基于跨硬件平台的工业过程自动化软件开发系统专利

菏泽炫佑科技

基于跨硬件平台的工业过程自动化软件开发系统专利

技术领域：

本发明涉及一种跨硬件平台工业过程自动化软件开发系统，属于工业系统计算机自动控制技术。

背景技术：

过程自动化系统广泛应用于电力、石化、冶金等各种工业过程控制领域。 它们在工业生产过程中发挥了重要作用，成为生产过程安全、稳定、自动化运行不可或缺的工具。 以DCS或PLC为代表的过程自动化系统是多级计算机系统，通常由过程控制级和过程监视级组成，并以通信网络为纽带。 过程控制层主要包括下层DPU控制器和IO卡； 过程监控层是位于监控中心的上层SCADA系统。 ·过程自动化系统包括硬件和软件。 过程自动化系统的开发工具软件一般以数据库为介质，按照定义的数据结构组织、存储和管理数据，并为其他上层应用（如网络配置、IO设备配置、控制逻辑配置等）提供支持。 ，屏幕组）。 状态等）提供统一的接口和服务。 目前，国际上还没有过程自动化系统数据模型的统一标准。 不同厂家的软件工具无论是数据库平台还是数据库组织形式都存在巨大差异。 因此，目前各种PLC或DCS的开发工具软件都是与厂家的硬件系统设备捆绑在一起的，即某个厂家的PLC或DCS的开发工具软件只能在该厂家提供的硬件上使用。 对于使用多台PLC和DCS的用户来说，需要投入大量的人力和财力来掌握多台PLC和DCS的硬件和软件。 同时，硬件设备的封闭性严重制约了一些高科技开发工具软件的推广应用。 因此，设计一款跨硬件平台的DCS和PLC的软件开发工具，对于缓解硬件设备对自动化软件开发工具厂商发展的制约基于跨硬件平台的工业过程自动化软件开发系统专利，提高整个过程自动化行业的开放性具有重要意义。

发明内容

为了解决过程自动化系统厂商之间软件开发工具不兼容的问题，本发明提出了一种跨硬件平台的过程自动化软件开发系统，实现了与各厂商自动化系统的硬件平台的兼容，减少了用户的开发成本。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是

一种跨硬件平台的过程自动化软件开发系统，包括客户端和服务器，其特征在于，服务器实现对各个自动化系统软件开发工具的数据库的访问并进行操作。 接收客户发送的业务操作消息并响应该消息并进行相应的业务逻辑处理； 客户端通过图形界面实现相应的人机交互操作，向指定的服务器发送相应的操作指令，并接收服务器返回的操作结果。 前述的跨硬件平台的流程自动化软件开发系统，其特征在于，服务器包括数据源层、数据持久层和业务逻辑层。 数据源层是指各厂家、各平台的工业控制、监控软件。 变量数据库； 数据持久层是系统的核心，用于集成异构数据库数据。 数据持久层是数据源层和业务逻辑表示层之间的纽带； 业务逻辑层根据相应的消息指令，从数据持久层获取相应的数据，对数据进行相应的业务逻辑操作，*后将操作结果发送给客户端。 前述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，客户端是整个系统的表示层，采用多种人机交互方式，响应各种用户操作，并采用进程间通信机制来集成各种向相应的服务器发送操作消息，并接收服务器的操作处理结果。 前述的跨硬件平台过程自动化软件开发系统，其特征在于，所述变量数据库采用通用的DB2商业数据库，或者采用各厂家定制的数据模型文件。 前述跨硬件平台的流程自动化软件开发系统，其特征在于，业务逻辑层包括业务逻辑处理和流程间通信接口两个模块。

业务逻辑处理模块是预定义的各种数据操作。 用于接收进程间通信接口发送来的操作命令，对内存数据库中相应的数据进行逻辑处理和操作，并将操作结果返回给进程通信接口。 ;

进程间通信接口用于接收人机交互进程发出的数据库操作请求，转发给业务逻辑处理模块，并将业务逻辑处理模块返回的操作结果发送给人机交互接口对应的客户端。 前述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，所述数据持久层包括异构数据库访问接口和内存数据库两个模块。

异构数据库访问接口用于接收来自内存数据库的异构数据库操作请求并发送给目的数据库执行，并将结果返回给内存数据库；

内存数据库响应业务逻辑处理模块发送的数据操作请求，同时转发给异构数据库接口。 同时接收异构数据库访问接口返回的数据库操作结果，返回给业务逻辑处理模块。 上述跨硬件平台的流程自动化软件开发系统自动化软件开发，其特征在于，进程间通信接口采用基于命名管道的进程间通信机制，基于该架构实现业务逻辑表示层与数据持久层之间的信息传递。 相互作用。 本发明的有益效果是，通过集成各种异构数据库的访问接口，采用统一的数据模型表示方法，有效消除了各厂家硬件设备对软件开发工具的限制，有利于开放的过程自动化系统。 提高性能； 本发明支持多种硬件平台，降低了用户的学习成本，节省了项目的人力、财力。 另外，本发明易于实现多人协同工作，有效提高了系统的开发和配置进度。

图1为本发明跨硬件平台的过程自动化系统的结构图。 图2是单个客户端配置多个硬件平台的示意图。 图3是多个客户端配置单个硬件平台的示意图。

具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。 本发明的整个系统结构如图一所示。该系统采用传统的C/S架构模型，客户端和服务器端使用命名管道来传递数据和消息指令。 客户端主要是系统的表示层。 用户通过在客户端进行相应配置即可连接到相应的服务器。 客户端为过程自动化软件开发系统提供人机交互配置界面，接收用户操作命令并进行各种数据的图形显示。 服务器包括系统的业务逻辑处理层、数据持久层和数据源层，主要用于响应人机交互发送的各种数据处理和业务操作指令。 数据源层是各自动化系统平台自身固定的数据文件。 数据持久层由异构数据访问接口和内存数据库两部分组成。 异构数据访问接口采用统一的数据模型表示方法将各种异构数据库中的数据映射到内存数据库。 作为业务逻辑层，只需根据预定义的数据表示模型对内存数据库进行相应的操作，从而实现对原有异构数据库的相应更新。 因此，当增加新的异​​构数据源时，只需集成新数据源的访问接口即可，无需更改业务逻辑层即可实现新数据源的集成操作。 业务逻辑层由业务逻辑处理模块和进程间通信接口组成。 进程间通信接口基于多线程的命名管道服务器，实时监听管道中的数据，接收各个客户端发送的操作和请求指令，并将操作请求消息发送到命名管道的消息队列中。业务逻辑处理模块。

业务逻辑处理模块利用消息队列的先进先出机制从内存数据中获取相应的数据，执行相应的业务逻辑操作，并将操作结果通过进程间发送给相应的客户端通讯接口。 在多人协同工作模式下，这种消息队列模式有效避免了并发数据库操作，从而提高了系统的可靠性。 由于各个厂家的软件开发工具使用不同的文件格式来定义数据变量、网络结构、IO设备、SCADA接口等，本系统在内存数据库中建立统一的数据模型表示方法来描述上述对象，从而无需差异性，从而大大提高了系统的可扩展性和开放性。 各个厂家的软件开发工具使用的数据库不同，对象模型的数据表示方法也不同。 因此，本系统异构数据库集成访问接口主要用于将多种不同格式的数据源转换为标准模型格式的单一数据源，以实现与各种自动化系统硬件平台的兼容。 如图2所示，描述了单个客户端到多个硬件平台的配置结构图。 客户端上运行着各种配置配置界面流程。 每个进程充当一个命名管道客户端。 在启动配置界面之前，用户可以预先指定任何命名管道服务器的地址以连接到当前网络。 所有自动化系统平台。 在配置界面中，用户可以图形化方式修改相应的配置数据。 交互界面还可以根据用户的需要，以图形方式有效地显示内存数据库中的数据模型。

服务器循环监听客户端的连接请求，并为每个客户端连接创建一个消息监听和处理线程，以响应各种用户操作。 当用户需要连接其他硬件平台时，只需断开当前连接，重新指定其他硬件平台对应的服务器地址即可。 然后他就可以在同一个配置界面中使用相同的配置方法来操作其他硬件平台。 如图3所示，描述了单个硬件平台上多个客户端的配置结构。 命名管道服务器打开一个单独的线程来循环侦听来自客户端的每个连接请求。 对于每个连接，主进程都会打开一个独立的监听线程来响应相应客户端发送的各种指令。 即当两个客户端请求连接同一硬件平台对应的服务器时，服务器会为两个客户端创建两个独立的线程，分别负责监听和处理两个客户端的消息命令。 因此，客户端A的用户可以配置硬件平台的数据变量，客户端B可以配置同一硬件平台的控制逻辑。 两个客户端同时操作底层对象数据库，互不影响。 同时，为了避免多个线程同时操作同一份数据而造成数据混乱，服务器端引入了Mutex的互斥机制，保证对数据资源的访问互斥（即只有一个线程可以访问）*多一次）。

以上已经示出和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。 本领域技术人员应当理解，本发明并不局限于上述实施例。 以上实施例及描述仅说明了本发明的原理。 在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明还可以具有其他方面。 各种变化和修改是可能的，这些变化和修改都落入所要求保护的本发明的范围内。 本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利请求

1、一种跨硬件平台的过程自动化软件开发系统，包括客户端和服务器，其特征在于，服务器实现对各个自动化系统软件开发工具的数据库的访问并进行操作； 接收客户发送的业务操作消息，并响应该消息进行相应的业务逻辑处理； 客户端通过图形界面实现相应的人机交互操作，向指定的服务器发送相应的操作指令，并接收服务器返回的操作结果。

2.根据权利要求1所述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，所述服务器包括数据源层、数据持久层和业务逻辑层。 数据源层是指各个厂家、各个平台的工业控制、监控软件的变量数据库； 数据持久层是系统的核心，用于集成异构数据库数据。 数据持久层是数据源层和业务逻辑表示层之间的纽带； 业务逻辑层根据相应的消息指令，从数据持久层获取相应的数据，对数据进行相应的业务逻辑操作，*后将操作结果发送给客户端。

3.根据权利要求2所述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，客户端为整个系统的表现层，采用多种人机交互方式，响应用户的各种操作，并与客户端交互。 -进程通信机制用于向相应的服务器发送各种操作消息并接收服务器的操作处理结果。

4.根据权利要求2或3所述的跨硬件平台过程自动化软件开发系统，其特征在于，所述变量数据库采用通用DB2商用数据库，或者采用各厂家定制的数据模型文件。

5.根据权利要求4所述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，所述业务逻辑层包括业务逻辑处理和流程间通信接口两个模块。 业务逻辑处理模块预先定义了各种数据操作，用于接收进程间通信接口发送来的操作命令，对内存数据库中相应的数据进行逻辑处理和操作，并将操作结果返回给过程通信接口； 进程间通信接口用于接收人机交互进程发出的数据库操作请求，转发给业务逻辑处理模块，并将业务逻辑处理模块返回的操作结果发送给人机交互对应客户端的接口。

6.根据权利要求5所述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，所述数据持久层包括两个模块：异构数据库访问接口和内存数据库。 异构数据库访问接口，用于接收来自内存数据库的异构数据库操作请求并发送给目标数据库执行，并将结果返回给内存数据库； 内存数据库响应业务逻辑处理模块的数据操作请求，同时转发给异构数据库接口。 接收异构数据库访问接口返回的数据库操作结果，返回给业务逻辑处理模块。

7.根据权利要求6所述的跨硬件平台流程自动化软件开发系统，其特征在于，所述进程间通信接口采用基于命名管道的进程间通信机制，实现业务逻辑表示层和基于架构的信息交换。数据持久层之间。

全文摘要

本发明公开了一种跨硬件平台过程自动化软件开发系统，属于工业系统计算机自动控制技术。 从物理网络结构来看，系统由服务器和客户端组成； 从软件系统层次来看，系统结构包括数据源层、数据持久层、业务逻辑层、表现层。 本发明实现了与各厂家自动化系统硬件平台的兼容，降低了用户的学习成本，节省了人力、财力； 它采用基于命名管道的客户端和服务器架构模型，并且该工具支持多人协作工作模式，这有利于提高配置工作的效率。 同时，由于这种架构易于集成第三方软件开发工具，有利于整个行业的开放性和标准化发展。

文件编号 G06F9/

公布日期 2013年2月13日 申请日期 2012年10月19日 优先权日 2012年10月19日

发明人 廖焕宇、吴胜华 申请人：南京国电南子美卓控制系统有限公司

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