[發明專利]一種工業控制任務分布式部署方法及系統

有效

• 申請號: 202211068566.9
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115134243B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王健全;馬彰超;向成峰;孫雷;李衛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L41/0826
• 分類號: H04L41/0826;H04L41/083;H04L67/10;H04L67/60;G05B19/418
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種工業控制任務分布式部署方法，其特征在于，包括：

S101，通過在多節點組成的工業控制網絡中引入調度器，調度器獲取PLC計算任務，并對任務進行拆分；

S102，若拆分后，存在可調度的任務，則獲取各個節點的性能參數；其中，節點為計算節點；

S103，根據獲取到的各個節點的性能參數，以任務部署的總成本最小為優化目標，確定最優調度方案；其中，總成本由節點的計算成本和時延產生的通信成本確定；

S104，依據得到的最優調度方案向各個節點下發可調度的任務；

其中，任務部署的總成本表示為：

其中，代表節點在計算任務負載下的計算成本，代表計算任務負載部署在節點處由于存在時延而產生的通信成本，為節點的總數；

其中，若節點為線性節點，節點的計算成本為；其中，為比例系數；

若節點為非線性節點，節點的計算成本為；其中，表示非線性度；其中，對于所有節點，節點的通信成本為；其中，表示節點到終端或工業現場的時延值；

其中，任務與負載的計算方式為總指令條數*CPU占用率/程序執行時間，或程序CPU指令數/10ms，或64位的x86架構下程序大小/5Byte/10ms。

2.根據權利要求1所述的工業控制任務分布式部署方法，其特征在于，所述調度器獲取PLC計算任務，并對任務進行拆分包括：

調度器獲取PLC計算任務，并根據任務的內容對獲取到的任務進行拆分，形成不可調度的任務列表和可調度的任務列表；其中，

不可調度的任務列表為：

TASK1:ID1

TASK2:ID2

……

其中，TASK1:ID1表示任務1在ID1上運行，ID1表示設備1的編號；TASK2:ID2表示任務2在ID2上運行，ID2表示設備2的編號；

可調度的任務列表為：

TASKx{FB1,FB2,FB3…}:Bx

TASKy{FB1,FB2,FB3…}:By

……

其中，TASKx、TASKy分別表示任務x、任務y；FB1、FB2、FB3分別表示任務中能被拆分出的第1、2、3個最小單位，即：子任務；Bx、By分別表示任務x、任務y中所有FB的負載之和。

3.根據權利要求1所述的工業控制任務分布式部署方法，其特征在于，在調度器獲取PLC計算任務，并對任務進行拆分之后，所述方法還包括：

若拆分后，不存在可調度的任務，則向設備對應的節點下發不可調度的任務。

4.根據權利要求1所述的工業控制任務分布式部署方法，其特征在于，所述獲取各個節點的性能參數包括：

調度器向所有節點所在的網段廣播調度請求，獲取各節點的性能參數信息；其中，所述節點的性能參數信息包括：節點的CPU主頻、CPU核心數或線程數、儲存容量、內存大小以及該節點到工業現場的通信時延。

5.根據權利要求1所述的工業控制任務分布式部署方法，其特征在于，在根據獲取到的各個節點的性能參數，以任務部署的總成本最小為優化目標，確定最優調度方案之前，所述方法還包括：

調度器根據獲取到的各個節點的性能參數，判斷可用的節點的數目；

若沒有可用的節點，則報錯或顯示警告；

若僅有一個可用的節點，則直接向該節點下發所有任務；

若可用的節點數≥2，則執行S103。

6.一種工業控制任務分布式部署系統，其特征在于，包括：節點和在多節點組成的工業控制網絡中引入的調度器；其中，所述調度器包括：

任務獲取模塊，用于獲取PLC計算任務，并對任務進行拆分；

參數獲取模塊，用于若拆分后，存在可調度的任務，則獲取各個節點的性能參數；其中，節點為計算節點；

方案確定模塊，用于根據獲取到的各個節點的性能參數，以任務部署的總成本最小為優化目標，確定最優調度方案；其中，總成本由節點的計算成本和時延產生的通信成本確定；

任務下發模塊，用于依據得到的最優調度方案向各個節點下發可調度的任務；

其中，任務部署的總成本表示為：

其中，代表節點在計算任務負載下的計算成本，代表計算任務負載部署在節點處由于存在時延而產生的通信成本，為節點的總數；

其中，若節點為線性節點，節點的計算成本為；其中，為比例系數；

若節點為非線性節點，節點的計算成本為；其中，表示非線性度；其中，對于所有節點，節點的通信成本為；其中，表示節點到終端或工業現場的時延值；

其中，任務與負載的計算方式為總指令條數*CPU占用率/程序執行時間，或程序CPU指令數/10ms，或64位的x86架構下程序大小/5Byte/10ms。