控制电厂设备运行的集散控制系统的制作方法

本实用新型涉及计算机技术领域，特别涉及控制电厂设备运行的集散控制系统。

背景技术：

集散控制系统(distributedcontrolsystem，dcs)是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系统采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，被广泛应用于电力、冶金和石化等多个行业。

在目前用于控制电厂设备运行的集散控制系统中，一个服务器通过交换机与用户控制终端和电厂设备控制器相连接，电厂设备控制器可以通过交换机将采集到的状态信号发送给服务器，进而服务器可以通过交换机将状态信号转发给用户控制终端，同时用户控制终端也可以通过交换机将用户控制指令发送给服务器，进而服务器可以通过交换机将用户控制指令转发给电厂设备控制器。

针对目前的用于控制电厂设备运行的集散控制系统，服务器作为电厂设备控制器与用户控制终端之间进行信息交互的桥梁，当服务器出现故障而无法正常运行时，用户控制终端由于无法获取状态信号而使用户无法掌握电厂设备的运行状态，电厂设备控制器由于无法获取用户控制指令而使电厂设备无法根据用户的需求运行，进而导致集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型为解决上述和/或其他技术问题并提供控制电厂设备运行的集散控制系统，能够提高集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种控制电厂设备运行的集散控制系统，包括：第一服务器、第二服务器、至少一个第一交换机、至少一个第二交换机、至少一个电厂设备控制器和至少一个用户控制终端；

所述第一服务器通过所述至少一个第一交换机与所述至少一个电厂设备控制器相连接，且所述第一服务器通过所述至少一个第二交换机与所述至少一个用户控制终端相连接，其中，每一个所述电厂设备控制器连接至少一个所述第一交换机，每一个所述用户控制终端连接至少一个所述第二交换机；

所述第二服务器通过所述至少一个第一交换机与所述至少一个电厂设备控制器相连接，且所述第二服务器通过所述至少一个第二交换机与所述至少一个用户控制终端相连接；

所述第一服务器通过所述至少一个第一交换机和所述至少一个第二交换机转发所述至少一个电厂设备控制器与所述至少一个用户控制终端之间的控制反馈信号；

所述第二服务器通过所述至少一个第一交换机和所述至少一个第二交换机转发所述至少一个电厂设备控制器与所述至少一个用户控制终端之间的控制反馈信号；

所述第一服务器与所述第二服务器相连接，所述第一服务器将所述第一服务器的运行状态信息发送给所述第二服务器，所述第二服务器根据所述第一服务器的运行状态信息启用或停用。

在第一种可能的实现方式中，结合上述第一方面，所述第一服务器的运行状态信息为数字信号形式的信息；

当所述第一服务器的运行状态信息为1时，表征所述第一服务器出现故障，所述第二服务器根据所述第一服务器的运行状态信息启用；

当所述第一服务器的运行状态信息为0时，表征所述第一服务器正常工作，所述第二服务器根据所述第一服务器的运行状态信息停用。

在第二种可能的实现方式中，结合上述第一方面，所述第一交换机的数量为至少两个，且所述第二交换机的数量为至少两个；

各个所述第一交换机依次相连接构成第一交换机网链，且所述第一服务器和所述第二服务器分别连接在所述第一交换机网链的两端；

各个所述第二交换机依次相连接构成第二交换机网链，且所述第一服务器和所述第二服务器分别连接在所述第二交换机网链的两端。

在第三种可能的实现方式中，结合上述第二种可能的实现方式，每一个所述电厂设备控制器与至少两个不同的所述第一交换机相连接。

在第四种可能的实现方式中，结合上述第二种可能的实现方式，每一个所述用户控制终端与至少两个不同的所述第二交换机相连接。

在第五种可能的实现方式中，结合上述第一方面以及第一方面的第一种可能的实现方式、第二种可能的实现方式、第三种可能的实现方式和第四种可能的实现方式中的任意一个，所述电厂设备控制器包括：中央处理器、电源和网卡；

所述电源分别与所述中央处理器和所述网卡相连接，所述中央处理器与所述网卡相连接，所述网卡与至少一个所述第一交换机相连接；

所述电源，用于为所述中央处理器和所述网卡供电；

所述网卡，用于将来自所述中央处理器的上行数据发送给相连接的一个所述第一交换机，并将来自相连接的所述第一交换机的下行数据发送给所述中央处理器。

在第六种可能的实现方式中，结合上述第一方面以及第一方面的第一种可能的实现方式、第二种可能的实现方式、第三种可能的实现方式和第四种可能的实现方式中的任意一个，所述至少一个用户控制终端包括操作员站、历史站和工程师站中的任意一个或多个。

在第七种可能的实现方式中，结合上述第一方面以及第一方面的第一种可能的实现方式、第二种可能的实现方式、第三种可能的实现方式和第四种可能的实现方式中的任意一个，所述电厂设备控制器的数量为至少两个；

每一个所述电厂设备控制器与其他的至少一个所述电厂设备控制器相连接，且相连接的至少两个所述电厂设备控制器处于冗余工作状态。

由上述技术方案可知，第一服务器和第二服务器均通过至少一个第一交换机与至少一个电厂设备控制器相连接，并均通过至少一个第二交换机与至少一个用户控制终端相连接，使得第一服务器和第二服务器均可以通过各个第一交换机和各个第二交换机转发各个电厂设备控制器与各个用户控制终端之间的控制反馈信号，并且第一服务器与第二服务器相连接，第一服务器向第二服务器发送其运行状态信息，第二服务器根据第一服务器的运行状态信息启动或停用。当第一服务器出现故障后，第二服务器根据第一服务器的运行状态信息而启用，通过各个第一交换机和各个第二交换机转发各个电厂设备控制器与各个用户控制终端之间的控制反馈信号，保证集散控制系统能够对各个电厂设备进行正常控制，从而能够提高集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的一种集散控制系统的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的另一种集散控制系统的示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的一种电厂设备控制器的示意图；

图4是本实用新型一个实施例提供的又一种集散控制系统的示意图。

附图标记列表：

10：第一服务器20：第二服务器30：第一交换机

40：第二交换机50：电厂设备控制器60：用户控制终端

501：中央处理器502：电源503：网卡

具体实施方式

如前所述，目前用于控制电厂设备运行的集散控制系统中，服务器、用户控制终端和电厂设备控制器均与交换机相连接，电厂设备控制器可以通过交换机将采集到的状态信号发送给服务器，进而服务器通过交换机将状态信号转发给用户控制终端，同时用户控制终端可以通过交换机将用户控制指令发送给服务器，进而服务器可以通过交换机将用户控制指令转发给电厂设备控制器，从而实现集散控制系统控制电厂中各电厂设备正常运行。由此可见，服务器是电厂设备控制器与用户控制终端之间进行信息交互的桥梁，如果服务器出现故障而无法正常运行，电厂设备控制器无法将状态信号发射到用户控制终端，用户控制终端也无法将用户控制指令发送到电厂设备控制器，使得集散控制系统无法控制电厂中各电厂设备正常运行，即集散控制系统对电厂中电厂设备进行控制的可靠性较低。

本实用新型实施例中，第一服务器通过至少一个第一交换机与至少一个电厂设备控制器相连接，并通过至少一个第二交换机与至少一个用户控制终端相连接，第二服务器通过至少一个第一交换机用于至少一个电厂设备控制器相连接，并通过至少一个第二交换机与至少一个用户控制终端相连接，第一服务器和第二服务器均通过各个第一交换机和各个第二交换机转发各个电厂设备控制器与各个用户控制终端之间的控制反馈信号。第一服务器与第二服务器相连接，第一服务器将其运行状态信息发送给第二服务器，第二服务器根据第一服务器的运行状态信息启用或停用，即当第一服务器出现故障不能正常运行时，各个电厂设备控制器和各个用户控制终端还可以通过第二服务器进行信息交互，因此当第一服务器和第二服务器中的一个出现故障后，集散控制系统仍能够控制电厂中各个电厂设备正常运行，从而提高了集散控制系统对电厂设备进行控制的可靠性。

下面结合附图对本实用新型实施例提供的控制电厂设备运行的集散控制系统进行详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种控制电厂设备运行的集散控制系统，包括：第一服务器10、第二服务器20、至少一个第一交换机30、至少一个第二交换机40、至少一个电厂设备控制器50和至少一个用户控制终端60；

第一服务器10通过至少一个第一交换机30与至少一个电厂设备控制器50相连接，且第一服务器10通过至少一个第二交换机40与至少一个用户控制终端60相连接，其中，每一个电厂设备控制器50连接至少一个第一交换机30，每一个用户控制终端60连接至少一个第二交换机40；

第二服务器20通过至少一个第一交换机30与至少一个电厂设备控制器50相连接，且第二服务器20通过至少一个第二交换机40与至少一个用户控制终端60相连接；

第一服务器10通过至少一个第一交换机30和至少一个第二交换机40转发至少一个电厂设备控制器50与至少一个用户控制终端60之间的控制反馈信号；

第二服务器20通过至少一个第一交换机30和至少一个第二交换机40转发至少一个电厂设备控制器50与至少一个用户控制终端60之间的控制反馈信号；

第一服务器10与第二服务器20相连接，第一服务器10将第一服务器10的运行状态信息发送给第二服务器20，第二服务器20根据第一服务器10的运行状态信息启用或停用。

在本实用新型实施例中，第一服务器10和第二服务器20均通过至少一个第一交换机30与至少一个电厂设备控制器50相连接，并均通过至少一个第二交换机40与至少一个用户控制终端60相连接，使得第一服务器10和第二服务器20均可以通过各个第一交换机30和各个第二交换机40转发各个电厂设备控制器50与各个用户控制终端60之间的控制反馈信号，并且第一服务器10与第二服务器20相连接，第一服务器10向第二服务器20发送其运行状态信息，第二服务器20根据第一服务器10的运行状态信息启动或停用。当第一服务器10出现故障后，第二服务器20根据第一服务器10的运行状态信息而启用，通过各个第一交换机30和各个第二交换机40转发各个电厂设备控制器50与各个用户控制终端60之间的控制反馈信号，保证集散控制系统能够对各个电厂设备进行正常控制，从而能够提高集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

在本实用新型实施例中，集散控制系统用于对电厂进行控制，电厂设备控制器50用于采集电厂中电厂设备的运行状态信息，并可以根据来自用户控制终端60的用户控制指令对电厂设备进行控制，用户控制终端60用于根据用户的操作生成用户控制指令，并可以对来自电厂设备控制器50的运行状态信息进行展示和处理。

可选地，在图1所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，第一服务器10与第二服务器20之间的连接可以通过逻辑电路实现，即第一服务器10可以向第二服务器20发送数字信号形式的运行状态信息，第一服务器10所发送的运行状态信息用于表征第一服务器10是否正常运行。当第一服务器10的运行状态信息为1时，表征第一服务器10出现故障，第二服务器20根据第一服务器10的运行状态信息启用；当第一服务器10的运行状态信息为0时，表征第一服务器10正常运行，第二服务器20根据第一服务器10的运行状态信息处于停用状态。

可选地，在图1所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，第一服务器10除了需要与第一交换机30相连接外，还需要与第二交换机40相连接，第二服务器20除了需要与第二交换机40相连接外，还需要与第一交换机30相连接，为此可以将第一服务器10、第二服务器20、各个第一交换机30和各个第二交换机40组成环网，实现第一服务器10和第二服务器20与第一交换机30和第二交换机40的连接。

如图2所示，控制电厂设备运行的集散控制系统中第一交换机30和第二交换机40的数量均为至少两个，各个第一交换机30依次相连接而构成第一交换机网链，第一服务器10和第二服务器20分别连接在第一交换机网链的两端，各个第二交换机40依次相连接而构成第二交换机网链，第一服务器10和第二服务器20分别连接在第二交换机网链的两端。

在本实用新型实施例中，各个第一交换机30依次相连接构成第一交换机网链，各个第二交换机40依次相连接构成第二交换机网链，第一交换机网链和第二交换机网链的两端均分别与第一服务器10和第二服务器20相连接，连接在第一交换机30上的电厂设备控制器50可以沿第一交换机网链将状态信息发送给第一服务器10或第二服务器20，连接在第二交换机40上的用户控制终端60可以沿第二交换机网链将状态信息发送给第一服务器10或第二服务器20，保证每一个电厂设备控制器50既与第一服务器10相连接又与第二服务器20相连接，并且保证每一个用户控制终端60既与第二服务器20相连接又与第一服务器10相连接，因此当第一服务器10或第二服务器20出现故障而不能正常运行时，各个电厂设备控制器50与各个用户控制终端60仍能够正常进行信息交互，保证集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

在本实用新型实施例中，第一服务器10上包括有两个至少两个网络接口，其中一个网络接口与第一交换机网链的第一端相连接，另一个网络接口与第二交换机网链的第一端相连接。第二服务器20上也包括有至少两个网络接口，其中一个网络接口与第一交换机网链的第二端相连接，另一个网络接口与第二交换机网链的第二端相连接。

由于多个第一交换机30依次相连接构成第一交换机网链，因此第一交换机网链的第一端和第二端分别是指位于第一交换机网链两端的两个第一交换机30。由于多个第二交换机40依次相连接构成第二交换机网链，因此第二交换机网链的第一段和第二端分别是指位于第二交换机网链两端的两个第二交换机30。

在本实用新型实施例中，如图2所示，各个第一交换机30依次相连接构成第一交换机网链，在此基础上位于第一交换机网链两端的两个第一交换机30可以相连接，构成由各个第一交换机30组成的环形网链。相应地，各个第二交换机40依次相连接构成第二交换机网链，在此基础上位于第二交换机网链两端的两个第二交换机40可以相连接，构成由各个第二交换机40组成的环形网链。

将各个第一交换机30首尾依次相连接构成环形网链，当任意两个相连接的第一交换机30之间的通信线路断开时，这两个第一交换机30还可以经过其他各个第一交换机30进行通信，进一步保证电厂设备控制器50与第一服务器10和第二服务器20之间进行数据传输的可靠性。

将各个第二交换机40首位依次相连接构成环形网链，当任意两个相连接的第二交换机40之间的通信线路断开时，这两个第二交换机40还可以经过其他各个第二交换机40进行通信，进一步保证用户控制终端60与第一服务器10和第二服务器20之间进行数据传输的可靠性。

在本实用新型实施例中，第一交换机30之间以及第二交换机40之间可以通过光纤连接，第一交换机30与第一服务器10之间、第一交换机30与第二服务器20之间、第二交换机40与第一服务器10之间以及第二交换机40与第二服务器20之间可以通过网线相连接。

可选地，在图2所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，每一个电厂设备控制器50与至少两个不同的第一交换机30相连接。

在本实用新型实施例中，针对控制电厂设备运行的集散控制系统中包括的每一个电厂设备控制器50，该电厂设备控制器50与至少两个不同的第一交换机30相连接，当与该电厂设备控制器50相连接的其中一个第一交换机30出现故障而不能正常工作时，该电厂设备控制器50还可以通过相连接的其他能够正常工作的第一交换机30与第一服务器10或第二服务器20进行通信。

在本实用新型实施例中，使每一个电厂设备控制器50连接至少两个第一交换机30，当部分第一交换机30出现故障时，电厂设备控制器50还可以通过相连接且能够正常运行的第一交换机30与第一服务器10或第二服务器20进行通信，降低电厂设备控制器50与第一服务器10或第二服务器20之间发生通信中断的概率，保证电厂设备控制器50能够正常对电厂设备的运行状态信息进行发送和正常对电厂设备进行控制，从而可以进一步提高集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

在本实用新型实施例中，每一个第一交换机30可以连接一个或多个电厂设备控制器50。

可选地，在图2所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，每一个用户控制终端60与至少两个不同的第二交换机40相连接。

在本实用新型实施例中，针对控制电厂设备运行的集散控制系统中包括的每一个用户控制终端60，该用户控制终端60与至少两个不同的第二交换机40相连接，当与该用户控制终端60相连接的其中一个第二交换机40出现故障而不能正常工作时，该用户控制终端60还可以通过相连接的其他能够正常工作的第二交换机40与第一服务器10或第二服务器20进行通信。

在本实用新型实施例中，使每一个用户控制终端60连接至少两个第二交换机40，当部分第二交换机40出现故障时，用户控制终端60还可以通过相连接且能够正常运行的第二交换机40与第一服务器10或第二服务器20进行通信，降低用户控制终端60与第一服务器10或第二服务器20之间发生通信中断的概率，保证用户控制终端60能够正常对各电厂设备进行控制，从而可以进一步提高集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

可选地，在图1或图2所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，如图3所示，电厂设备控制器50包括中央处理器501、电源502和网卡503，电源502分别与中央处理器501和网卡503相连接，网卡503与至少一个第一交换机30相连接。电源502用于为中央处理器501和网卡503供电。网卡503用于将来自中央处理器501的上行数据发送给相连接的一个第一交换机30，并将来自相连接的第一交换机30的下行数据发送给中央处理器501。

在本实用新型实施例中，中央处理器501作为电厂设备控制器50的核心，负责采集电厂设备的运行状态信息以及对电厂设备的运行过程进行控制。电源502负责为中央处理器501和网卡503供电，比如为中央处理器501和网卡503提供5v、24v直流电，保证中央处理器501和网卡503能够可靠、稳定地运行。网卡503与中央处理器501相连接，并通过一个或多个网络接口与一个或多个第一交换机30相连接，一方面负责将中央处理器501发出的数据发送给相对应的第一交换机30，另一方面则将来自相连接的第一交换机30的数据发送给中央处理器501。

在本实用新型实施例中，中央处理器501、电源502和网卡503均为模块化部件，三者可以并排布置，比如中央处理器501位于电源502和网卡503之间，电源502位于中央处理器501左侧而网卡503位于中央处理器501右侧。

在本实用新型实施例中，电厂设备控制器50可以是西门子公司型号为s7-410的电厂设备控制器组件。

可选地，在图1或图2所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，控制电厂设备运行的集散控制系统所包括的至少一个用户控制终端60可以包括操作员站、历史站和工程师站中的任意一个或多个。

在本实用新型实施例中，操作员站用于供操作人员查看电厂设备的运行状态信息、对电厂设备控制器50发送用户控制指令等，历史站用于存储电厂设备的历史运行状态信息和历史用户控制指令，工程师站用于供工程师对整个集散控制系统的运行逻辑进行维护。将操作员站、历史站和工程师站作为用户控制终端60接入集散控制系统，可以保证操作员站、历史站和工程师站均能够正常运行，保证集散控制系统运行的稳定性和可靠性。

可选地，在图1或图2所示控制电厂设备运行的集散控制系统的基础上，如图4所示，控制电厂设备运行的集散控制系统中电厂设备控制器50的数量为至少两个，每一个电厂设备控制器50均与其他的至少一个电厂设备控制器50相连接，且相连接的至少两个电厂设备控制器50处于冗余工作状态。

在本实用新型实施例中，控制电厂设备运行的集散控制系统中的电厂设备控制器50用于控制电厂设备运行，电厂设备的控制逻辑被划分为多个逻辑块，不同逻辑块通常由不同的电厂设备控制器50进行控制。每一个电厂设备控制器50连接一个相互冗余工作的其他电厂设备控制器50，相连接的两个电厂设备控制器50负责控制同一逻辑块，当相连接的两个电厂设备控制器50中的一个电厂设备控制器50出现故障而不能正常运行时，相连接的另一个可以正常运行的电厂设备控制器50还能够正常控制逻辑块，降低出现逻辑块不可控事件出现的概率，从而保证集散控制系统的控制逻辑可以正常运行，进一步提高了集散控制系统对电厂中各电厂设备进行控制的可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。