实现dcs系统中对等通信的控制器、操作站、设备及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及DCS系统（Dis化ibutedCon化〇1System,分布式控制系统），具体地， 设及一种用于实现DCS系统中对等通信的控制器、操作站、设备及方法。
【背景技术】
[0002] DCS系统中，系统网是实现监控级与控制级之间通信的网络，一般采用工业W太 网，系统网络上一般至少有两类站点:过程控制站和操作员站;过程控制站实现对现场数据 的采集、运算W及控制，操作员站实现对现场数据的监视、操作和管理。过程控制站和操作 员站之间相互通信完成数据交互，它们之间的通信一般有两种模式:C/S模式、P-P模式(对 等通?目）。
[0003]系统网各节点的通信采用C/S模式的情况是：由两台冗余数据服务器与控制站进 行实时通信，所有操作站都会向两台服务器请求数据。运种模式一般可W完成大规模DCS系 统的操作站和控制站的之间的数据通信，通信效率较高。但是运种结构的最大问题是:充当 数据服务器的两台服务器成为事实上的数据网关，成为系统可靠性的瓶颈，因此，一方面服 务器的某种故障会造成整个系统通信失效的情况(包括服务器硬件采用通用的商业服务器 W及采用微软Server操作系统的不稳定性W及不可控性），造成整个DCS系统擁痕，系统的 可靠性很低，很难满足工业控制系统对可靠性的需求;另一方面，在服务器的数据转发过程 中，实时性大大降低，每次数据交换需要通过服务器中转两次，对于工业控制而言常常不能 满足。
[0004] 传统的P-P结构系统是把操作站与控制器看作通讯的发起和响应方，操作站为了 保证来自操作员的任何数据需求，因此把有可能需要的数据均向控制器进行请求，并且每 台操作站均需要获得控制器的数据，需要与其进行通信。因此传统的P-P模式从表象上看， 确实实现了控制器与操作站之间的数据直接交换，但是存在几个问题：当系统规模变大时， 其通信效率变得低下，数据更新缓慢；由于各个站点均需要通信，网络负荷变得很大，造成 系统不稳定因素，W及通讯的实时性不高，数据延迟大的问题；另外，运种通信模式对控制 器的网络性能要求极高，一般的嵌入式的控制器性能难W满足要求，只好配置高档的处理 器忍片，造成系统成本急剧增大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于实现DCS系统中对等通信的控制器、操作站、设备及 方法，其能够实现大规模DCS系统中，多个操作站与多个控制器之间确定性、实时性、高效率 的对等通讯。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种用于实现DCS系统中对等通信的控制器，所述 控制器被配置成:接收来自操作站的数据传输请求;基于所述数据传输请求，确定用于与所 述操作站的当前操作页面进行数据传输的页面通讯管道；W及经由所述页面通讯管道与所 述操作站进行数据传输。
[0007]相应地，本发明还提供一种用于实现DCS系统中对等通信的操作站，所述操作站被 配置成：向控制器申请操作站通讯管道;根据当前操作页面的数据大小与当前申请的操作 站通讯管道来申请页面通讯管道；W及经由所述页面通讯管道与所述控制器进行数据传 输。
[000引相应地，本发明还提供一种用于实现DCS系统中对等通信的设备，该设备包括:上 述的控制器，W及上述的操作站。
[0009]相应地，本发明还提供一种用于实现DCS系统中对等通信的方法，所述方法包括： 接收来自所述操作站的数据传输请求;基于所述数据传输请求，确定用于与所述操作站的 当前操作页面进行数据传输的页面通讯管道；W及经由所述页面通讯管道与所述操作站进 行数据传输。
[0010]相应地，本发明还提供一种用于实现DCS系统中对等通信的方法，所述方法包括： 向控制器申请操作站通讯管道;根据当前操作页面的数据大小与当前申请的操作站通讯管 道来申请页面通讯管道；W及经由所述页面通讯管道与所述控制器进行数据传输。
[0011] 通过上述技术方案，采用页面通讯管道进行数据传输，各操作站通讯管道及操作 站通讯管道上的页面通讯管道之间相互独立，互不影响。通讯量的合理使得控制器性能得 到保证，从而达到了满足大规模DCS系统的高效、高速P-P通讯要求。
[0012] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0014]图1示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的控制器的操作站通讯管 道划分示意图；
[0015]图2示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的控制器的页面通讯管道 与数据区的映射关系；
[0016]图3示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的操作站和控制器之间的 通信示意图；
[0017]图4示出了操作站当前操作页面的变量表生成过程。
【具体实施方式】
[0018] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0019]本发明提供一种用于实现DCS系统中对等通信的设备，该设备包括：用于实现DCS 系统中对等通信的控制器和操作站。
[0020] 其中，所述控制器被配置成:接收来自操作站的数据传输请求;基于所述数据传输 请求，确定用于与所述操作站的当前操作页面进行数据传输的页面通讯管道；W及经由所 述页面通讯管道与所述操作站进行数据传输。
[0021] 在控制器中可W包括多个操作站通讯管道，每个操作站通讯管道可W包括多个页 面通讯管道。多个页面通讯管道中可W具有多个大页面通讯管道和多个小页面通讯管道， 其中多个大页面通讯管道中的每一者的通信点多于多个小页面通讯管道中的每一者的通 信点。
[0022] 在一实施方式中，控制器中可W包括16个操作站通讯管道，每个操作站通讯管道 包括3个大页面通讯管道和20个小页面通讯管道。其中，大页面通讯管道可W包括1000个通 信点，小页面通讯管道可W包括300个通信点。每个页面通讯管道之间相互独立，没有任何 禪合关系，从而增强了系统通信的可靠性，且每个页面通讯管道可W重复使用，但是在同一 时刻，最多被操作站的一个操作页面所使用。
[0023]图1示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的控制器的操作站通讯管 道划分示意图。如图1所示，操作站通讯管道的左侧是对操作站的访问接口，用于响应来自 操作站的数据通信请求，操作站通讯管道的右侧与控制器的数据区链接，操作站通讯管道 与数据区之间可W是映射关系，使得操作站对操作站通讯管道的访问本质上是对数据区的 直接访问，而并不需要中间数据代理层，进而增加了数据访问速度。
[0024]图2示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的控制器的页面通讯管道 与数据区的映射关系。如图2所示，每个页面通讯管道均可通过数据地址指针访问到全部的 数据区内容。
[0025]图3示出了本发明提供的用于实现DCS系统中对等通信的操作站和控制器之间的 通信示意图。如图3所示，当操作站需要与进行控制器通讯时，先向控制器申请操作站通讯 管道，控制器响应于操作站发送的申请操作站通讯管道的请求来确定用于与所述操作站的 当前操作页面进行数据传输的操作站通讯管道，操作站根据操作页面的数据大小W及所确 定的操作站通讯管道申请页面通讯管道（即，申请大页面通讯管道还是申请小页面通讯管 道），当操作站进行操作页面切换时，向操作站通讯管道发送通信数据请求，通过操作站通 讯管道从控制器的数据区读取数据或者向数据区写入新的数据。因为每个页面通讯管道的 点数是有限的，通信过程中资源消耗比较小，且通信速度比较快。
[0026]具体地，操作站与控制器的数据通信的具体工作原理为:操作站响应于所打开的 操作页面，读取当前操作页面的ID，判断前操作页面的ID是否处于通讯列表中。在当前操作 页面的ID号处于通讯列表中的情况下，向控制器发送当前操作页面的ID号。控制器接收来 自操作站的ID号，并根据ID号为操作站分配操作站通讯管道及页面通讯管道，页面通讯管 道访问与相应于该ID号的数据，W实现操作站与控制器的数据通信。优选地，操作站通讯管 道可W使用操作页面的ID号进行编号，控制器接收来自操作站的ID号后，可W直接根据该 ID号查找相应地操作站通讯管道。
[0027]在当前操作页面的ID号不处于通讯列表中的情况下，操作站首先生成变量表，该 变量表为当前操作页面的数据点项名、数据类型及数据点的地址指针的对应表，并将当前 操作页面的ID号与变量表发送至控制器W申请操作站通讯管道及页面通讯管道。控制器接 收来自操作站的当前操作页面的ID号和变量表，根据当前操作页面的ID号为操作站分配操 作站通讯管道，并根据变量表及所分配的操作站通讯管道为操作站分配页面通讯管道，页 面通讯管道根据变量表中的数据地址指针访问控制器的数据区，W读取数据区中相应的数 据或向相应的数据区写入数据，进而实现操作站与控制器的数据通信。
[0028]其中，在操作站向控制器发送数据通信请求W后，如果控制器中当前没有空闲的 操作站通讯管道，则控制器向操作站发送通信失败信息。
[0029]此外，操