一种扁平式工控系统的制作方法

本实用新型涉及工业控制领域，更具体地说，涉及一种扁平式工控系统。

背景技术：

当前，工业领域普遍采用层级式(Hierarchy)网络拓扑构架，包括：设备层、信息层、控制优化层、管理决策层，如图1所示。这种结构并不是一蹴而就的，而是由整个工控行业和计算机的长期发展历史积淀所形成的标准化结构。尽管层级式构架实现了集散式信息化监测与控制，将原先繁杂、分散的人工管控方式升级为集中式计算机监控、人工决策的模式，但是庞大的层级系统仍面临着构建维护成本高、技术瓶颈高、性能局限、信息孤岛、扩展性差等问题。

传统的中控中心机房层级式构建，需要场地、软/硬件设备、SCADA/DCS软件系统、专业技术操作人员，这样初期投入与日常维护都需要一笔不小的开支，加之有些企业建设完中控中心后，长期使系统处于空闲状态，并未真正对企业运行起到很好的监管作用，无疑加重了企业的负担。

现有技术成本高体现在：现场控制器(PLC/DDC)构建、中控中心构建、软硬件购买、监控软件配置、冗余系统配备、专业技术团队组建、日常操作与维护等；技术瓶颈包括：不同厂家通讯协议独立、控制器计算能力有限、稳定性、可维护性较差；性能局限主要为：层与层之间通讯效率局限、可靠性局限、扩展局限等。

与此同时，层级构架是由微观底层(设备层)将信号逐层上送至宏观顶层(管理决策层)，顶层再将操作指令逐层下发至底层。信号经底层现场设备采集形成后，往顶层上送的每一层级都要进行数据管理和逻辑判断。当硬件设备越来越多，底层工作频率也会越来越高，这就意味着局部控制和逻辑处理也会越来越庞大，顶层汇聚的数据量级也将呈几何倍数增长。层级式构架的庞大与复杂的特点，对于大型企业尚有余力搭建此类系统，但对于中小微企业则往往心有余而力不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种易构建、成本适中、技术瓶颈低、性能高效、维护便捷的扁平式工控系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种扁平式工控系统，包括通信层、云服务层，通信层部署通信模块，云服务层部署云平台，通信层与现场设备连接，将现场设备采集的数据发送至云服务层，云服务层下发的数据通过通信层送达现场设备。

作为优选，通信模块与云平台之间通过无线通信进行连接；或者通过数据总线进行连接。

作为优选，通信模块包括无线收发模块、中继模块、智能IO模块。

作为优选，云平台上设置不同功能的模块化组件，包括APC模块、在线组态模块、性能分析模块、HMI布置模块、数据存储模块、数据查询模块、远程预警模块。

作为优选，通信模块连接有本地处置模块、数据暂存模块。

作为优选，云服务层中部署有针对用户的私有云平台，以及所有用户仅有的备用云平台。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述的扁平式工控系统，对传统的层级构架进行减负，主要仅由通讯层和云服务层两层组成，该架构将数据采集和逻辑控制处理分开，现场不再部署复杂逻辑处理单元(如：PLC、DDC等)，所有复杂逻辑处理至于云端，易构建、成本适中、技术瓶颈低、性能高效、维护便捷，让每个企业都有能力建设自己的监测与控制系统，真正实现信息化与智能化在工业领域的普及。

用户可对云端资源进行模块化选配，即选择符合自身需求的功能模块，组建该用户的移动中控系统，从而将原先繁杂的基础构建工作转变为用户直接选用云端资源，并可直接从任意远端PC、手机/Pad等便于携带的移动端获取云端服务的构架模式。

模块化+资源服务的移动中控模式，缩短了用户开发、新建、及改造项目的周期，用户选择更加灵活，最终的资源服务也更趋向于为企业量身订制，不存在多余空置的功能，则很大程度地减少了企业实施信息化、智能化建设的技术和资金阻力，尤其适合中小微规模的企业。

附图说明

图1是现有技术的层级式(Hierarchy)网络拓扑构架的示意图；

图2是本实用新型的扁平式网络拓扑构架的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步的详细说明。

本实用新型为了解决现有技术存在的建设工期长、成本高等不足，提供一种扁平式工控系统，如图2所示，包括通信层、云服务层，通信层部署通信模块，云服务层部署云平台，通信层与现场设备连接，将现场设备采集的数据发送至云服务层，云服务层下发的数据通过通信层送达现场设备。本实施例中，通信模块包括无线收发模块、中继模块、智能IO模块。

现场设备采集的数据无需通过PLC、DDC等数据采集逻辑控制模块上送至SCADA，同时现场不布置任何SCADA等监控软件和配套硬件设备，不需要搭建现场中控机房等成本投入较高的控制系统设施。而是现场设备采集的数据直接由通信层不经任何处理直接上传至云服务层，并根据用户需求，协同云服务层各功能的模块化组件执行数据的远端管理、控制、挖掘、分析等。

本实用新型中，通信层与云服务层之间可通过无线或有线介质进行信号的收取、发送，并设置有安全处置机制，提高数据上云安全，通过软硬件两个方向实现。

数据若经无线通讯，则通过动态特定的频段进行射频传输，一来独立的频段可以抵抗其它频段信号的干扰，二来动态特定的频段可以防止对信号进行解析，增加信号的保密性。

数据若经有线通讯，则通过工业级总线通讯，包括485以及其它现场总线协议的通讯。相较于以太网Ethernet/英特网Internet，工业级总线通讯可有效地预防外来攻击，使信号传输更加安全。

传输的数据进行报文加密，加密后形成一种通讯协议标准进行传输，可与其他通讯协议进行区分，确保数据交互的安全性和保密性。

本实用新型中，云平台上设置不同功能的模块化组件，包括APC模块、在线组态模块、性能分析模块、HMI布置模块、数据存储模块、数据查询模块、远程预警模块。本实施例中，移动中控系统可完成APC(Advanced Process Control，先进过程控制)云端在线优化控制调节、HMI在线组态、远程预警与故障诊断以及其它EMS和ERP等功能，如：在线员工排班、值班、交接班、调度、维护、访客记录，从而提高工作效率。

云平台上的模块化组件，均是以硬件结构进行设置，其功能实现基于现有技术的软件方法，本实用新型涉及到的所有软件方法不属于本实用新型要求保护的范围。

通信层侧重于数据的采集、中继、暂存；不包括控制/优化逻辑处理，但为了保证服务与通信的连续进行，通信层还设置了硬件冗余/通信网络冗余。

为了保证数据在任何情况下的完整上传，本实用新型中，通信模块连接有本地处置模块、数据暂存模块。

数据暂存模块使得通信层实现暂存功能，当通信层无法与云服务层进行通信时，如当网络中断或应急情况发生，将现场设备采集的数据暂存于通信层，直至通信层与云服务层实现通信，暂存的数据将续发至云服务层。

本地处置模块使能通信层实现应急处理功能，当通信层无法与云服务层进行通信或云服务层无法正常工作时，通过本地处置模块进行数据处理。

云服务层中部署有针对用户的私有云平台，以及所有用户仅有的备用云平台。云服务层冗余配置由针对用户的私有云平台和备用云平台，当私有云平台数据处理/存储出现故障(台风天气、局部断电等)中断传输时，备用云平台可暂时接管数据，切换至备用云平台进行数据处理，保证数据的连续性。

上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定。只要是依据本实用新型的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本实用新型的权利要求的范围内。