WO2011150718A1 - 一种分布式控制***的数据共享实现方法及装置 - Google Patents
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Definitions
- the data sharing processing method between distributed nodes in the DCS system can be summarized as the following symmetric configuration and the method of limiting the number of referenced total stations and timing all the referenced data:
- the reference control station and the referenced control station are marked for the data to be shared.
- the boiler temperature collected by the No. 15 control station is defined as VAR15_T, and the No. 16 control station is also The temperature of the boiler needs to be shared.
- the engineer can mark the 15 and 16 stations in the agreed format according to the agreed format, and the boiler temperature can be shared at 15 and 16 stations.
- the reference and the referenced control station mark the data packet, it must be ensured that the number of variables in the data packet is the same and the order of the variables is exactly the same.
- the symmetric configuration obtains the symmetry of the reference and the data sharing of the referenced party (that is, know each other), it also greatly improves the coupling degree between the controllers.
- the 16th station needs to refer to the 15th station collection The boiler temperature, but also the state of an on-off valve collected by station No. 10, according to the principle of symmetry, all control stations associated with station 16 must be reconfigured and downloaded into the controller.
- the coupling effect of the whole body is unacceptable or even unacceptable in actual control; moreover, in the configuration, if the data sequence contained in the data packet is reversed or the type is different, then the whole packet is The data will be discarded;
- the current DCS system is a network topology structure, and the controllers are mutually redundant. In theory, one domain can support more than 100 distributed nodes.
- the data sharing between the control stations in the existing DCS system has the following features: The number of cross-referenced control stations is large, and the data referenced between the control station and the control station is small.
- the limitation of the number of referenced total stations is complicated at complex control sites (such as nuclear power control stations); moreover, this does not consider network load,
- the practice of sending all referenced data at once is also greatly affected by the DCS system core controller program in some cases (such as when the amount of data is large).
- embodiments of the present invention provide a data sharing implementation method and apparatus for a distributed control system to implement effective data sharing in a distributed control system.
- the embodiment of the present invention provides a data sharing implementation method for a distributed control system, including: the response control station receives a data sharing request initiated by the requesting control station, and the data sharing request carries the identification information of the shared data;
- the response control station generates response feedback according to the identification information of the shared data, where the response feedback includes a shared data packet and response information;
- the response control station transmits the response feedback to the request control station to implement data sharing between the request control station and the response control station.
- the response control station generates a shared data packet according to the identification information of the shared data, including: The response control station determines, according to the identification information of the shared data, whether all data requested by the request control station is shared is included;
- a shared data packet containing the currently existing data is generated, and a second response tag information is generated, the second response tag information being used to identify that the shared data packet does not contain all data shared by the requesting control station request.
- the response control station determines, according to the identification information of the shared data, whether the requesting control station requests the shared data, including:
- the response control station searches the hash table to determine whether the hash table contains variable data that matches the identification information, and if so, determines that the request control station requests the shared data.
- the method further includes:
- the control station transmits the all response information and the shared data packet by using a last control period in one transmission period;
- the control station receives the number of control stations of the sharing request and the remaining control periods in one transmission period according to the need, and obtains the number of control stations that send the data sharing request in each remaining control period, and the remaining The data sharing request is sent to a corresponding number of control stations in each control cycle.
- the method further includes:
- the request control station determines whether a shared data packet is received within a preset time, and if not, re-initiates the data sharing request.
- a data sharing implementation device for a distributed control system comprising:
- a data sharing request receiving module configured to control the response control station to receive data requested by the control station a sharing request, where the data sharing request carries identification information of the shared data
- a response feedback generating module configured to control the response control station to generate response feedback according to the identification information of the shared data, where the response feedback includes a shared data packet and response information;
- a response feedback sending module configured to control the response control station to send the response feedback to the request control station, to implement data sharing between the request control station and the response control station.
- the response feedback generating module includes:
- a determining sub-module configured to control, according to the identification information of the shared data, whether to include all data requested by the requesting control station to be shared; if yes, triggering the first response feedback sub-module; if not, Then triggering a second response feedback sub-module;
- the first response feedback sub-module is configured to generate a shared data packet including all data that the request control station requests to share, and generate first response tag information, where the first response tag information is used to identify the shared data.
- the package contains all the data requested by the requesting control station to be shared;
- the second response feedback submodule is configured to generate a shared data packet including current presence data, and generate second response token information, where the second response token information is used to identify that the shared data packet does not include the request control
- the station requests all data shared.
- the determining submodule determines whether the hash table includes variable data that matches the identification information by controlling the response control station to search the hash table, and if yes, determining to include the request control station. Request shared data.
- the device when a control station needs to send a data sharing request to multiple control stations, and needs to send response feedback to another multiple control stations, the device further includes:
- a period obtaining module configured to control, by the control station, a sending period of sending all data sharing request and response information, and obtaining a number of control periods included in the sending period according to a control period for sending a sharing request and a certain response information ;
- a shared request sending module configured to: the number of control stations that the control station receives the sharing request according to need, and a control period remaining in one sending period, to obtain control for sending the data sharing request in each remaining control period Number of stations, and transmitting the data sharing request to a corresponding number of control stations in each of the remaining control periods;
- the response feedback sending module is configured to control the control station to utilize a transmission cycle
- the last control cycle sends all of the response information as well as the shared data packet.
- the device further includes:
- a retransmission requesting module configured to control whether the requesting control station determines whether a shared data packet is received within a preset time, and if not, re-initiate the data sharing request.
- the technical solution provided by the present invention adopts an asymmetric configuration mode, and only the control station requesting the shared data sets the identification information for the data requested to be shared, and identifies the shared data.
- the information is carried in the data sharing request initiated by the requesting control station, so that the response control station can generate the shared data packet according to the identification information of the shared data, thereby avoiding other related information when the data sharing requirement of a requesting control station changes.
- the configuration of the control station has a correspondingly coupled coupling effect, which reduces the coupling between the control stations and enables efficient data sharing in distributed control systems.
- FIG. 1 is a flow chart of a method for implementing data sharing in a distributed control system according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a schematic flowchart of generating response feedback according to the identification information of the shared data by the response control station according to an embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a schematic flowchart of a data sharing request and response feedback sending process according to an embodiment of the present invention
- FIG. 4 is a schematic structural diagram of a data sharing implementing apparatus of a distributed control system according to an embodiment of the present invention
- FIG. 5 is a schematic structural diagram of another apparatus for implementing data sharing in a distributed control system according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. 6 is a schematic structural diagram of another apparatus for implementing data sharing in a distributed control system according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. 7 is a data sharing implementation of another distributed control system according to an embodiment of the present invention. Schematic diagram of the structure. detailed description
- the method includes:
- Step 101 The response control station receives a data sharing request initiated by the control station, where the data sharing request carries the identification information of the shared data.
- Step 102 The response control station generates response feedback according to the identification information of the shared data, where the response feedback includes a shared data packet and response information.
- Step 103 The response control station sends the response feedback to the request control station to implement data sharing between the request control station and the response control station.
- the asymmetric configuration mode is adopted, and only the control station requesting the shared data sets the identification information for the data requested to be shared, and carries the identification information of the shared data to the request control station to initiate.
- the response control station can generate the shared data packet according to the identification information of the shared data, so as to avoid the configuration of other control stations associated with the control station when the data sharing requirement of the request control station changes.
- the varying coupling effects can reduce the coupling between control stations and enable efficient data sharing in distributed control systems.
- the control station No. 15 and the No. 16 control station in the DCS system are still taken as an example for description.
- the No. 16 control station needs to quote the boiler temperature collected by the No. 15 control station (assuming that the boiler temperature collected by the No. 15 control station is defined as VAR15_T), the No. 16 control station only needs to be defined for the No. 15 station during configuration.
- the boiler temperature parameter can be used as a reference mark (for example, the mark type is 15#VAR15_T, which means that the VAR15_T of the control station No. 15 is the boiler temperature), and the control station No. 15 does not need to know the control station No.
- the identity of the shared information between the control stations is the name of the variable that shares the information when the engineer configures.
- the response control station is based on the identifier of the shared data
- the information is generated by the following specific process. As shown in FIG. 2, the method includes: Step 201: The response control station acquires identification information of the shared data carried in the data sharing request.
- Step 202 The response control station determines, according to the identification information of the shared data, whether all data requested by the request control station is required to be included; if yes, proceeding to step 203; if not, proceeding to step 204;
- Step 203 Generate a shared data packet including all data that the response control station requests to share, and generate first response tag information, where the first response tag information is used to identify that the shared data packet includes the request control station request All data shared;
- Step 204 Generate a shared data packet containing the currently existing data, and generate second response tag information, where the second response tag information is used to identify that the shared data packet does not include all data shared by the requesting control station request.
- the answer control station may not exist for the requesting control station to request shared data.
- the prior art processing scheme is to discard the entire request packet.
- the response control station adopts a selection process for the data sharing request initiated by the request control station, and the so-called selection process is: if the response control station does not have some data requested to be shared, the identification information according to the shared data may be used.
- the data sharing request sent by the No. 16 control station The content includes: all information of the control station No. 15 of the control station, the identification information of the shared data, and the response tag information, wherein the response tag information is used to identify whether the shared data packet includes all data requested by the No. 16 control station. .
- the response control station may determine whether the method for requesting the shared data requested by the request control station is:
- the response control station searches the hash table, determines whether the hash table contains variable data that matches the identification information, and if so, determines that the request control station requests the shared data.
- the above control station No. 15 and the No. 16 control station are still taken as an example.
- the control station No. 15 receives the data sharing request sent by the No. 16 control station, according to the shared data carried in the data sharing request. Identification information, the data sharing information of all the 16th control stations is searched in the local hash table, and the identification of the shared data between the control stations is the variable name defined by the configuration, so as long as the variable name and the data type match, the response is answered.
- the request information if not matched, constructs a shared data virtual information to notify the requesting party, and identifies which data does not exist by sharing the virtual information. Therefore, the control information transmitted by the control station No. 15 including all the data requested by the response control station is transmitted to the control station No. 16 as: a shared data packet containing all the shared data and the identification of the shared data packet including the Requesting the control station to request the first response tag information of all the data shared; and in the case where all the data requested by the request control station is not included, the feedback information sent to the No. 16 control station is: a share containing the currently existing data The data packet, the shared data virtual information, and the second response flag information identifying that the shared data packet does not include all data requested by the requesting control station to be shared.
- the No. 16 control station receives the feedback information sent by the No. 15 control station, and judges whether the feedback information contains all the shared data according to the response mark information.
- the feedback information includes the shared data virtual information
- the No. 15 control can be obtained according to the virtual information. Shared data that does not exist in the station, so the existing shared data can be directly utilized.
- the data sharing request and response feedback sending process includes:
- Step 301 The control station determines a sending period of sending all data sharing request and response information, and obtains a number of control periods included in the sending period according to a control period for sending a sharing request and a certain response information;
- Step 302 The control station sends all the response information and the shared data packet by using a last control period in a sending period.
- Step 303 The control station receives the number of control stations that need to share the request, and the remaining control periods in one transmission period, and obtains the number of control stations that send the data sharing request in each remaining control period, and The data sharing request is sent to a corresponding number of control stations during each of the remaining control cycles.
- an embodiment that controls adaptively transmitting data sharing requests and response feedback.
- the DCS system contains more than 4 field control stations.
- the data of each field control station (such as collected temperature, pressure, etc.) may be shared by other control stations, and its own data may also share data of other control stations.
- Control Station No. 15 needs to share 30 variables of 20, 21... No. 35 for each control station, and 40, 41... Control Station No. 55 also needs to share the variables of Control Station No. 15. Therefore, for the No. 15 control station, the No. 15 control station needs to send data sharing requests to a total of 16 control stations of 20, 21 ... 35; the No. 15 control station also needs to be 40, 41 ... . ..55 control station responded with feedback.
- the control period can be understood as The scheduling period of many tasks, and the execution of each task cannot exceed the control period. When the control period is 1 second, it is definitely not allowed if all data sharing requests and response feedback take 3 seconds.
- the transmission period is the time interval between sending the data sharing request and the feedback feedback to the information shared by other control stations. Generally, the transmission period is several times larger than the control period. Assuming a control period of 1 second and a transmission period of 10 seconds, it will take 5 seconds to issue all data sharing requests and all response feedbacks, which is obviously not allowed in one control cycle. However, the transmission period is 10 seconds, that is, the task can be completed within 10 seconds, and it is not necessary to complete it once. Therefore, the transmission of the data sharing request information may be in the form of successive transmission or adaptive transmission, and the specific implementation manner
- a control station needs to request data sharing from other stations.
- the total number of stations is M (36).
- the transmission period is SendCycle (assumed to be 10 seconds), and the control period is CtrlCycyle (1 second).
- the data sharing request can adapt to the change of the total number of requesting control stations.
- the transmission is made to make the load between multiple control stations more balanced.
- the network structure of the DCS system adopts a dual-network redundancy strategy, that is, which network segment is used for transmission according to the diagnosis result of the dual network.
- the data sharing between the control stations is asymmetric, it is necessary to request the control station to actively issue a request, receive the response feedback from the response control station, and perform corresponding processing according to the result of the response feedback.
- the response feedback of the response control station may not be received, or the response feedback may not be correct.
- a retransmission request may be adopted.
- the mechanism that is, the request control station determines whether a shared data packet is received within a preset time, and if not, re-initiates the data sharing request.
- the preset time can be set by a person skilled in the art according to the actual application, and the embodiment of the present invention does not specifically limit this.
- the requesting control station requests the shared data to be unchanged within a certain period of time, if the requesting control station requests the shared data to be unchanged within a certain period of time, The requesting control station does not need to send the data sharing request to the response control station again, and the requesting control station may send the data requested by the requesting control station to the requesting control station in a manner of periodically transmitting the response feedback according to the actual application.
- the requesting control station requests the shared data to change, it is necessary to request the control station to resend the request information to the response control station.
- the setup time of the hash table mentioned in the technical solution of the embodiment of the present invention is after the configuration program is downloaded to the control station.
- the hash table has a maximum of 2
- the 10,000-point item because the field control station is a typical embedded device with limited resources, it would be unacceptable for a real-time control system if the hash table creation under the field control station platform would take hundreds of milliseconds.
- the engineering station and the field control station can be used as a whole, making full use of the powerful resources of the engineering station (PC), using the load transfer technology, and the process of generating the hash table in the time-consuming part.
- the engineering station completes the saving into a file and downloads it to the program of the field control station when it is downloaded.
- the embodiment of the present invention further provides a data sharing implementation device of the distributed control system.
- the device may specifically include:
- the data sharing request receiving module 401 is configured to control the response control station to receive the data sharing request initiated by the requesting control station, where the data sharing request carries the identification information of the shared data;
- the response feedback generating module 402 is configured to control the response control station to generate response feedback according to the identification information of the shared data, where the response feedback includes a shared data packet and response information;
- the response feedback sending module 403 is configured to control the response control station to send the response feedback to the request control station, and implement data sharing between the request control station and the response control station.
- the response feedback generating module 402 includes:
- the determining sub-module 4021 is configured to control the response control station to determine, according to the identification information of the shared data, whether to include all data requested by the requesting control station to be shared; if yes, triggering the first response feedback sub-module 4022; No, the second response feedback sub-module 4023 is triggered;
- the first response feedback sub-module 4022 is configured to generate a shared data packet including all data that the request control station requests to share, and generate first response token information, where the first response token information is used to identify the sharing
- the data packet includes all data requested by the requesting control station to be shared;
- the second response feedback sub-module 4023 is configured to generate a shared data packet that includes current presence data, and generate second response token information, where the second response token information is used to identify that the shared data packet does not include the request
- the control station requests all data shared.
- the determining sub-module determines whether the hash table includes variable data matching the identification information by controlling the response control station to search the hash table, and if yes, determining to include the request control station request Shared data.
- the device When a control station needs to send a data sharing request to a plurality of control stations, and needs to send response feedback to a plurality of other control stations, as shown in FIG. 6, the device further includes:
- the period obtaining module 404 is configured to control, by the control station, a sending period of sending all data sharing request and response information, and obtain a control period included in the sending period according to a control period for sending a sharing request and a certain response information.
- a shared request sending module 405, configured to: the number of control stations that the control station receives the sharing request according to the need, and the remaining control period in one sending period, to obtain the remaining data transmission request in each control period Number of control stations and corresponding numbers in each remaining control cycle
- the destination control station sends the data sharing request;
- the response feedback sending module is configured to control the certain control station to send all the response information and the shared data packet by using the last control cycle in one transmission cycle.
- the data sharing implementation device of another distributed control system may further include: a retransmission request module 406, configured to control the request control station to determine a preset Whether the shared data packet is received within the time, and if not, the data sharing request is re-initiated.
- a retransmission request module 406 configured to control the request control station to determine a preset Whether the shared data packet is received within the time, and if not, the data sharing request is re-initiated.
- the description is relatively simple, and the relevant parts can be referred to the description of the method embodiment.
- the device embodiments described above are merely illustrative, wherein the units described as separate components may or may not be physically separated, and the components displayed as units may or may not be physical units, ie may be located One place, or it can be distributed to multiple network elements. Some or all of the modules may be selected according to actual needs to achieve the purpose of the solution of the embodiment. Those of ordinary skill in the art can understand and implement without any creative effort.
- the storage medium may be a magnetic disk, an optical disk, a read-only memory (ROM), or a random access memory (RAM).
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Description
一种分布式控制***的数据共享实现方法及装置
本申请要求于 2010 年 6 月 1 日提交中国专利局、 申请号为 201010192591.9、 发明名称为 "一种分布式控制***的数据共享实现方法及装 置"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明涉及工业自动化技术领域， 更具体地说， 涉及一种分布式控制*** 的数据共享实现方法及装置。 背景技术 通常， 分布式控制***（ Distributed Control System, DCS )的架构是网络 拓朴结构， 所有的分布节点， 例如： 现场控制站， 构成一个局域网。 所谓数据 共享是指某个控制站从现场获取的数据（例如采集的温度、压力、流量等数据） 可以被其它控制站引用。
目前， DCS***中实现分布节点之间的数据共享处理方式可以归结为以下 对称组态以及限制被引用总站数、 定时全部输送被引用数据的方式：
工程师利用组态软件进行对称组态时，对于需要共享的数据，在引用控制 站和被引用控制站都进行标记， 例如： 15号控制站采集的锅炉温度定义为 VAR15_T, 而 16号控制站也需要共享这个锅炉的温度， 此时工程师在组态时 按照约定的格式分别在 15和 16站进行标记，就可以实现锅炉温度在 15和 16站的 共享了。在实现数据共享时，必须保证各控制站之间共享的数据类型完全相同。 如果需要共享的变量很多，会通过一个数据包包含这些共享的变量。在引用与 被引用控制站对数据包进行标记时必须保证，数据包中的变量个数相同且变量 排列次序完全一致。
除此之外， 多数组态软件对共享被引用数据的总控制站数目进行限制，如 上所述， 15号站采集的锅炉温度只能被有限的（例如低于 20个）其它控制站引 用， 而在处理这些被引用的数据时， 采用的通信方式大多是网络通信， 实现方 式是定时周期循环把被引用的数据全部发出至相应的控制站。
但是， 通过发明人的研究发现， 现有技术中仍然存在着以下缺点：
数据共享的控制站之间具有很高的耦合度，且共享数据的可扩展性差。这 是由于：
首先，对称组态虽然取得了引用与被引用方的数据共享的对称（即彼此相 知）， 但是也大大提高了控制器之间的耦合度， 例如： 当 16号站不仅需要引用 15号站采集的锅炉温度，还要引用 10号站采集的某个开关阀的状态，根据对称 原则所有与 16号站的关联的控制站都要重新组态程序并下装到控制器之中，这 种 "牵一发而动全身" 的耦合效应在实际控制中是不可取的， 甚至是不能接受 的； 而且， 在组态的时候， 如果数据包包含的数据次序颠倒或者类型不同， 那 么整包数据包的数据都将做废弃处理；
其次， 目前的 DCS***是网络拓朴结构， 控制器互为冗余， 理论上一个域 内是可以支持 100以上的分布节点的。 现有 DCS***中控制站之间的数据共享 在实际引用中具有： 交叉引用的控制站个数多，控制站与控制站之间的引用的 数据少的特点。 然而， 随着被控对象的增多以及现场情况的复杂， 这种限制被 引用总站数的方案在复杂的控制现场（如核电控制站 )就显得捉襟见肘；而且， 现有这种不考虑网络负载， 一次全部发送被引用数据的做法在某些情况下（如 数据量大时 )对 DCS***核心控制器程序的影响也大为增加。
由此可见， 现有技术在分布式控制***中无法实现有效的数据共享。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种分布式控制***的数据共享实现方法及 装置， 以在分布式控制***中实现有效的数据共享。
本发明实施例提供一种分布式控制***的数据共享实现方法， 包括： 应答控制站接收请求控制站发起的数据共享请求，所述数据共享请求中携 带有共享数据的标识信息；
所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 生成应答反馈， 所述应答 反馈包括共享数据包以及应答信息；
所述应答控制站向所述请求控制站发送所述应答反馈，实现所述请求控制 站和应答控制站之间的数据共享。
优选的，所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息，生成共享数据包， 包括：
所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息，判断是否包含所述请求控 制站请求共享的所有数据；
如果是， 则生成包含所述请求控制站请求共享的所有数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息，所述第一应答标记信息用于标识所述共享数据包包 含所述请求控制站请求共享的所有数据；
如果否， 则生成包含当前存在数据的共享数据包， 并生成第二应答标记信 息，所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据包未包含所述请求控制站请 求共享的所有数据。
优选的， 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判断是否包含所 述请求控制站请求共享的数据， 包括：
所述应答控制站查找哈希表，判断所述哈希表中是否包含与所述标识信息 相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述请求控制站请求共享的数据。
优选的， 当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向另外 多个控制站发送应答反馈时， 所述方法还包括：
所述某控制站确定发送所有数据共享请求和应答信息的发送周期，根据发 送某一共享请求和某一应答信息的控制周期，获得所述发送周期包含的控制周 期数目；
所述某控制站利用一个发送周期中的最后一个控制周期发送所述所有应 答信息以及共享数据包；
所述某控制站根据需要接收所述共享请求的控制站数目、以及一个发送周 期中剩余的控制周期，获得剩余的每个控制周期内发送所述数据共享请求的控 制站数目，并在剩余的每个控制周期中向相应数目的控制站发送所述数据共享 请求。
进一步， 所述方法还包括：
所述请求控制站判断在预置时间内是否接收到共享数据包，如果否， 则重 新发起所述数据共享请求。
一种分布式控制***的数据共享实现装置， 包括：
数据共享请求接收模块，用于控制应答控制站接收请求控制站发起的数据
共享请求， 所述数据共享请求中携带有共享数据的标识信息；
应答反馈生成模块，用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标识信 息， 生成应答反馈， 所述应答反馈包括共享数据包以及应答信息；
应答反馈发送模块，用于控制所述应答控制站向所述请求控制站发送所述 应答反馈， 实现所述请求控制站和应答控制站之间的数据共享。
优选的， 所述应答反馈生成模块包括：
判断子模块， 用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判 断是否包含所述请求控制站请求共享的所有数据； 如果是， 则触发第一应答反 馈子模块； 如果否， 则触发第二应答反馈子模块；
所述第一应答反馈子模块，用于生成包含所述请求控制站请求共享的所有 数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息， 所述第一应答标记信息用于标 识所述共享数据包包含所述请求控制站请求共享的所有数据；
所述第二应答反馈子模块， 用于生成包含当前存在数据的共享数据包， 并 生成第二应答标记信息，所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据包未包 含所述请求控制站请求共享的所有数据。
优选的， 所述判断子模块通过控制所述应答控制站查找哈希表， 判断所述 哈希表中是否包含与所述标识信息相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述 请求控制站请求共享的数据。
优选的， 当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向另外 多个控制站发送应答反馈时， 所述装置还包括：
周期获取模块，用于控制所述某控制站确定发送所有数据共享请求和应答 信息的发送周期，根据发送某一共享请求和某一应答信息的控制周期， 获得所 述发送周期包含的控制周期数目；
共享请求发送模块，用于所述某控制站根据需要接收所述共享请求的控制 站数目、 以及一个发送周期中剩余的控制周期， 获得剩余的每个控制周期内发 送所述数据共享请求的控制站数目，并在剩余的每个控制周期中向相应数目的 控制站发送所述数据共享请求；
则，所述应答反馈发送模块用于控制所述某控制站利用一个发送周期中的
最后一个控制周期发送所述所有应答信息以及共享数据包。
进一步， 所述装置还包括：
重发请求模块，用于控制所述请求控制站判断在预置时间内是否接收到共 享数据包， 如果否， 则重新发起所述数据共享请求。
同现有技术相比， 本发明提供的技术方案中， 采用非对称组态方式， 仅由 请求共享数据的控制站在组态时对请求共享的数据设置标识信息，并将该共享 数据的标识信息携带于请求控制站发起的数据共享请求中， 这样，应答控制站 可以根据共享数据的标识信息， 生成共享数据包，从而避免某一请求控制站的 数据共享需求发生变化时，与其相关的其它控制站的组态发生相应变化的耦合 效应，从而可以降低控制站之间的耦合性， 能够在分布式控制***中实现有效 的数据共享。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动 的前提下， 还可以根据这些附图获得其它的附图。
图 1 为本发明实施例提供的一种分布式控制***的数据共享实现方法步 骤流程图；
图 2为本发明实施例应答控制站根据所述共享数据的标识信息，生成应答 反馈的流程示意图；
图 3为本发明实施例数据共享请求和应答反馈的发送过程的流程示意图； 图 4 为本发明实施例提供的一种分布式控制***的数据共享实现装置结 构示意图；
图 5 为本发明实施例提供的另一种分布式控制***的数据共享实现装置 结构示意图；
图 6 为本发明实施例提供的又一种分布式控制***的数据共享实现装置 结构示意图；
图 7 为本发明实施例提供的另外一种分布式控制***的数据共享实现装
置结构示意图。 具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范围。
下面首先对本发明提供的分布式控制***的数据共享实现方法进行说明， 参照图 1所示， 所述方法包括：
步骤 101、 应答控制站接收请求控制站发起的数据共享请求， 所述数据共 享请求中携带有共享数据的标识信息；
步骤 102、所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息，生成应答反馈， 所述应答反馈包括共享数据包以及应答信息；
步骤 103、 所述应答控制站向所述请求控制站发送所述应答反馈， 实现所 述请求控制站和应答控制站之间的数据共享。 本发明提供的技术方案中， 采用非对称组态方式，仅由请求共享数据的控 制站在组态时对请求共享的数据设置标识信息，并将该共享数据的标识信息携 带于请求控制站发起的数据共享请求中， 这样，应答控制站可以根据共享数据 的标识信息， 生成共享数据包，从而避免某一请求控制站的数据共享需求发生 变化时， 与其相关的其它控制站的组态发生相应变化的耦合效应，从而可以降 低控制站之间的耦合性， 能够在分布式控制***中实现有效的数据共享。
为了清楚描述非对称组态， 仍以 DCS***中的 15号控制站和 16号控制 站为例进行说明。 当 16号控制站需要引用 15号控制站采集到的锅炉温度（假 设 15号控制站采集的锅炉温度定义为 VAR15_T ) , 此时 16号控制站只需在 组态的时候对 15号站定义的锅炉温度参数做个引用标记即可 （如标记形式为 15#VAR15_T,通过该标记形式代表要引用 15号控制站的 VAR15_T即锅炉温 度）， 15号控制站在组态时不必知道 16号控制站要引用自己的锅炉温度参数， 控制站之间共享信息的身份标识是工程师组态时对共享信息的变量的命名。 在本发明的一个优选实施例中，所述应答控制站根据所述共享数据的标识
信息， 生成应答反馈可以通过以下具体流程实现， 如图 2所示， 包括： 步骤 201、 所述应答控制站获取数据共享请求中携带的共享数据的标识信 息；
步骤 202、 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判断是否包含 所述请求控制站请求共享的所有数据； 如果是， 则继续步骤 203; 如果否， 则 继续步骤 204;
步骤 203、 生成包含所述应答控制站请求共享的所有数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息，所述第一应答标记信息用于标识所述共享数据包包 含所述请求控制站请求共享的所有数据；
步骤 204、 生成包含当前存在数据的共享数据包， 并生成第二应答标记信 息，所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据包未包含所述请求控制站请 求共享的所有数据。 对于请求控制站请求共享的数据，应答控制站可能不存在。对于应答控制 站不存在的共享数据， 现有技术中的处理方案是将整个请求数据包全部丟弃。 而本发明技术方案中，应答控制站针对请求控制站发起的数据共享请求采用了 挑选处理， 所谓挑选处理就是： 如果应答控制站不存在某些请求共享的数据， 则可以根据共享数据的标识信息剔除不存在的数据，而引用存在的数据生成共 享数据包， 仍以 16号控制站需要引用 15号控制站采集的数据信息为例： 本发明实施例中， 16 号控制站发送的数据共享请求内容包括： 应答控制 站 15号控制站的全部信息、 共享数据的标识信息及应答标记信息， 其中， 所 述应答标记信息用于标识共享数据包中是否包含 16号控制站所请求共享的所 有数据。
需要说明的是， 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判断是否 包含所述请求控制站请求共享的数据的实现方式可以是：
所述应答控制站查找哈希表，判断所述哈希表中是否包含与所述标识信息 相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述请求控制站请求共享的数据。 仍然以上述 15号控制站和 16号控制站为例进行说明， 15号控制站接收 到 16号控制站发送的数据共享请求， 根据数据共享请求中携带的共享数据的
标识信息， 对所有 16号控制站的数据共享信息在本地哈希表里进行搜索， 控 制站之间的共享数据的标识是组态定义的变量名， 因此， 只要变量名和数据类 型匹配就应答此请求信息，如果不匹配则构造共享数据虚信息通知请求方， 通 过共享数据虚信息表征不存在的数据有哪些。 因此， 15 号控制站在包含所述 应答控制站请求共享的所有数据情形下， 向 16号控制站发送的反馈信息为： 包含全部共享数据的共享数据包以及标识所述共享数据包包含所述请求控制 站请求共享的所有数据的第一应答标记信息；而在未包含所述请求控制站请求 共享的所有数据的情形下， 向 16号控制站发送的反馈信息为： 包含当前存在 数据的共享数据包、共享数据虚信息以及标识所述共享数据包未包含所述请求 控制站请求共享的所有数据的第二应答标记信息。
16号控制站接收到 15号控制站发送的反馈信息， 根据应答标记信息判断 反馈信息中是否包含所有共享数据； 当反馈信息中包含共享数据虚信息时， 则 可以根据该虚信息获得 15号控制站中不存在的共享数据， 因此， 可以直接对 存在的共享数据加以利用。
实际应用中， 当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向 另外多个控制站发送应答反馈时，如图 3所示，数据共享请求和应答反馈的发 送过程包括：
步骤 301、 所述某控制站确定发送所有数据共享请求和应答信息的发送周 期，根据发送某一共享请求和某一应答信息的控制周期， 获得所述发送周期包 含的控制周期数目；
步骤 302、 所述某控制站利用一个发送周期中的最后一个控制周期发送所 述所有应答信息以及共享数据包；
步骤 303、 所述某控制站根据需要接收所述共享请求的控制站数目、 以及 一个发送周期中剩余的控制周期，获得剩余的每个控制周期内发送所述数据共 享请求的控制站数目，并在剩余的每个控制周期内中向相应数目的控制站发送 所述数据共享请求。
该实施例中，提供了一种控制着自适应发送数据共享请求和应答反馈的实 施方案。
DCS ***包含 4艮多现场控制站， 每个现场控制站的数据 （如采集到的温 度、 压力等）都可能被其它控制站共享， 同时自身的数据也有可能共享其它控 制站的数据。 例如： 15号控制站需要共享 20, 21…… 35号每个控制站的 30 个变量， 同时 40, 41…… 55号控制站也需要共享 15号控制站的变量。 因此， 对于 15号控制站而言， 15号控制站需要向 20, 21 ... ...35总共 16个控制站发 出数据共享请求； 15号控制站也需要对 40, 41 ... ...55号控制站做出应答反馈。 可以看出， 15 号控制站发出所有数据共享请求以及应答反馈将会耗费很长的 时间， 如果超过控制周期将是不允许的， 不允许的原因如下： 控制周期可以理解为在一段时间内对许多任务的调度周期，而且每个任务 的执行不能超过控制周期。 当控制周期为 1秒时， 则如果所有数据共享请求以 及应答反馈花费 3秒肯定是不允许的。 可以理解的是，发送周期就是发送数据共享请求与对其它控制站共享信息 的应答反馈的时间间隔， 一般， 发送周期要大于控制周期几倍。 假设控制周期 为 1秒， 发送周期为 10秒， 发出所有数据共享请求与所有应答反馈将花费 5 秒， 在一个控制周期内做完显然是不允许的。 但是发送周期为 10秒， 也就是 执行此任务只要在 10秒之内做完就可以， 而不必要一次做完。 因此， 对于数 据共享请求信息的发送可以采用逐次发送即自适应发送的形式，具体实现方式
:¾口下： 假设某控制站需要向其它站请求数据共享的总站数为 M ( 36个） 发送 周期为 SendCycle (假设为 10秒） ， 控制周期为 CtrlCycyle ( 1秒） ， 则发送 周期内分段个数 Step=SendCycle/CtrlCycyle ( 10 ) , 其中一个控制周期用来发 送应答信息， 其余的用来发送请求信息， 因此一个控制周期平均发送请求信息 的目的站数为 TotalNum=M/ ( Step-1 ) ( 4个） 。 可见， 自适应发送数据共享 请求其实是将大任务分割为一个一个的小任务并逐步完成。其中，对于应答反 馈的发送， 由于相比较数据共享请求来说， 数据量不大且耗时不长， 则可利用 一个控制周期完成，通常， 利用一个发送周期中的最后一个控制周期发送所有 应答信息以及共享数据包。 可见， 采用自适应发送策略，数据共享请求可以适应请求控制站总数的变
化进行发送， 使得多控制站之间的负载更为均衡。 通常， DCS ***的网络结构采用双网冗余策略， 即根据对双网的诊断结 果选择利用哪个网段进行发送。
除此之外， 由于控制站之间的数据共享是非对称的， 就需要请求控制站主 动发出请求，接收应答控制站的应答反馈，根据应答反馈的结果而做相应的处 理。 但是， 请求控制站发出的数据共享请求之后， 未必就可以接收到应答控制 站的应答反馈， 或者应答反馈未必正确， 这时为了建立共享信息的完备性（即 彼此相知）， 可以采用重发请求机制， 即： 所述请求控制站判断在预置时间内 是否接收到共享数据包， 如果否， 则重新发起所述数据共享请求。 预置时间可 以根据实际应用由本领域技术人员进行设定， 本发明实施例对此不做具体限 定。
需要说明的是，请求控制站与应答控制站之间建立起 "数据共享请求一一 应答反馈" 的数据传输模式之后， 在一段时间之内， 如果请求控制站请求共享 的数据没有变化时， 则请求控制站不需要再次向应答控制站发送数据共享请 求， 请求控制站可以根据实际应用， 采用周期传送应答反馈的方式， 将请求控 制站请求共享的数据发送至请求控制站。当请求控制站请求共享的数据发生变 化时， 则需要请求控制站重新向应答控制站发送请求信息。 此外， 本发明实施例技术方案中所提到的哈希表（包含了所有可能成为共 享信息的变量集合）的建立时间为组态程序下装到控制站以后， 通常， 哈希表 最大有 2万点项， 由于现场控制站是典型的嵌入式设备， 资源有限， 如果在现 场控制站平台下进行哈希表的创建将耗时几百毫秒，对于实时控制***， 这是 不可取的。 考虑到 DCS***的组网特点， 可以把工程师站和现场控制站作为 一个整体， 充分利用工程师站 (PC机)的强大资源， 使用负载转移技术， 把耗 时部分即生成哈希表的过程在工程师站完成保存成文件，待下装时下载到现场 控制站的程序之中。
相应上述现场总线仪表管理***的数据管理方法，本发明实施例还提供了 一种分布式控制***的数据共享实现装置，如图 4所示，该装置具体可以包括：
数据共享请求接收模块 401 , 用于控制应答控制站接收请求控制站发起的 数据共享请求， 所述数据共享请求中携带有共享数据的标识信息；
应答反馈生成模块 402, 用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标 识信息， 生成应答反馈， 所述应答反馈包括共享数据包以及应答信息；
应答反馈发送模块 403 , 用于控制所述应答控制站向所述请求控制站发送 所述应答反馈， 实现所述请求控制站和应答控制站之间的数据共享。
在本发明的另外一个优选实施例中，如图 5所示， 所述应答反馈生成模块 402包括：
判断子模块 4021 , 用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标识信 息， 判断是否包含所述请求控制站请求共享的所有数据； 如果是， 则触发第一 应答反馈子模块 4022; 如果否， 则触发第二应答反馈子模块 4023;
所述第一应答反馈子模块 4022, 用于生成包含所述请求控制站请求共享 的所有数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息， 所述第一应答标记信息 用于标识所述共享数据包包含所述请求控制站请求共享的所有数据；
所述第二应答反馈子模块 4023 , 用于生成包含当前存在数据的共享数据 包， 并生成第二应答标记信息， 所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据 包未包含所述请求控制站请求共享的所有数据。
其中， 所述判断子模块通过控制所述应答控制站查找哈希表， 判断所述哈 希表中是否包含与所述标识信息相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述请 求控制站请求共享的数据。
当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向另外多个控制 站发送应答反馈时， 如图 6所示， 所述装置还包括：
周期获取模块 404, 用于控制所述某控制站确定发送所有数据共享请求和 应答信息的发送周期，根据发送某一共享请求和某一应答信息的控制周期， 获 得所述发送周期包含的控制周期数目；
共享请求发送模块 405 , 用于所述某控制站根据需要接收所述共享请求的 控制站数目、 以及一个发送周期中剩余的控制周期， 获得剩余的每个控制周期 内发送所述数据共享请求的控制站数目，并在剩余的每个控制周期中向相应数
目的控制站发送所述数据共享请求；
则，所述应答反馈发送模块用于控制所述某控制站利用一个发送周期中的 最后一个控制周期发送所述所有应答信息以及共享数据包。
如图 7所示，为本发明实施例提供的另外一种分布式控制***的数据共享 实现装置， 该装置还可以包括： 重发请求模块 406, 用于控制所述请求控制站 判断在预置时间内是否接收到共享数据包， 如果否， 则重新发起所述数据共享 请求。
对于装置实施例而言， 由于其基本相应于方法实施例， 所以描述得比较筒 单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。 以上所描述的装置实施例仅仅 是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上 分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元， 即可以位于一 个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的 部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出 创造性劳动的情况下， 即可以理解并实施。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机 可读取存储介质中， 该程序在执行时， 可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory, ROM )或随机存储记忆体（Random Access Memory, RAM )等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本 发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见 的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况 下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明实施例将不会被限制于本文所示的这 些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims
1、 一种分布式控制***的数据共享实现方法， 其特征在于， 所述方法包 括：
应答控制站接收请求控制站发起的数据共享请求，所述数据共享请求中携 带有共享数据的标识信息；
所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 生成应答反馈， 所述应答 反馈包括共享数据包以及应答信息；
所述应答控制站向所述请求控制站发送所述应答反馈，实现所述请求控制 站和应答控制站之间的数据共享。
2、 根据权利要求 1所述的分布式控制***的数据共享实现方法， 其特征 在于， 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 生成应答反馈， 包括： 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息，判断是否包含所述请求控 制站请求共享的所有数据；
如果是， 则生成包含所述请求控制站请求共享的所有数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息，所述第一应答标记信息用于标识所述共享数据包包 含所述请求控制站请求共享的所有数据；
如果否， 则生成包含当前存在数据的共享数据包， 并生成第二应答标记信 息，所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据包未包含所述请求控制站请 求共享的所有数据。
3、 根据权利要求 2所述的分布式控制***的数据共享实现方法， 其特征 在于， 所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判断是否包含所述请求 控制站请求共享的数据， 包括：
所述应答控制站查找哈希表，判断所述哈希表中是否包含与所述标识信息 相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述请求控制站请求共享的数据。
4、 根据权利要求 1所述的分布式控制***的数据共享实现方法， 其特征 在于， 当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向另外多个控 制站发送应答反馈时， 所述方法还包括：
所述某控制站确定发送所有数据共享请求和应答信息的发送周期，根据发 送某一共享请求和某一应答信息的控制周期，获得所述发送周期包含的控制周 期数目；
所述某控制站利用一个发送周期中的最后一个控制周期发送所述所有应 答信息以及共享数据包；
所述某控制站根据需要接收所述共享请求的控制站数目、以及一个发送周 期中剩余的控制周期，获得剩余的每个控制周期内发送所述数据共享请求的控 制站数目，并在剩余的每个控制周期中向相应数目的控制站发送所述数据共享 请求。
5、 根据权利要求 1~4中任一项所述的分布式控制***的数据共享实现方 法， 其特征在于， 所述方法还包括：
所述请求控制站判断在预置时间内是否接收到共享数据包，如果否， 则重 新发起所述数据共享请求。
6、 一种分布式控制***的数据共享实现装置， 其特征在于， 所述装置包 括：
数据共享请求接收模块，用于控制应答控制站接收请求控制站发起的数据 共享请求， 所述数据共享请求中携带有共享数据的标识信息；
应答反馈生成模块，用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标识信 息， 生成应答反馈， 所述应答反馈包括共享数据包以及应答信息；
应答反馈发送模块，用于控制所述应答控制站向所述请求控制站发送所述 应答反馈， 实现所述请求控制站和应答控制站之间的数据共享。
7、 根据权利要求 6所述的分布式控制***的数据共享实现装置， 其特征 在于， 所述应答反馈生成模块包括：
判断子模块， 用于控制所述应答控制站根据所述共享数据的标识信息， 判 断是否包含所述请求控制站请求共享的所有数据； 如果是， 则触发第一应答反 馈子模块； 如果否， 则触发第二应答反馈子模块；
所述第一应答反馈子模块，用于生成包含所述请求控制站请求共享的所有 数据的共享数据包， 并生成第一应答标记信息， 所述第一应答标记信息用于标 识所述共享数据包包含所述请求控制站请求共享的所有数据； 所述第二应答反馈子模块， 用于生成包含当前存在数据的共享数据包， 并 生成第二应答标记信息，所述第二应答标记信息用于标识所述共享数据包未包 含所述请求控制站请求共享的所有数据。
8、 根据权利要求 7所述的分布式控制***的数据共享实现装置， 其特征 在于， 所述判断子模块通过控制所述应答控制站查找哈希表， 判断所述哈希表 中是否包含与所述标识信息相匹配的变量数据， 若是， 则确定包含所述请求控 制站请求共享的数据。
9、 根据权利要求 6所述的分布式控制***的数据共享实现装置， 其特征 在于， 当某控制站需要向多个控制站发送数据共享请求、并需要向另外多个控 制站发送应答反馈时， 所述装置还包括：
周期获取模块，用于控制所述某控制站确定发送所有数据共享请求和应答 信息的发送周期，根据发送某一共享请求和某一应答信息的控制周期， 获得所 述发送周期包含的控制周期数目；
共享请求发送模块，用于所述某控制站根据需要接收所述共享请求的控制 站数目、以及一个发送周期中剩余的控制周期， 获得剩余的每个控制周期内发 送所述数据共享请求的控制站数目，并在剩余的每个控制周期中向相应数目的 控制站发送所述数据共享请求；
则所述应答反馈发送模块用于控制所述某控制站利用一个发送周期中的 最后一个控制周期发送所述所有应答信息以及共享数据包。
10、根据权利要求 6~9中任一项所述的分布式控制***的数据共享实现装 置， 其特征在于， 所述装置还包括：
重发请求模块，用于控制所述请求控制站判断在预置时间内是否接收到共 享数据包， 如果否， 则重新发起所述数据共享请求。
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