基于WCF的综合自动化系统联动控制模式.pdf

第 4 2卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 5 M a y 2 0 1 6 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 0 5 0 0 8 5 0 4 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 1 9 李勇． 基于 WC F的综合 自动化系统联动控制模式[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 8 5 8 8 ． 基于 WC F的综合 自动化系统联动控制模式 李 勇 中煤科工集团重庆研究 院有限公司 ， 重庆4 0 0 0 3 9 摘 要 结合 综合 自动 化在 煤矿 企业 的 实际应 用 ， 对联 动控 制模 式的 类 型和特 点进 行 了归纳 和 分 类 ， 提 出 了基于 WC F的综合 自动化 系统联动控制模式 ， 并实现了联动控制接 口的规范。该模式将 WC F服务寄宿 于 采 集模 块 中 ， 为平 台终端提 供联 动控 制服 务 ， 由采 集模 块 实现 平 台终 端和被 控 制子 系统之 问交互信 息的传 递 和 转换 ， 遵循 了原有 平 台架构 ， 充 分利 用 了采集模 块 的专职 职 能 。 关 键词 综合 自动化 ； 联 动控 制 ；WC F； 插 件 ；接 口规 范 中图分类号 T D6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 4 2 9 1 1 3 5 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 4 2 9 ． 1 1 3 5 ． 0 1 9 ． h t ml Li n ka ge c o nt r o l mo de o f i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m ba s e d o n W CF LI Yo ng CCTEG Ch o n g q i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 9 ，Ch i n a Abs t r a c t Co m b i ni n g wi t h pr a c t i c a l a pp l i c a t i o n o f i n t e g r a t e d a ut oma t i on s y s t e m i n c o a l mi ne e nt e r pr i s e s，t y pe s a nd c ha r a c t e r i s t i c s of l i n ka g e c o nt r o l m o de s we r e c on c l u de d a nd c l a s s i f i e d，t he n l i nk a ge c o n t r o l mo d e o f i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m b a s e d o n W CF wa s p r o p o s e d ，a n d l i n k a g e c o n t r o l i n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n s we r e a c h i e v e d ．Th e l i n k a g e c o n t r o l mo d e p u t W CF s e r v i c e i n t o t h e a c q u i s i t i o n mo d u l e t o p r o v i d e l i n k a g e c o n t r o l s e r v i c e s f o r p l a t f o r m t e r mi n a 1 ．Th e a c q u i s i t i o n mo d u l e a c h i e v e s t r a n s mi s s i o n a n d c o n v e r s i o n o f i n t e r a c t i v e i n f o r ma t i o n b e t we e n p l a t f o r m t e r mi n a l a n d c o n t r o l l e d s u b s y s t e m ；me a n wh i l e ，i t f o l l o ws o r i g i n a l p l a t f o r m s t r u c t u r e a n d f u l l y u t i l i z e s t h e s p e c i a l f u n c t i o n s o f t h e a c q u i s i t i o n mo d u l e ． Ke y wo r d s i nt e gr a t e d a ut oma t i on；l i n ka ge c on t r o l ；W CF；Pl u g i n；i nt e r f a c e s p e c i f i c a t i on 0 引言 目前我国大中型煤矿企业大多已经建立了各类 监控系统和生产过程管理系统， 有些已经建立 了综 合信息集成平 台。随着信息的集成 和共享 ， 生产过 程控制与策略优化 、 智能调度协同管理与指挥、 应急 救援与模拟等协 同控制[ 1 ] 应用要求逐渐被提 出来 。 因此 ， 实现联 动控 制成 为解决 这些 应用要 求 的新 课 题 。 W CF W i n d o ws Co mmu n i c a t i o n Fo u n d a t i o n 是 基 于 S OA S e r v i c e - Or i e n t e d Ar c h i t e c t u r e ， 面 向 服 务 的 架 构 的 网 络 通 信AP I Ap p l i c a t i o n P r o g r a mmi n g I n t e r f a c e ， 应 用 程 序 编 程 接 口 。 WC F统一了现有 的多种 Mi c r o s o f t 分布式技术 ， 提 供 了对跨供应商互操作性 的支持 ， 显式的面向服务 特性使其成为 Mi c r o s o f t 新一代分布式开发的核心 技 术 _ 2 ] 。WC F具有 统一 性 、 互 操作 性 、 兼容 性 、 安 全 与可信赖的特点， 适用于构建跨平台、 安全 、 可靠 和 支持事务处理的企业级互联应用解决方案 。 1 控 制模 式分 析 E 匕 较 在 综 合 自动化 系 统平 台 出现之 前 ， 各 子 系统 之 间是相互独立的 ， 信 息交互时存在很大 的局 限性。 为了实现子系统之间的信息交互 ， 出现 了各种各样 的桥接程序或接 口， 但不统一、 不规 范， 效果也参差 不齐。平台出现后 ， 利用其基础服务 ， 可为所有接入 收稿 日期 2 0 1 6 0 1 - 2 8 ； 修 回 日期 2 0 1 6 0 3 1 4 ； 责任编辑 胡娴 。 作者简介 李勇 1 9 8 1 一 ， 男 ， 重庆人 ， 助理研究员， 主要研究方 向为煤矿安全监控系统 、 综合 自动化等， E ma i l a c e 2 0 0 7 1 6 3 ． c o rn。 8 6 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 的子系统提供信息交互标准协议和接 口， 实现了各 子 系统 之 间的数据 无缝 连接 。 1 ． 1 应 用 分类 综合 自动化系统实现联动控制的情况基本分为 3类 1 全 自动 在管 理 员进行 配 置 后 ， 由数 据 处理 后 台 自动分 析和 执行 联动 ， 无需 人工 干涉 。 2 半 自动 在 管理员 进 行配 置 后 ， 由数 据 处理 后台 自动分析和提示可能的联动操作 ， 管理员根据 提示 项选 择 操作 。 3 手动 综合 自动化系统平 台对各子系统进 行实时监测和显示 ， 管理员根据显示 内容分析判断， 手 动控 制相 关 系统 。 1 ． 2 控 制 模 式比较 综 合 自动 化 系 统 的 5种 联 动 控 制 模 式 如 图 1 所示 。 A 模 式 B模 式 C模 式D模 式 E模 式 图 1 综合 自动化 系统 的 5种联 动控 制模 式 A模式 由子系统提供控制 ， 供平 台集成用于手 动控制。该模式虽然简便 ， 但 由于各个子系统提供 的 We b页 面风 格不 统 一 ， 且 由于 插 件 限 制 ， 在 多浏 览器使用上存在问题 。 B模式 由 Wi n C C集成每个 子系统 的数据 ， 然 后 由 Wi n C C为每个子系统提供 We b控制界面 ， 供 平台集成用于手动控制。该模式增加 了集成交互的 复 杂度 和工 作量 。 C模式 通过消息队列来传递控制命令数据 ， 手 动或半 自动控制时 We b终端将命令传给解析软件 ， 由解析软件写入下发控制命令 的消息队列中， 然后 由采集软件读取并执行 。该方案虽然事务性高 ， 但 由于传递环节多和异步执行 的特点 ， 导致控制命令 的及 时性得 不 到保证 。 D模式 由解析程序为每个子系统提供个 性化 的 WC F控制 接 口， 并 直接 写控制命令 给子系 统。 该模式违反 了规范和统一的要求。 E模式 由子系统的采集转换模块为平 台提供 适用的个性 化 WC F控制接 口， 直接写控制命 令给 子系统。该模式的优点在于采集转换模块本来就是 实现数据转 换 的环 节 ， 不 会为 整个 系统 带来过 多 负担 。 在实际的项 目应用 中， 应 当根据实际情况采取 适合的模式来实现 。总的来说， 首先得保证及时性 、 可靠性和事务性 ， 且从技术上来讲较容易实现， 其次 再考 虑界 面 风格统 一 和美 观 。5种控 制 模 式性 能 比 较见 表 1 。 表 1 5 种控制模式性 能比较 2基 于 WC F的联 动控 制模式 以瓦斯监测参数超限时需要进行 的一系列联动 控制为例进行分析 ， 并提出设计方案 。 2 ． 1联 动 控 制 数 据 流 当平台监测到胶带运输巷的瓦斯超限时 ， 需要 通过人 员定 位卡 发 出警告 ， 通 知相关 人员 紧急 避 险 ； 通过广播系统播放预先设 置好 的语音预案内容； 局 部可能需要停止胶带。这里假设矿方设定的联动方 案里出现这个情况时 ， 希望综合 自动化 系统能 自动 对局部胶带系统进行停止运行操作 ， 通过半 自动 的 方式通知管理员进行人员定位 紧急避险报警 ， 通过 广播 播放 语音 预案 。基 于 WC F的联 动 控 制模 式 数 据流 如 图 2所示 。 。 ’⋯‘一。⋯。⋯ ⋯’⋯‘⋯。⋯。⋯。一’⋯‘I 端避 胶 竺 奎 『 ． } 噩 面 胶 带 系 统 采 集 _r _ 制 制 数据解析 数据 仓库 We b 终端 ⋯一 二 二 二 二 _- 二二 一⋯ 一⋯ ．． _⋯ J 图 2 基于 WC F的联动控制模式数据流 考 虑 到不 同系 统 由不 同厂 家 提 供 ， 包 括 数 据 交 互方式、 数据结构等都不一样。因此 ， 本文提出以下 熏 一 塞 2 0 1 6年第 5期 李勇 基于 WC F的综合 自动化 系统联 动控制模 式 8 7 设计思路 由负责从每个 具体子 系统采集和转换数 据的适配插件 。 来完成平 台与子系统的联动控制交 互 ， 针对每个子系统个性化的联动控制交互特点 ， 提 供定制化的 WC F接 口给上层 的解析 和 We b终端 调用 ； 采集插件提供的 WC F接 口尽量从数据结构、 交互接口、 交互方式方面进行规范。 2 ． 2联 动控 制接 口规 范 联动控制接 口规范主要从系统的角度去规范数 据结构和交互接 口， 具体实现代码如下。 ／ ／ ／联动控制接 口 p u b l i c i n t e r f a c e I Li n k a g e C o n t r o l { I I I s u mma r y ／ ／ ／发送命令 ／ ／ ／ ／ s u mma r y ／ ／ ／ 发送 者标 志 ／ p a r a m ／ ／ ／ p a r a m n a me ” c o n mm a n d ” 发送的命 令数据 ／ p a r a m ／ ／ ／ r e t u r n s 采集模块接收命令是否成功 ／ r e t u r n s b o o l S e n d s t r i n g i d e n t i t y， Co n t r o l Co mma n d c o n mma n d ； ／ ／ ／ s u mma r y ／ ／ ／查询控制结果 ／ ／ ／ ／ s u m ma r y ／ ／ ／ 发送者标 志 ／ p a r a m ／ ／ ／ 要 查询 的控制记 录 I D， 为 S e n d接口传递的 C o n t r o l C o mma n d对象的 C o n t r o l C o mma n d I D字段 ／ p a r a m ／ ／ ／ 返 回联 动 控 制 命 令 操 作 的 结 果 Co n t r o l Re s u l t I n q u i r y s t r i n g i d e n t i t y ，Gu i d I D； ／ ／ ／联动控制数据 p u b l i c c l a s s Co n t r o l C o mma n d { ／ ／ ／控制命令记 录标 志 p u b l i c Gu i d Co n t r o l C o mma n d I D {g e t ；s e t ； ／ ／ ／控制对象 p u b l i c s t r i n g Ta r g e t {g e t ； s e t ； ／ ／ ／控制命令 p u b l i c s t r i n g Co mma n d{g e t ；s e t ； ／ ／ ／控制优先级 。0 一高优先级 ； 1 一普通优先级 ； 2 一 低优先级 p u b l i c i n t Pr i o r i t y{g e t ；s e t ；} ／ ／ ／命令发送时间戳 p u b l i c D a t e Ti me T i me S t a mp{ g e t ； s e t ； ／ ／ ／联动控制数据 p u b l i c c l a s s Co n t r o l Re s u h { ／ ／ ／控制命令记录标志 p u b l i c Gu i d Co n t r o l Co mma n d I D {g e t ；s e t ； ／ ／ ／处 理状 态 O 一未 接收到对 应控 制命 令 ； 1 一准备 操作 ； 2 一正在操作 ； 3 一操作完成 p u b l i c u i n t S t a t e{g e t ；s e t ；} ／ ／ ／处 理结 果 在 S t a t e为 3时有 效 。0 一操作 失败 ； 1 一操作成功 ； 2 一不 能确认 操作 结果 p u b l i c u i n t Re s u l t{g e t ；s e t ； ／ ／ ／处理结果描述 ， 在 S t a t e 为 3时有效 。用 于描述 处理结果 ， 返 回正常或异常错误信息 p u b l i c s t r i n g Re s u l t De s c r i b e{g e t ；s e t ；} ／ ／ ／处理结束 时间。在 S t a t e为 3时 ， 为处理结 束时 间 ； 其他 为查 询结 果时间 p u b l i c Da t e Ti me Ti me S t a mp{g e t ；s e t ；} 2 ． 3 采集端 联动控 制 WC F设 计 在采集端根据每个子系统的特点， 并在与厂家 沟通协商 的基 础上 ， 为 子系统 实现 一个联 动控 制 WC F 服 务 ，而 且 该 服 务 必 须 继 承 和 实 现 I L i n k a g e C o n t r o 1接 口。 I L i n k a g e C o n t r o l接 口从 一 定程度上规范了数据结构和交互方式 ， 为平台的 自动 、 半 自动和手动控制提供 了一个较为规范的操 作方式， 减小 了系统 耦合性 。在 C o n t r o l C o mma n d 类 中的控制对象 Ta r g e t 和控制 命令 C o mma n d 都是 s t r i n g类型 ， 每个具体 的系统可 能会采用不 同 格式 ， 这个 由采集模块规范后提供给平台上层 ， 由解 析和 We b终端按照具体 系统的格式调用传输命令 。 采集端联动控制序列如图 3 所示。 图 3 采集端联动控制序列 采 集端 联动 控制 WC F主要完成 3项 工 作 ① 通过 S e n d接 口接收命令 ， 并进行身份验证 ， 再将 第 4 2卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 工矿 自 动化 I n du s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo1 ． 4 2 NO ． 5 M a y 2 0 1 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 5 0 0 8 8 ～ 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 2 0 牛建娜 ， 周友 ， 吴峰． 煤矿通风机铅炭电池储能系统I- J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 8 8 9 1 ． 煤矿通风机铅炭电池储能系统 牛建娜 ， 周友 ， 吴略 北京 低碳 清洁 能源研 究 所 ， 北京 1 0 2 2 0 9 摘要 为了提 高煤矿供 电的可靠性并确保煤矿安全生产 ， 介绍了用作煤矿通风机应急电源的铅炭 电池储 能 系统 ， 详 细描 述 了储 能 系统 的结构 、 与现 有 配 电 网的接 入 方式 、 系统 功 能、 启动及 退 出策略 等 。该 系统在 煤 矿配电网掉 电的情况下可为通风机提供 1 h的电力支撑 ， 可为煤矿 日常运营提供安全可靠保障。 关键 词 煤矿 通风 机 ；铅炭 电池 ；储 能 系统 ； 应 急 电源 中图分 类号 T D4 4 1 文献 标 志码 A 网络 出版时 间 2 0 1 6 0 4 2 9 l 1 3 5 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 4 2 9 ． 1 1 3 5 ． 0 2 0 ． h t ml Le a d c a r b o n ba t t e r y e ne r g y s t o r a g e s y s t e m f o r c o a l mi ne v e nt i l a t o r NI U J i a n n a ， Z HOU Yo u ， W U To n g Na t i o n a l I n s t i t u t e o f Cl e a n a n d Lo w C a r b o n En e r g y，Be i j i n g 1 0 2 2 0 9 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o i mpr o ve r e l i a bi l i t y o f p o we r s up pl y a n d e ns ur e s a f e t y p r od uc t i o n of c oa l m i ne，a l e a d c a r b o n b a t t e r y e ne r gy s t o r a g e s y s t e m u s e d a s e m e r ge nc y po we r s u pp l y f o r c o a l mi ne v e n t i l a t o r wa s 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 3 0 ； 修回 日期 2 0 1 6 - 0 3 1 0 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项目 国家高技术研究发展计划 8 6 3计划 项 目 2 0 1 4 AA0 5 2 3 0 2 ～ 1 ； 神华集团科技创 新项 目 S T 9 3 0 0 1 4 S H0 1 。 作者简介 牛建娜 1 9 8 1 一 ， 女 ， 河南洛 阳人， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事储能系统的集成与应用等方面的研发工作 ， E - ma il n i u j i a r ma n i c e n e r g y ． c o m。 通过验证的控制命令记 录放置 到命令列表 。② 从 命令列表里按命令记录的优先级和排队顺序取命令 高优先级的将被优先执行 ， 根据子系统具体控制 协议进行控制。③ 处理通过身份验证 的解析 和终 端 的 I n q u i r y接 口， 以查询 联动 控制结 果 状态 。 2 ． 4 解析 和 We b终 端的调 用 在解析端实现 自动控制， 或在 We b终端实现半 自动或手动控制时 ， 都需要根据每个具体 的子系统 联 动控 制业 务设 计界 面 、 流程 和展 现方式 ， 通 过用 户 的配置调用 采集端 的 WC F接 口， 进行联 动控 制命 令 的下发和控制状态 的查询。 在 下 发 命 令 的 C o n t r o l C o mma n d 对 象 中 ， T a r g e t 和 C o mma n d属性 的格式需要遵循具体实现 的联动控制 WC F接 口的说 明。 3 结语 介绍 了综合 自动化系统联动控制应用的几种模 式 ， 并加以比较分析， 提 出了基 于 WC F的异构系统 联动控制模式 ， 采用服务的模式将所有子系统联动 交互挂 接 到采集 模 块 上 ， 从 而从 系统 角 度 对 联 动控 制的数据接口和交互方式进行 了规范和统一 ， 减少 了与子系统之间的耦合性， 为综合 自动化系统联动 控制提出了一种可行 的实现方案。 参 考 文 献 [ 1 ] 许金． 基于物联 网的煤矿 安全监控 系统体 系架构 研究 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 2 9 7 1 0 0 ． I- 2 ] 陈茹 ． WC F框 架下 分 布式 系统 的集成 技术 研究 [ D ] ． 大连 大连海事大学 ， 2 0 1 0 ． [ 3 ] 李 勇 ， 钟宇 ， 梁 强 ， 等． 企业 服务 总线和插件 技术在煤矿 综合 自动 化 系 统 中 的应 用 [ J ] ． 中州 煤 炭 ， 2 0 1 5 8 9 6 9 8 ． [ 4 ] 徐敏 ， 黄强． 矿 山安全生产联动设计[ c ] ／ ／ 第 1 8届全国 煤矿 自动化与信息化学术会议 ， 杭州 ， 2 0 0 8 ． [ 5 ] 李志 ， 范佩磊． 煤矿安全监控系统与“ 一 通三防” 管理的 预警联动 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 0 ， 3 6 4 7 1 7 2 ． [ 6 ] 严 商． 基 于 WC F的分 布式 程 序 的研 究 与 实 现 I- D] ． 武汉 武汉 理工大学 ， 2 0 0 8 ．