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備地址位數(shù)對控制器終端限制的問題，實(shí)現(xiàn)了對異構(gòu)控制器的無縫接入。該發(fā)明采用三統(tǒng)一技術(shù)，中控室采用一個主站電臺、一個驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)了對異構(gòu)控制器的無縫接入。該技術(shù)克服了目前異構(gòu)控制器在自動化控制系統(tǒng)中兩種使用方式存在的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動化系統(tǒng)集中統(tǒng)一監(jiān)控。同時，采用三統(tǒng)一技術(shù)后各種類型的異構(gòu)控制器在同一個技術(shù)平臺上競爭，可打破某一控制器的技術(shù)壟斷。采用三統(tǒng)一技術(shù)，用戶可采用市場手段降低自動化投資。該發(fā)明還為控制器的升級、替換提供技術(shù)條件。權(quán)利要求1、一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括多個異構(gòu)化控制器終端和中控室，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有基于OPC協(xié)議的客戶端驅(qū)動程序，在所述異構(gòu)化控制器終端和所述中控室之間設(shè)有通信信道，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有用于與所述通信信道相連接的接口，所述異構(gòu)化控制器終端與所述中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信為Modbus協(xié)議，其特征在于所述Modbus協(xié)議為Modbus協(xié)議擴(kuò)展，且所述Modbus協(xié)議中為16位設(shè)備地址。2、根據(jù)權(quán)利要求2所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于在所述Modbus協(xié)議擴(kuò)展中設(shè)有地址擴(kuò)展標(biāo)志FF。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述Modbus協(xié)議擴(kuò)展設(shè)有ASCII、RTU兩種幀格式，在所述ASCII模式下，設(shè)備地址由4個字符構(gòu)成；在所述RTU模式下，設(shè)備地址由16位二進(jìn)制構(gòu)成。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述異構(gòu)化控制器接口是統(tǒng)一接口。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述OPC協(xié)議是統(tǒng)一的OPC協(xié)議。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述通信信道是統(tǒng)一的通信信道。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述多個異構(gòu)化控制器終端是不同的異構(gòu)化控制器終端。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)用于油田自動化中的用途。全文摘要本發(fā)明涉及一種接入自動化異構(gòu)控制器的自動化控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括異構(gòu)化控制器終端和中控室，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有基于OPC協(xié)議的客戶端驅(qū)動程序，在所述異構(gòu)化控制器終端和所述中控室之間設(shè)有通信信道，所述異構(gòu)化控制器終端設(shè)有用于與所述通信信道相連接的接口，所述異構(gòu)化控制器終端與所述中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信為Modbus協(xié)議，所述Modbus協(xié)議為Modbus協(xié)議擴(kuò)展，且所述Modbus協(xié)議中為16位設(shè)備地址。該系統(tǒng)解決了同一Modbus通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備地址數(shù)量不足的問題；實(shí)現(xiàn)不同廠商提供的異構(gòu)控制器通過同一個信道與中控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明還涉及所述自動化控制系統(tǒng)用于油田自動化中的用途。文檔編號G05B19/418GK101592940SQ200810097440公開日2009年12月2日申請日期2008年5月26日優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日發(fā)明者張建華,蔣能記,力韓申請人:張建華;蔣能記;韓力