[發(fā)明專利]多任務(wù)實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210588017.4
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103019125A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;楊衛(wèi)民;王榮興;董勝剛
• 申請（專利權(quán)）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，具體涉及到實時控制系統(tǒng)中過程數(shù)據(jù)的記錄，并對該數(shù)據(jù)記錄進行離線數(shù)據(jù)分析的實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，實時控制系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程控制的“大腦”，在能源、石化、汽車等工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)生產(chǎn)過程自動化必不可少的智能控制系統(tǒng)設(shè)備。

實時數(shù)據(jù)處理器是實時控制系統(tǒng)的核心部分，無論是DCS(Distributed?Control?System集散控制系統(tǒng))、PLC（Programmable?Logic?Controller可編程邏輯控制器）、FCS(Fidlebus?Control?System現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）或其它智能設(shè)備，實時數(shù)據(jù)處理器均擔(dān)負著現(xiàn)場設(shè)備信號輸入（Input）采集、控制運算、設(shè)備控制信號輸出（Output）乃至采用通信方式將過程數(shù)據(jù)傳送到HMI(Human?Machine?Interface，即就地監(jiān)視設(shè)備）或SCADA（Supervisory?Control?And?Data?Acquisition，即中央監(jiān)控系統(tǒng))的作用。

實時數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部控制任務(wù)時常采用多任務(wù)機制來滿足多個被控對象不同的實時性控制要求。通常情況下，實時數(shù)據(jù)處理器將輸入/輸出變量以及內(nèi)部運算過程中的重要過程參數(shù)通過通信方式傳遞到HMI或SCADA的數(shù)據(jù)庫進行保存和分析，但由于實時控制系統(tǒng)中過程實時數(shù)據(jù)快速變化的特性以及通信響應(yīng)的延遲，導(dǎo)致HMI和SCADA不能完整獲得過程實時數(shù)據(jù)，同時，很多應(yīng)用場合無法采用HMI或SCADA對實時數(shù)據(jù)處理器進行監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器進行本機記錄數(shù)據(jù)，該記錄可以被事后獲取，使用單獨的用于數(shù)據(jù)分析的實時數(shù)據(jù)處理器進行離線的數(shù)據(jù)回放和重演，不影響控制系統(tǒng)的正常運行。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

多任務(wù)實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，設(shè)有在現(xiàn)場實時采集數(shù)據(jù)的控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器，其特征在于，還單獨設(shè)有一用作離線分析的實時數(shù)據(jù)處理器，所述控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器中設(shè)有過程數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)。

離線分析數(shù)據(jù)處理器和控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器為相同型號，避免硬件系統(tǒng)變化對數(shù)據(jù)分析的影響。

上述多任務(wù)實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析的方法，其特征在于：

設(shè)置有現(xiàn)場實時采集數(shù)據(jù)的控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器以及單獨用作數(shù)據(jù)分析的離線分析數(shù)據(jù)處理器，所述離線分析數(shù)據(jù)處理器通過拷貝或下載的方式與控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)通信；

所述控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器設(shè)有過程數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)，并在控制任務(wù)執(zhí)行的控制程序中設(shè)有數(shù)據(jù)記錄開關(guān)變量，所述數(shù)據(jù)記錄開關(guān)變量由用戶即時觸發(fā)或通過預(yù)設(shè)的程序觸發(fā)，數(shù)據(jù)記錄過程中同時記錄時間標簽，在離線分析數(shù)據(jù)處理器中進行事故追憶時，從所述過程數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)中導(dǎo)入相應(yīng)時刻的過程數(shù)據(jù)，在離線分析數(shù)據(jù)處理器中進行數(shù)據(jù)分析。

進一步地，所述控制程序還設(shè)置有數(shù)據(jù)回放開關(guān)變量；

在離線分析數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)分析時，將控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器中存儲的過程數(shù)據(jù)以及相應(yīng)控制任務(wù)的控制程序?qū)腚x線分析數(shù)據(jù)處理器中，運行導(dǎo)入的控制程序，用戶將數(shù)據(jù)回放開關(guān)變量置位，指定回放時刻，載入對應(yīng)的過程數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，對指定時刻的過程數(shù)據(jù)進行回放和重演，通過編程調(diào)試軟件觀察數(shù)據(jù)的變化，進行事故分析。

所述過程數(shù)據(jù)包括直接變量和中間變量，所述直接變量為從控制現(xiàn)場采集的輸入變量以及向控制現(xiàn)場輸出的控制信號變量，所述中間變量為控制任務(wù)產(chǎn)生的中間計算結(jié)果。

在數(shù)據(jù)處理器中，每個控制任務(wù)在一個控制周期內(nèi)的執(zhí)行步驟為掃描輸入變量、執(zhí)行控制程序、更新輸出變量，當數(shù)據(jù)記錄開關(guān)變量被觸發(fā)后，每個任務(wù)周期執(zhí)行完更新輸出變量后，則執(zhí)行過程數(shù)據(jù)記錄的操作。

在離線分析數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)回放時，如控制程序的數(shù)據(jù)記錄開關(guān)變量和數(shù)據(jù)回放開關(guān)變量同時被置位，過程數(shù)據(jù)記錄功能將被屏蔽。

所述過程數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)中，過程數(shù)據(jù)記錄文件的存儲采用了循環(huán)隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)被占滿后，最早的過程記錄文件將被新記錄文件覆蓋。

所述控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理器的過程數(shù)據(jù)記錄存儲器采用外存盤，記錄數(shù)據(jù)時，通過內(nèi)存拷貝的方式，復(fù)制實時數(shù)據(jù)處理器的變量數(shù)據(jù)區(qū)和變量狀態(tài)區(qū)到外存盤的過程數(shù)據(jù)記錄存儲區(qū)。

本發(fā)明的有益效果：

1)數(shù)據(jù)記錄功能開關(guān)由用戶直接出發(fā)或設(shè)置程序觸發(fā)，保障用戶能夠?qū)崟r采集到關(guān)心時刻或關(guān)鍵時刻的數(shù)據(jù)；