一種自動形成控制邏輯的scada系統(tǒng)設(shè)備建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，包括如下步驟：根據(jù)設(shè)備之間的拓撲關(guān)系，建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型；利用SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型中設(shè)備對象記錄之間的拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯。利用本發(fā)明，在控制原則確定的情況下可以根據(jù)設(shè)備連接關(guān)系自動選擇相應(yīng)的量測點和設(shè)備，從而制定控制邏輯。
【專利說明】—種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備建模方法，尤其涉及一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，屬于自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]SCADACSupervisory Control And Data Acquisition,數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電力、水利、冶金、石油、化工、軌道交通等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集與過程控制等領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)可以對各類運行環(huán)境、多種運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)、各類信號報警、歷史數(shù)據(jù)存儲等各項功能。
[0003]在電力系統(tǒng)的SCADA應(yīng)用中，往往根據(jù)不同監(jiān)視控制需求，分別對一組量測點建立一個模板；對相同的需求，可以復(fù)用這些模板創(chuàng)建量測點記錄。這種方法雖然可以滿足數(shù)據(jù)監(jiān)視和控制的要求，但存在以下問題:I)設(shè)備本身沒有建模，設(shè)備自身參數(shù)和屬性無法查詢和應(yīng)用；2)設(shè)備之間的拓撲連接關(guān)系無法查詢和應(yīng)用；3)大量量測點集中關(guān)聯(lián)到站場，不利于量測記錄的查詢、管理和維護。
[0004]另一方面，SCADA系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功能是基于沿線各站場和監(jiān)控終端預(yù)先設(shè)定的控制邏輯而實現(xiàn)的。根據(jù)工藝流程特性，在某種條件下，對一個或多個設(shè)備的動作組合成一種控制邏輯，從而完成某種過程。在傳統(tǒng)基于量測的建模方式下，由于設(shè)備沒有建模，只能通過人為選擇方式來制定控制邏輯，如制定某幾個量測值達到限制時某幾個設(shè)備按照指定順序動作。
[0005]傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)建模以量測點為主體，忽略了設(shè)備本身參數(shù)屬性以及設(shè)備之間的連接關(guān)系，無法滿足以設(shè)備連接及位置為條件的應(yīng)用分析的要求。以控制工藝流程的控制邏輯為例，在傳統(tǒng)建模方式下，需要人為選擇某幾個量測點和設(shè)備，按照一定控制原則制定控制邏輯。同一個控制原則在不同工藝流程中可能普遍使用，但每個工藝流程中所選的量測點和設(shè)備又不相同，這就需要對每個工藝流程建立一個控制邏輯，給技術(shù)人員帶來嚴重的工作負擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法。
[0007]為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
[0008]一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，包括如下步驟:
[0009]根據(jù)設(shè)備之間的拓撲關(guān)系，建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型；
[0010]利用SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型中設(shè)備對象記錄之間的拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯。
[0011]其中較優(yōu)地，所述建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型的步驟進一步包括:[0012]按管理功能將設(shè)備實體抽象為不同類的設(shè)備對象；
[0013]為每類的設(shè)備實體在SCADA系統(tǒng)中建立設(shè)備對象記錄；
[0014]根據(jù)設(shè)備之間的連接關(guān)系和設(shè)備對象記錄之間的關(guān)聯(lián)建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型。
[0015]其中較優(yōu)地，所述設(shè)備對象分為模擬量類、離散量類、告警量測類。
[0016]其中較優(yōu)地，所述利用拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯的步驟進一步包括:
[0017]根據(jù)設(shè)備實體的控制原則，建立設(shè)備對象記錄的控制規(guī)則微拓撲結(jié)構(gòu)；
[0018]找到設(shè)備對象記錄中的相關(guān)控制設(shè)備對象記錄，自動選擇相應(yīng)的量測點，形成控制邏輯。
[0019]其中較優(yōu)地，所述形成控制邏輯的步驟進一步包括:
[0020]判斷當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備是否可控制，如果可控則進一步檢查當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備是否觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制；
[0021]如果當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備沒有觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制，則填入控制條件值，下發(fā)控制命令至采集點；如果當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制，則填入控制結(jié)束條件并將關(guān)聯(lián)設(shè)備填入結(jié)束條件中，將控制設(shè)備的控制點和控制狀態(tài)下發(fā)至采集點，進一步判斷是否滿足觸發(fā)條件；
[0022]如果不滿足觸發(fā)條件，則等待，直至滿足觸發(fā)條件；如果滿足觸發(fā)條件，則下發(fā)啟動命令至采集點，并進一步判斷控制命令是否進行完畢；如果超過預(yù)定時間觸發(fā)條件還不滿足，則判斷為控制失敗，恢復(fù)關(guān)聯(lián)設(shè)備的控制狀態(tài)。
[0023]如果控制命令未執(zhí)行完畢，則等待，直至控制命令執(zhí)行完畢；如果控制命令執(zhí)行完畢，則恢復(fù)關(guān)聯(lián)設(shè)備的控制狀態(tài)，下發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備恢復(fù)控制命令并結(jié)束。
[0024]本發(fā)明所提供的建模方法既可以維護設(shè)備自身規(guī)格參數(shù)，又可以完整描述設(shè)備之間的拓撲連接關(guān)系，為自動形成控制邏輯等應(yīng)用創(chuàng)造了條件。利用本發(fā)明，在控制原則確定的情況下，可以根據(jù)設(shè)備連接關(guān)系自動選擇相應(yīng)的量測點和設(shè)備，從而制定控制邏輯，并可將此控制邏輯復(fù)用到使用同一控制原則的其他工藝流程中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型的主要框架示意圖；
[0026]圖2是SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型中，設(shè)備類的擴展框架示意圖；
[0027]圖3是設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及設(shè)備與量測類的關(guān)聯(lián)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明的一個實施例中，輸氣站出站球閥的工藝流程示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明的一個實施例中，清管收球的工藝流程示意圖；
[0030]圖6是自動形成控制邏輯的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0032]本發(fā)明提供一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，包括如下步驟:根據(jù)設(shè)備之間的拓撲關(guān)系，建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型；利用SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型中設(shè)備對象記錄之間的拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯。下面以油氣管道系統(tǒng)設(shè)備建模為例對本發(fā)明展開詳細說明。[0033]首先，介紹建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型的具體步驟。概括地說，首先需要按管理功能將設(shè)備實體抽象為不同類的設(shè)備對象，然后為每類的設(shè)備實體在SCADA系統(tǒng)中建立設(shè)備對象，最后根據(jù)設(shè)備之間的連接關(guān)系和設(shè)備對象記錄之間的關(guān)聯(lián)建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型。具體說明如下:
[0034]根據(jù)SCADA系統(tǒng)運行和管理特性，按照面向?qū)ο蟮募夹g(shù)思想，以設(shè)備為模型主體，將某一種設(shè)備實體或者共同完成某一工藝流程功能的某一組設(shè)備實體抽象為一類設(shè)備對象，例如管線、區(qū)域、站場(閥室)等。SCADA系統(tǒng)運行的各種設(shè)備實體根據(jù)量測性質(zhì)，可以分為模擬量類、離散量類、告警量測類。
[0035]在SCADA系統(tǒng)中分類的這些設(shè)備對象在油氣管網(wǎng)系統(tǒng)中的每個實體即本類的一個設(shè)備對象。為每個類的設(shè)備實體在SCADA系統(tǒng)中建立設(shè)備對象。設(shè)備的規(guī)格參數(shù)是每類設(shè)備對象的基本屬性，設(shè)備之間的連接關(guān)系、設(shè)備的量測信息是設(shè)備對象的關(guān)聯(lián)屬性。為了 SCADA系統(tǒng)的運行分析等應(yīng)用程序可以方便查找設(shè)備參數(shù)信息，為每個類的設(shè)備實體在SCADA系統(tǒng)中建立一條設(shè)備記錄，以便維護設(shè)備參數(shù)等信息。在設(shè)備記錄中，需要監(jiān)控的量測信息可配置選擇。在創(chuàng)建設(shè)備記錄的同時，根據(jù)配置選擇形成所需的量測記錄。通過上述的操作，可以使設(shè)備模型真實存在于SCADA系統(tǒng)中。
[0036]在本發(fā)明中，設(shè)備實體之間的拓撲連接關(guān)系作為設(shè)備對象的關(guān)聯(lián)屬性，設(shè)備對象之間的關(guān)聯(lián)表示某設(shè)備實體與哪些設(shè)備實體實際相連接。這樣可為應(yīng)用軟件分析運行工況等功能提供更詳細的信息。此外，所有量測點與設(shè)備進行關(guān)聯(lián)。通過站場管理設(shè)備，通過設(shè)備管理量測點，使模型層次更清楚，易于管理和維護。根據(jù)設(shè)備之間的連接關(guān)系和設(shè)備對象之間的關(guān)聯(lián)建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型。
[0037]下面對該SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型的主要架構(gòu)進行詳細的說明。
[0038]如圖1所示，根類為所有需要命名屬性的類提供公共的命名屬性。其他所有類的命名屬性都繼承根類。管網(wǎng)系統(tǒng)資源類繼承根類，任何設(shè)備、管道及站場等屬于管網(wǎng)系統(tǒng)資源的都直接或間接繼承此類。公司類與管網(wǎng)系統(tǒng)資源類是多對多的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不同的管網(wǎng)系統(tǒng)資源類可以屬于同一個公司實體，也可以屬于多個不同公司實體。公司類也繼承根類。管線類是指油氣輸送起點到終點的整條管線。管線類繼承管網(wǎng)系統(tǒng)資源類，是管網(wǎng)系統(tǒng)資源泛化的一類。設(shè)備容器類指油氣管網(wǎng)系統(tǒng)中包含的一組設(shè)備(即完成一組功能的一類實體)，為所有包含設(shè)備的容器類提供一個根類。設(shè)備容器類繼承管網(wǎng)系統(tǒng)資源類。站場(閥室)類指管線沿線的站場(閥室)實體，是用于完成油、氣傳輸過程中各種工藝流程的一組設(shè)備的集合。站場(閥室)類繼承設(shè)備容器類，是設(shè)備容器泛化的一類。管道類由管線沿線相鄰兩個站場(閥室)間的管道抽象得到。管道類繼承管網(wǎng)系統(tǒng)資源類。管道與管線是聚合關(guān)系，即一個管道是一條管線的一部分。管道與站場(閥室)類有多對多的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一個管道的各端點都連接一個站場(閥室)，一個站場(閥室)是一個或多個管道的起點或終點?？刂茀^(qū)類指對一條管線各部分分別進行管理的一類區(qū)域?qū)嶓w?？刂茀^(qū)類繼承管網(wǎng)系統(tǒng)資源類?？刂茀^(qū)類與站場(閥室)類、控制區(qū)類與管道類有聚合關(guān)系，每個控制區(qū)包含所屬的站場(閥室)類和連接站場(閥室)類的管道。設(shè)備類指完成一種工藝操作的一類設(shè)備或設(shè)備組合，為所有設(shè)備類提供一個根類。設(shè)備類繼承管網(wǎng)系統(tǒng)資源類。設(shè)備類與設(shè)備容器類有聚合關(guān)系，即每個設(shè)備容器類實體都會包含所屬的設(shè)備實體。油氣傳輸設(shè)備類是有連接關(guān)系的設(shè)備類的根類。繼承設(shè)備并擴展了拓撲連接屬性。端點類由設(shè)備之間連接的端點抽象得到。端點類繼承根類。端點類與油氣傳輸設(shè)備類有多對一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，每個油氣傳輸設(shè)備都有連接其他設(shè)備的端點，每個端點只能屬于一個傳輸設(shè)備。
[0039]設(shè)備類的具體擴展如圖2所示:所有設(shè)備繼承自設(shè)備類，包括無拓撲連接的類和傳輸設(shè)備類。傳輸設(shè)備類又泛化出各種傳輸設(shè)備，如泵、閥、過濾器等。某些工藝流程由一系列設(shè)備組合完成，將這一設(shè)備集合抽象為一類，如計量系統(tǒng)、混油裝置等。
[0040]設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及設(shè)備與量測類的關(guān)聯(lián)建模如圖3所示:傳輸設(shè)備根據(jù)自身連接屬性(如單端或雙端)關(guān)聯(lián)端點類，每端點類對象對應(yīng)一個節(jié)點類對象。一個節(jié)點類對象通過關(guān)聯(lián)多個設(shè)備的端點類對象來描述設(shè)備之間的連接關(guān)系。量測類也通過端點類與傳輸設(shè)備關(guān)聯(lián)。
[0041 ] 最后，介紹自動形成控制邏輯的具體步驟。
[0042]在本發(fā)明中，控制進程首先根據(jù)主設(shè)備的控制原則，建立主設(shè)備控制規(guī)則微拓撲結(jié)構(gòu)；再找到設(shè)備對象記錄中的相關(guān)控制設(shè)備對象記錄，自動選擇相應(yīng)的量測點，指定控制邏輯。具體說明如下:
[0043]首先，根據(jù)設(shè)備實體的控制原則，建立設(shè)備對象記錄的控制規(guī)則微拓撲結(jié)構(gòu)，微拓撲控制結(jié)構(gòu)關(guān)系如下:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種自動形成控制邏輯的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，其特征在于包括如下步驟: 根據(jù)設(shè)備之間的拓撲關(guān)系，建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型； 利用SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型中設(shè)備對象記錄之間的拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯。
2.如權(quán)利要求1所述的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，其特征在于，所述建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型的步驟進一步包括: 按管理功能將設(shè)備實體抽象為不同類的設(shè)備對象； 為每類的設(shè)備實體在SCADA系統(tǒng)中建立設(shè)備對象記錄； 根據(jù)設(shè)備之間的連接關(guān)系和設(shè)備對象記錄之間的關(guān)聯(lián)建立SCADA系統(tǒng)設(shè)備模型。
3.如權(quán)利要求2所述的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，其特征在于，所述設(shè)備對象分為模擬量類、離散量類、告警量測類。
4.如權(quán)利要求1所述的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，其特征在于，所述利用拓撲連接關(guān)系，自動形成控制邏輯的步驟進一步包括: 根據(jù)設(shè)備實體的控制原則，建立設(shè)備對象記錄的控制規(guī)則微拓撲結(jié)構(gòu)； 找到設(shè)備對象記錄中的相關(guān)控制設(shè)備對象記錄，自動選擇相應(yīng)的量測點，形成控制邏輯。
5.如權(quán)利要求4所述的SCADA系統(tǒng)設(shè)備建模方法，其特征在于，所述形成控制邏輯的步驟進一步包括: 判斷當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備是否可控制，如果可控則進一步檢查當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備是否觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制； 如果當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備沒有觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制，則填入控制條件值，下發(fā)控制命令至采集點；如果當(dāng)前SCADA系統(tǒng)設(shè)備觸發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備控制，則填入控制結(jié)束條件并將關(guān)聯(lián)設(shè)備填入結(jié)束條件中，將控制設(shè)備的控制點和控制狀態(tài)下發(fā)至采集點，進一步判斷是否滿足觸發(fā)條件； 如果不滿足觸發(fā)條件，則等待，直至滿足觸發(fā)條件；如果滿足觸發(fā)條件，則下發(fā)啟動命令至采集點，并進一步判斷控制命令是否進行完畢；如果超過預(yù)定時間觸發(fā)條件還不滿足，則判斷為控制失敗，恢復(fù)關(guān)聯(lián)設(shè)備的控制狀態(tài)； 如果控制命令未執(zhí)行完畢，則等待，直至控制命令執(zhí)行完畢；如果控制命令執(zhí)行完畢，則恢復(fù)關(guān)聯(lián)設(shè)備的控制狀態(tài)，下發(fā)關(guān)聯(lián)設(shè)備恢復(fù)控制命令并結(jié)束。
【文檔編號】G05B19/418GK103455000SQ201310376118
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】馬發(fā)勇, 蔣國棟, 孫頔, 李曉蕾, 陳清山, 溫昭琦 申請人:北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司