过程控制系统远程维护架构研究

论文摘要

传统的过程控制系统远程维护存在着网络延时、不能共享和维护成本高等问题,制约着过程控制系统远程维护的发展。随着Internet网络的普及和面向服务架构(SOA)的成熟,在远程维护中应用SOA已经逐步从理论变成现实,本文提出了一种Web Services和数据分布服务(DDS)相结合的面向服务架构的过程控制系统远程维护方式,不仅大幅度的提高了维护效率,使维护服务具有可重用性,而且大大降低了系统的维护成本,提高了企业的经济效益。本文将Web Services和DDS相结合,发挥两者的优势构成基于SOA的实时远程维护,有效的解决了传统远程维护中存在的问题。Web Services的强大在于它能够封装各种应用程序,DDS通信技术的优势在于其高效的数据传输能力,能够有效的降低网络延时,保证远程维护的实时性。远程维护步骤由DDS通信过程和实施远程维护组成。首先现场人员通过DDS通信将计算的数据传递给远程维护端,更新仿真被控对象模型,然后远程维护人员实施具体的基于SOA的维护操作。本文重点开发了四种基于SOA的过程控制系统远程维护:控制器的远程更新、远程视频监控控制现场、系统故障邮件发送、补偿器参数的远程更新,对远程维护中控制现场和远程维护端的DDS通信进行了设计,并完成了远程维护中维护服务发布和远程调用的开发与设计。最后实施基于SOA的A3000过程控制系统远程维护。首先完成OPC客户端的创建,然后构建下水箱预测控制系统,接着对Matlab调用自定义Java方法进行了介绍,通过现场测量数据计算出下水箱模型,并建立远程维护端仿真下水箱模型,然后通过DDS通信将计算出的数据传递给远程维护端,更新仿真下水箱模型。最后实施Web Services和DDS相结合的基于SOA的远程维护操作:更新现场的预测控制系统,现场过程控制算法的更新与维护,远程视频监控A3000系统。通过现场实验证明,过程控制系统采用Web Services和DDS相结合的面向服务架构的远程维护,能够保证维护的实时性,提高维护的效率,降低维护的成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 远程维护信息的传输
• 1.2.2 远程维护架构的研究
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 本文的结构安排
• 第2章 过程控制系统远程维护技术基础
• 2.1 过程控制系统及其远程维护问题
• 2.1.1 过程控制系统
• 2.1.2 预测控制
• 2.1.3 过程控制系统远程维护问题
• 2.2 Web Services 和DDS 相结合的面向服务架构
• 2.2.1 SOA 体系结构
• 2.2.2 Web Services
• 2.2.3 DDS 通信技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 过程控制系统远程维护架构设计
• 3.1 过程控制系统远程维护功能模型
• 3.1.1 过程控制系统运行周期
• 3.1.2 过程控制系统维护模型
• 3.2 基于SOA 的过程控制系统远程维护架构设计
• 3.2.1 基于SOA 的过程控制系统远程维护架构图
• 3.2.2 基于SOA 的过程控制系统远程维护架构各部分功能
• 3.3 基于SOA 的过程控制系统远程维护步骤
• 3.3.1 DDS 通信过程
• 3.3.2 实施远程维护
• 3.4 本章小结
• 第4章 过程控制系统远程维护架构开发
• 4.1 控制器的远程更新
• 4.1.1 DDS 通信
• 4.1.2 维护端服务发布设计与开发
• 4.1.3 现场端调用服务设计
• 4.1.4 控制器更新流程
• 4.2 远程视频监控控制现场
• 4.2.1 现场视频监控服务设计
• 4.2.2 远程维护端调用视频监控服务
• 4.3 系统故障邮件发送
• 4.3.1 实时监控控制器输出
• 4.3.2 出现异常发送邮件
• 4.4 补偿器参数的远程更新
• 4.4.1 补偿器设计
• 4.4.2 补偿器测试
• 4.4.3 基于DDS 方式的补偿器参数传送
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于SOA 的A3000 过程控制系统的远程维护
• 5.1 建立A3000 过程控制系统
• 5.1.1 建立OPC 客户端
• 5.1.2 构建预测控制系统
• 5.1.3 matlab 调用自定义Java 方法
• 5.2 DDS 通信
• 5.2.1 建立下水箱模型
• 5.2.2 建立远程维护端仿真被控对象模型
• 5.2.3 DDS 通信
• 5.3 实施远程维护操作
• 5.3.1 更新现场的预测控制系统
• 5.3.2 现场过程控制算法的更新与维护
• 5.3.3 远程视频监控A3000 系统
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢