[發明專利]SCADA前置處理裝置及其多通道多線程實時調度方法

有效

• 申請號: 201410059641.4
• 申請日: 2014-02-23
• 公開（公告）號: CN103885821B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 陳志文
• 申請（專利權）人: 四川艾普特信息產業有限公司
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46;G06F9/50
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數據采集與監視控制系統，尤其是一種SCADA前置處理裝置及其多通道多線程實時調度方法，該裝置所采用的數據采集、命令控制與校時處理的多通道多線程實時任務調度方法，屬于自動化測控與通信技術領域。

背景技術

SCADA(Supervisory?Control?And?Data?Acquisition)系統，即數據采集與監視控制系統。前置處理裝置作為SCADA系統數據采集和轉發的渠道和橋梁，目前被廣泛地應用于電力、通信、冶金、煤炭、油田、化工、制造、交通、環境、水利等產業型企業領域的工業自動化監測控制系統中。目前，傳統的前置處理裝置即前置機，一般采用“工控機+操作系統+SCADA軟件+數據庫”的平臺模式，實現單一的數據采集、短時存儲和向上級進行通信轉發的功能；并可根據應用的需要，組成單前置機系統、雙前置機容錯系統或雙前置機雙網絡的容錯系統。

工業控制計算機雖然在元器件、主板和裝置結構等方面標準較高，但較之硬件集成度更高的一體化前置處理裝置例如嵌入式設備，其穩定性和可靠性偏低。工業控制計算機通過安裝Windows或Linux桌面操作系統和SCADA軟件來進行前置處理，而桌面操作系統往往十分龐大，占用內存資源較大，CPU開銷也較大，安全性差，這進一步降低了其穩定性和可靠性；另外，桌面操作系統的實時性較差，這使得傳統的前置處理裝置實時性一般，運行效率也較低。

目前，國內外已有本發明類似相關裝置內容的報道，但主要限于某一專業領域某一專業應用（例如，電力行業應用的代表產品GE?Harris?的D20，ABB的RTU560）。這些設備在協議和接入設備的兼容性方面比較差，功能也比較單一，對國產自動化設備的自定義通訊處理與配置具有很強的排斥性；另外，在數據采集、命令控制和校時處理的實時響應方面，系統軟件的表現較差，往往對遠程接入計算機的硬件要求較高。

近年來，隨著通信、測控、嵌入式等新技術的發展，傳統的實現單一數據采集與轉發功能的前置處理裝置已不能滿足當前自動化技術的發展。目前，前置處理裝置有時又被稱之為站控主單元，除了承擔數據采集、轉發之外，還必須實現自動化所需的各種附加功能，例如邏輯閉鎖、判斷、WEB瀏覽、遠方整定等，對以太網的支持也越來越重要。更為重要的是，對同一個自動化項目，常常面臨不同廠商的智能設備，由于目前綜合自動化設備的標準化程度不高，即便是對于同一廠商的設備，常常需要處理不同的通訊協議，傳統的功能單一的RTU或前置處理裝置在這方面就顯得無能為力了。這迫切需要新一代的前置處理裝置具備“協議轉換”的功能，也就是常說的“網關”功能。

發明內容

為了克服現有技術功能單一以及性能、可靠性、兼容性不佳的不足，本發明提供一種SCADA前置處理裝置，以及該系統核心數據前置處理裝置所采用的多通道多線程實時調度方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：SCADA前置處理裝置，由MPC8313?CPU核心板和接口擴展板組成，其中，核心板采用嵌入式Linux實時操作系統，接口擴展板包括電源接口、指示燈接口、操作按鍵接口、鍵盤接口、LCD顯示接口、主RS485接口I、主RS485接口II、RS485地址配置接口、CAN總線接口I、CAN總線接口II、RJ45網絡接口I、RJ45網絡接口II、RS422接口I、RS422接口II、RS232接口、USB接口，所述的前置處理裝置采用主備雙通道容錯模式。

本發明的另一方案是提供SCADA前置處理裝置應用的多通道多線程實時調度方法，該方法運行于前置處理裝置運行系統（SFURunsystem），包含下列步驟：

A.通過前置處理裝置配置模塊（SFUConfig）配置前置處理裝置、網絡、連接設備與系統等的參數；

B.通過網絡設備系統運行模塊（NetworkMachine）對網絡系統內的所有連接設備和網絡進行實時管理；

C.同時，通過系統調度線程模塊（SystemScheduleThread）對各系統線程進行調度；

D.通過主備前置處理裝置（FrontUnitObj）對象模塊進行現場總線或設備的數據采集，并具體實現對現場總線或設備的命令控制和校時；

E.協議轉發器模塊（ProtocolDeliver）以多種協議兼容形式，通過以太網與所接入的上級系統進行雙向數據通信。

其中，所述的前置處理裝置運行系統（SFURunsystem）基于雙通道容錯模式，采集通道與轉發通道分離，支持多通道I/O設備通信容錯，并可實現雙前置處理裝置主備容錯和雙網絡主備容錯。