一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法技术

本发明专利技术提供的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法，包括核心交换机，核心交换机通过以太网分别连接有控制层接入交换机和应用层接入交换机，控制层接入交换机通过以太网连接有控制器；应用层接入交换机通过以太网连接有至少一个工程师站；其中，工程师站用于编译生产数据库文件，并通过应用层接入交换机将生成的数据库文件下装到控制器；该系统连接结构简单，安装和施工方便；采用了双缓冲区设计，很好的支持了数据库在线下装操作，初始下装和在线下装采用了统一的文件格式，使得控制系统在线下装数据库操作简单可行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法
本专利技术涉及分布式控制
，具体涉及一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法。
技术介绍
分布式控制系统也称集散控制系统(DistributedControlSystem，DCS)。它是一个融合了计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术而发展起来的新型控制系统，该系统采用分散控制和集中管理相结合,具有层次化的体系结构。目前分布式控制系统已在石化、电力、冶金、生产线自动化和智能建筑等现代自动化控制系统中得到了广泛应用，满足了大型工业生产和日益复杂的过程控制要求。分布式控制系统的硬件从功能上可以分为分布式控制器和I/O卡件两部分。分布式控制器，简称控制器，是分布式控制系统的核心部件，是整个控制系统的大脑，实时采集各种输入卡件输入通道的数据，将这些数据存储在分布式控制器中的数据库中，然后按照设定的周期运算控制算法，每个周期运算完成后的将输出数据点写入到数据库中,同时写入到输出卡件对应的输出通道。I/O卡件，也叫输入输出卡件，是分布式控制器与外部设备或者系统的接口，提供分布式控制器数据库数据点的输入和输出。按照数据类型可以分成模拟量卡件和数字量卡件两种；按照信号的输入输出方向可以分成输入卡件、输出卡件和输入输出卡件三种。随着现代大型工业生产自动化水平的不断提高和过程控制要求日益复杂，分布式控制系统得控制策略也越来越复杂，为了提高控制系统的控制品质和适应新的控制工艺要求，经常需要在线修改控制器中的数据库配置，例如添加、删除和修改数据库的数据点。控制器的数据库是控制器控制算法正确运行的关键，在线修改数据库必须保证对正在运行的生产和控制不会造成影响。如果因为数据库的修改导致生产中断，数据点数值非计划改变造成生产事故，其损失将是不可估量的。所以一个完美的数据库下装结构及方法是分布式控制系统的一项重要技术。目前各个分布式控制系统数据库下装操作复杂，执行条件要求苛刻，下装操作耗时长，稳定性差，有的甚至不支持在线修改和下装数据库。在此基础上，提出一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构及方法，解决了现有的各个分布式控制系统数据库下装操作复杂，执行条件要求苛刻，下装操作耗时长，稳定性差的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，包括核心交换机，核心交换机分别连接有控制层接入交换机和应用层接入交换机，控制层接入交换机连接有至少一个过程控制站；应用层接入交换机连接有至少一个工程师站；其中，工程师站用于编译生产数据库文件，并通过应用层接入交换机将生成的数据库文件下装到过程控制站。优选地，过程控制站包括控制器，所述控制器分别连接有网络模块、存储模块和非易失性存储器；其中，所述网络模块用于实现控制器和工程师站之间的数据交换；所述存储模块为控制器的内存；所述非易失性存储器用于支持控制器运行的持久化FLASH存储器。优选地，存储模块从低地址空间L到高地址空间H依次划分为六个功能区，第一个功能区为保留区；第二个功能区为应用区；第三个功能区为数据交换区；第四个功能区为第一数据库区；第五个功能区为第二数据库区；第六个功能区为错误处理及报告区。优选地，所述核心交换机通过以太网分别连接有控制层接入交换机和应用层接入交换机。优选地，控制层接入交换机通过以太网连接过程控制站；应用层接入交换机通过以太网连接工程师站。一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装方法，基于所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，包括以下步骤：步骤1，对过程控制站中的参数进行自定义，其中，设定下装标志为Flag1，当Flag1＝0时，表示控制器处于初始状态，且执行的是数据库初始下装；当Flag1＝1时表示控制器处于在线运行状态，且执行的是数据库在线下装；设定切换标志为Flag2，当Flag2＝0时，表示不需要执行数据库切换操作，当Flag2＝1时，表示需要执行数据库切换操作；步骤2，对过程控制站进行初始化上电，之后对过程控制站进行分区处理，且将核心交换机赋值为0，完成后过程控制站以设定的广播周期将下装标志Flag1发送给工程师站；步骤3，工程师站实时接收来下装标志Flag1，并判断Flag1的值，接着工程师站将编译生成的数据库文件发送到过程控制站；步骤4，过程控制站通过下装操作装载该数据库文件，进而建立过程控制站运行的实时数据库。优选地，在步骤1中，对过程控制站中的参数进行自定义，具体的方法是：在数据交换区中自定义三个指针，分别为P1、P2和Pa，其中，将P1指向第一数据库区，P2指向第二数据库区,Pa表示当前工作的数据库文件存储区，指向P1或者指向P2。优选地，步骤4中，下装操作包括初始下装和在线下装，其中，当Flag1＝0时，下装操作为初始下装；当Flag1＝1时，下装操作为在线下装。优选地，步骤4中，初始下装的具体方法是：控制器将接收到的数据库文件分别写入第一数据库区和第二数据库区，并且分别从第一数据库区和第二数据库区的起始地址开始，按照字节顺序依次写入数据库文件，然后给Pa赋值1,表示当前活动的数据库为第一数据库区，同时给Flag1赋值1，表示初始下装完成；在线下装的具体方法是：对Pa的值进行判断：当Pa＝1时，表示当前工作的数据库是第一数据库区，控制器将接收到数据库文件写入到第二数据库区；然后，当数据库文件写入完成后，工程师站向控制器发送命令，将切换标志Flag2赋值为1；控制器在每个运算周期的运算任务执行完成后，判断切换标志Flag2的赋值，当Flag2＝1，表示切换，控制器赋值Pa＝2，表示下个运算周期控制器将自动使用第二数据库区进行计算；当Flag2＝0时,表示不切换，下个运算周期控制器继续使用第一数据库区进行计算；当Pa＝2时，表示当前工作的是第二数据库区，工控制器将接收到的数据库文件写入到第一数据库区；然后，当数据库文件写入完成后，工程师站向控制器发送命令，将切换标志Flag2赋值为1；当Flag2＝1，表示切换，控制器执行切换操作；控制器赋值Pa＝1，表示下个运算周期控制器将自动使用第一数据库区进行计算；当Flag2＝0时,表示不切换，下个运算周期控制器继续使用第二数据库区进行计算。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，该系统连接结构简单，安装和施工方便；系统的配置灵活，过程控制站和工程师站可以根据需要随时添加和删除。本专利技术提供的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装方法，通过工程师站编译的数据库文件结构紧凑，占用的存储空间小，显著的降低了对控制器存储资源的消耗；同时采用了双缓冲区设计，很好的支持了数据库在线下装操作，初始下装和在线下装采用了统一的文件格式，使得控制系统在线下装数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，包括核心交换机(S1)，核心交换机(S1)分别连接有控制层接入交换机(S2)和应用层接入交换机(S3)，控制层接入交换机(S2)连接有过程控制站；应用层接入交换机(S3)连接有至少一个工程师站；其中，工程师站用于编译生产数据库文件，并通过应用层接入交换机(S3)将生成的数据库文件下装到过程控制站。/n

【技术特征摘要】
20200824 CN 20201085952371.一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，包括核心交换机(S1)，核心交换机(S1)分别连接有控制层接入交换机(S2)和应用层接入交换机(S3)，控制层接入交换机(S2)连接有过程控制站；应用层接入交换机(S3)连接有至少一个工程师站；其中，工程师站用于编译生产数据库文件，并通过应用层接入交换机(S3)将生成的数据库文件下装到过程控制站。


2.根据权利要求1所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，过程控制站包括控制器(CU)，所述控制器(CU)分别连接有网络模块(N)、存储模块(M)和非易失性存储器(Q)；其中，所述网络模块(N)用于实现控制器和工程师站之间的数据交换；所述存储模块(M)为控制器(CU)的内存；所述非易失性存储器(Q)用于支持控制器运行的持久化FLASH存储器。


3.根据权利要求2所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，存储模块(M)从低地址空间L到高地址空间H依次划分为六个功能区，第一个功能区为保留区(RE)；第二个功能区为应用区(AP)；第三个功能区为数据交换区(DE)；第四个功能区为第一数据库区(DB1)；第五个功能区为第二数据库区(DB2)；第六个功能区为错误处理及报告区(ER)。


4.根据权利要求1所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，所述核心交换机(S1)通过以太网分别连接有控制层接入交换机(S2)和应用层接入交换机(S3)。


5.根据权利要求1所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，其特征在于，控制层接入交换机(S2)通过以太网连接过程控制站；应用层接入交换机(S3)通过以太网连接工程师站。


6.一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装方法，其特征在于，基于权利要求1-5中任一项所述的一种基于双缓冲区的分布式控制器数据库下装结构，包括以下步骤：
步骤1，对过程控制站中的参数进行自定义，其中，设定下装标志为Flag1，当Flag1＝0时，表示控制器处于初始状态，且执行的是数据库初始下装；当Flag1＝1时表示控制器处于在线运行状态，且执行的是数据库在线下装；
设定切换标志为Flag2，当Flag2＝0时，表示不需要执行数据库切换操作，当Flag2＝1时，表示需要执行数据库切换操作；
步骤2，对过程控制站进行初始化上电，之后对过程控制站进行分区处理，且将核心交换机(S1)赋值为0，完成后过程控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓博，高海东，高少华，王宾，马乐，崔逸群，高龙军，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61