[發明專利]一種云平臺與DCS硬件隔離的虛擬儀表設備

在審

• 申請號: 201810456412.4
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN110488768A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 高新江;李傳坤;王春利;韓華偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 37247 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張慧芳<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種云平臺與DCS硬件隔離的虛擬儀表設備，一端與云平臺上的上位機通信連接，一端與DCS通信連接，包括上位機接口、與上位機連接的通信模塊、微處理器、數模轉換器、光電隔離器、模擬信號輸出端、與DCS連接的通信模塊、存儲單元和電源模塊；所述虛擬儀表設備通過上位機接口實時接收云平臺計算的虛擬數據，并傳輸至模數轉換器將其轉化為模擬信號，經過光電隔離器光電隔離后，通過模擬信號輸出端傳輸至DCS，實現光電隔離的物理隔離方式；所述DCS主動獲取虛擬儀表設備的數據，防止其它無關信息的侵入，不存在安全風險。

技術領域

本發明屬于化工裝置安全監測技術領域，特別涉及一種云平臺與DCS硬件隔離的虛擬儀表設備。

背景技術

DCS是分布式控制系統的英文縮寫（Distributed Control System），在流程工業中完成重要的基礎控制和實時生產數據采集、動態監控等功能。DCS作為新一代工業自動化過程控制設備，已經在煉油、石油化工、化工、冶金、電力、輕紡等領域中廣泛地被采用。DCS在整個流程工業的控制核心，需要長周期的安全運行。

通常DCS只進行常規的過程控制、動態監測等，不能進行大規模的數學運算處理，否則使系統負荷升高，影響系統的穩定運行。為了防止DCS被外部系統干擾，DCS通信網絡使用專用的工控網絡，通過OPC服務器與外界辦公網絡進行連接，實現數據交換。

隨著大數據分析、云平臺建設的發展，形成了一系列的基于數據挖掘的智能分析系統，例如基于數據挖掘的異常工況分析、虛擬儀表技術、過程診斷等。這些系統一般通過OPC服務器讀取DCS的運行數據，在自己搭建的云平臺上進行數據處理，得出分析結果。由于這些數據是在辦公網的云平臺計算所得，由于DCS網絡安全設置，這些分析的虛擬數據很難再通過網絡回傳給DCS系統。通常這些智能系統會在辦公網絡建立一套自己的監測系統，供他人查詢。對于需要實時監測的參數，DCS操作人員很難抽身去實時查看這些虛擬數據，導致這些數據失去時效性。外部系統可通過OPC服務器的寫入功能，進行DCS內部數據修改，一般情況下，只有APC（先進控制系統）等不聯網的控制系統可以進行DCS數據讀寫。為了防止病毒軟件侵入DCS控制系統，進行數據的肆意修改，其它外網系統一般不允許使用OPC服務器的寫入權限。

針對基于大數據分析的云平臺計算的虛擬數據不方便接入DCS控制系統，操作人員很難抽身去關注這些分析數據，使這些數據產生時效性不足的情況。本專利提出了一種連接DCS與云平臺的硬件隔離的虛擬儀表設備。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種云平臺與DCS硬件隔離的虛擬儀表設備，通過硬件接口隔離，實現DCS控制網絡的外部數據回傳功能，幫助操作人員實時接收數據信息，本發明采用DCS主動獲取數據方式，防止病毒干擾或外部系統故障對DCS安全防護的沖擊，實現云平臺的復雜運算數據在DCS運行畫面的實施展示。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種云平臺與DCS硬件隔離的虛擬儀表設備，一端與云平臺上的上位機通信連接，一端與DCS通信連接，包括上位機接口、與上位機連接的通信模塊、微處理器、數模轉換器、光電隔離器、模擬信號輸出端、與DCS連接的通信模塊、存儲單元和電源模塊；所述虛擬儀表設備通過上位機接口實時接收云平臺計算的虛擬數據，并傳輸至模數轉換器將其轉化為模擬信號，經過光電隔離器光電隔離后，通過模擬信號輸出端傳輸至DCS，所述DCS主動獲取虛擬儀表設備的數據。

進一步的，所述的與上位機連接的通信模塊包括與上位機連接的RS485通信模塊、與上位機連接的INTERNET通信模塊。

進一步的，所述與上位機連接的RS485通信模塊為光電隔離模式，滿足Modbus通信協議要求，接收來自上位機的傳遞數據。

進一步的，所述的與DCS連接的通信模塊為RS485通信模塊，所述DCS設有RS485接口，虛擬儀表設備通過RS485通信模塊與DCS的RS485接口連接，進行數據傳輸。