CN119828620A - 一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，该方法应用于控制服务平台与集散控制系统的通讯交互中，包括：S1、获取集散控制系统平台中关于锅炉控制的点位数据，作为锅炉数据；S2、在集散控制系统平台中使用改进的自适应循环冗余算法对锅炉数据计算得到校验结果，如果校验成功，则将锅炉数据传输给控制服务平台；S3、控制服务平台对锅炉数据进行分析，输出一个优化后的锅炉数据，将优化后的锅炉数据通过改进的OPC协议回传到集散控制系统平台，集散控制系统平台采用优化后的锅炉数据对锅炉的参数进行调整。采用该方法可确保集散控制系统平台获得的优化数据是正确与合法的，能够保证系统的安全稳定运行。

Description

一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法

技术领域

本发明涉及计算机数据处理技术领域，尤其涉及一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法。

背景技术

DCS(Digital Control System，数字化控制系统)是现代机组运行中枢系统。与传统控制系统不同，DCS具有完善的通讯系统，能够及时准确传递大量数据。虽然核电站与常规电厂的DCS均具有监视、控制和保护功能，但两者差别很大。核电站DCS基于核电安全质保体系设计和运行，在安全性、可靠性和可维护性方面有更高要求。

在火电站锅炉控制的集散控制系统中，通常采用人工控制或部分子系统采用自动控制。不管是何种控制方式都需要根据传感器采集上来的各种数据来规划下一步动作。所以通讯就显得尤为重要。通讯一旦失败或出现错误，上传了错误的数据，会导致下一步动作也产生错误，进而造成严重的后果。因此对通讯数据进行校验就十分有必要，对网络传输数据进行一致性、合法性、正确性校验。通讯出现异常第一时间报警并采取相应的措施，也能将通讯异常造成的风险降到最低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述通讯异常造成的后果，提供了一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，该方法通过在DCS系统中使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法进行数据校验，在控制服务平台中基于CLIPS开发框架进行数据校验，CLIPS支持多样化规则配置，可实现校验规则自动生成与运行时动态更新，采用CLIPS对数据进行校验可快速发现通讯数据是否产生异常并第一时间进行报警。

本发明是通过以下技术方案来解决上述问题：

本申请提供一种基于工业软件与集散控制系统的通讯数据校验方法，其特征在于，在集散控制系统平台(DCS)侧使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法进行数据校验与在控制服务平台侧进行数据校验。

第一方面，本申请提供一种基于工业软件与集散控制系统的通讯数据校验方法，

一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，包括以下步骤：

S1、获取集散控制系统平台中关于锅炉控制的点位数据，作为锅炉数据；

S2、在集散控制系统平台中使用改进的自适应循环冗余算法对锅炉数据计算得到校验结果，如果校验成功，则将锅炉数据传输给控制服务平台；

S3、控制服务平台对锅炉数据进行分析，输出一个优化后的锅炉数据，将优化后的锅炉数据通过改进的OPC通讯协议回传到集散控制系统平台，集散控制系统平台采用优化后的锅炉数据对锅炉的参数进行调整。

步骤S1中，关于锅炉给煤控制的点位数据为瞬时给煤量、瞬时给煤速率、炉膛床料温度、炉膛床料压力、当前蒸汽温度和当前蒸汽压力。

步骤S2中，在集散控制系统平台中使用改进的自适应循环冗余算法对锅炉数据计算得到校验结果，具体包括：

S2.1、根据锅炉数据的数据量大小，自适应选择一个循环冗余算法的参数模型；

S2.2、根据循环冗余算法的参数模型的参数，将锅炉数据左移，得到扩展后的数据；

S2.3、使用异或操作对扩展后的数据进行除法运算，得到余数；

S2.4、将步骤S2.3得到的余数作为循环冗余算法的校验码附加到锅炉数据后面发送给接收端；

S2.5、接收端对接收到的数据使用生成多项式进行校验，得到校验结果。

步骤S2.1中，根据锅炉数据的数据量大小，自适应选择一个循环冗余算法的参数模型，具体包括：

S2.1.1)当锅炉数据的数据测点含有五个及以上测点时，判定为大数据量数据，循环冗余算法的参数模型选择适用错误检测能力高、适用大数据量的CRC-16参数模型；

S2.1.2)当锅炉数据的数据测点含有四个及以下测点时，判定为小数据量数据，循环冗余算法的参数模型选择适用错误检测能力低、适用小数据量的CRC-8参数模型。

步骤S2.2中，将锅炉数据左移8位。

步骤S3中，控制服务平台对锅炉数据进行分析，输出一个优化后的锅炉数据，具体包括：

S3.1、控制服务平台通过比例-积分-微分PID控制器对给煤控制的锅炉数据进行分析，输出一个给煤量调整数据；

S3.2、对调整数据以及锅炉数据生成专家系统CLIPS格式的事实并存入事实库；

S3.3、通过RETE前向规则快速匹配算法对专家系统CLIPS格式的事实和专家系统CLIPS的知识库中的规则进行周期性地识别和匹配，判断数据是否可用，如果可用，则将调整数据作为优化后的锅炉数据。

步骤S3.3中，专家系统CLIPS的知识库模块中存放一些校验的基本规则，规则由锅炉专家进行设定。

步骤S3中，改进的OPC通讯协议，具体包括：

1认证：OPC中的客户端和服务器通过OpenSSL证书进行身份认证，确保只有授权的应用程序和系统可以互相连接；

2数据加密：数据采用Basic128或Basic256加密算法进行128位或256位加密后进行安全传输，确保会话的安全性；

3数据签名：数据使用RSA算法，并结合哈希函数如SHA-256进行数字签名，确保接收到的信息与发送时完全一致，防止篡改；

4测序数据包：通过数据包的排序来防止信息重放攻击；

5审计：记录用户和系统的活动，提供访问审计跟踪，以便于事后分析和监控。

更进一步，在集散控制系统平台(DCS)侧使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法进行数据校验，目的在于判断DCS系统内部数据传输是否出现传输中断或通讯延迟过高等影响数据获取正确性的情况，具体包括以下步骤：

(D101)获取并识别DCS系统中各个点位数据；

(D102)在DCS系统程序页中使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法建立多个功能块更改参数模型参数对数据进行校验；

(D103)各个数据循环遍历校验功能块；

(D104)功能块点位数据校验得到校验结果。

步骤(D101)所述获取DCS系统中各个点位数据，具体包括：

DCS(集散控制系统)系统中的各个数据点位中储存了各种各样类型的数据，从DCS系统程序页中建立与点位的连接，从而获取相应的数据。

所述改进的自适应循环冗余(IACRC)算法，改进内容具体包括：

根据对数据错误检测能力的需求、数据量的大小，根据CRC参数模型表选择CRC-8或CRC-16或CRC-32的参数模型。

使用更复杂的生成多项式：选择能够检测更多类型错误的生成多项式，提供更好的错误检测性能；

自适应CRC:根据数据的特性、应用需求采用DCS系统中自定义功能块的设置去动态调整CRC算法的参数模型，包括WIDTH(CRC数据位宽)、POLY(生成多项式)、INIT(CRC初始值)、REFIN(原始数据是否翻转)、REFOUT(CRC值是否翻转)、XOROUT(异或运算的数值)等，用于优化错误检测的性能；

字节扩张：将CRC的计算从按位计算扩展到按字节计算，由于DCS系统中数据量庞大，这样可以减少处理数据的次数，提高效率。

步骤(D102)所述在DCS系统中建立使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法的校验功能块，功能块进行校验包括以下步骤：

(D102-1)根据不同数据不同错误检测能力需求以及数据量的大小，通过参数模型选择功能块确定一个CRC的参数模型，用于匹配不同数据的不同需求；

(D102-2)原始数据左移相应参数模型的位数；

(D102-3)使用异或操作对扩展后的数据进行除法运算，得到余数；

(D102-4)将这个余数作为CRC校验码附加到原始数据后发送给接收端；

(D102-5)接收端对接收到的数据使用相同的生成多项式进行校验；

步骤(D104)所述功能块点位数据校验得到校验结果，具体包括：

接收端对接收到的数据使用相同的生成多项式进行校验，如果输出未出错，余数应该为零。校验通过后，通过IOPC通讯协议传输点位数据给控制服务平台；校验失败，提示DCS系统中通讯传输中断或通讯延迟过高，并发出报警，派工程师检查DCS系统通讯网络后并重新对数据进行校验。

所述IOPC协议，具体包括：

IOPC协议在OPC协议的基础上增加了安全认证环节，通过以下几个方面来实现：

会话加密：信息采用Basic128或Basic256加密算法进行128位或256位加密后进行安全传输，确保会话的安全性；

信息签名：信息使用RSA算法，并结合哈希函数如SHA-256进行数字签名，确保接收到的信息与发送时完全一致，防止篡改；

测序数据包：通过数据包的排序来防止信息重放攻击；

认证：OPC UA中的客户端和服务器通过OpenSSL证书进行身份认证，确保只有授权的应用程序和系统可以互相连接；

审计：记录用户和系统的活动，提供访问审计跟踪，以便于事后分析和监控；

OPC UA over MQTT：结合MQTT的轻量级特性和OPC UA的数据建模能力，OPC UAover MQTT提供了全面的安全机制，包括认证、授权、加密和数据完整性等方面，以应对工业环境中的安全挑战。

通过以上几个方面，可以在IOPC协议中实现强大的安全认证环节，确保工业自动化和物联网应用中的通信安全。

所述通过IOPC通讯协议传输数据，具体包括以下几个步骤：

通过OpenSSL证书认证的控制服务平台客户端向通过OpenSSL证书认证的本地或远程OPC服务器发起请求。

本地或远程OPC服务器处理请求，并向DCS系统内部通过IACRC校验的点位采集数据。

数据采用Basic128或Basic256加密算法对数据进行加密。

数据采用RSA算法对数据进行数字签名。

对数据包进行排序。

向控制服务平台客户端发送数据。

控制服务平台客户端对数据进行签名验证与解密后使用数据。

第二方面，本申请提供一种基于工业软件与集散控制系统的通讯数据校验方法，在工业控制服务平台侧进行数据校验，包括以下步骤：

(S101)获取目标通讯数据；

(S102)根据不同对象系统的业务属性，建立对象属性的输入输出参数表；

(S103)创建基于C语言的CLIPS开发框架；

(S104)CLIPS对不同对象系统的数据进行数据校验并输出数据校验结果；

(S105)数据校验成功后通过改进的IOPC协议发送给DCS系统。

步骤(S101)所述获取目标通讯数据，具体包括：

控制服务平台通过IOPC通讯协议获取DCS(集散控制系统)系统传来各数据点位的数据后进行进一步的计算处理，计算处理得到的下发数据进行通讯校验。

步骤(S102)所述根据不同对象系统的业务属性，建立对象属性的输入输出参数表，具体包括：

对象系统名称、对象系统的输入参数、对象系统的输出参数。

步骤(S103)所述创建基于C语言的CLIPS开发框架，具体包括：

事实库模块；知识库模块；推理机模块；人机交互模块；

所述事实库模块，具体包括：

事实表示CLIPS中已知的数据信息，代表事实列表中的一段信息，是规则调用数据的基本单元。

所述知识库模块，具体包括：

CLIPS知识库模块主要的功能就是存放不同系统中数据的一些基本规则。规则内容包括以下几个内容：

预设数据对象；

预设数据类型；

预设规则名称；

预设规则参数；

预设规则触发条件；

预设规则校验错误提示词等。

基础规则模块包括以下几个规则模块：阈值检测模块、更新模块、超速检测模块等。

针对不同数据的不同要求，可选多个基础规则模块和自定义设置其余模块。

所述推理机模块，具体包括：

CLIPS推理机模块，是设定好数据校验机制后，根据事实库当前的已知数据信息，匹配知识库模块中的规则。

根据所建知识库和PID控制器计算得出的调整数据，将数据预处理后生成相关CLIPS格式的事实。

利用RETE快速匹配算法对事实库内的事实和已定义知识库内的规则进行周期性地识别和匹配，与当前工作内存中的事实进行比较。

凭借预设的冲突消除机制确保推理工作的正常进行，当规则的所有条件都得到满足时，该规则就被认为是激活的，并且可以被触发执行，并生成最后的校验结果。

回传系统前端人机交互页面实现可视化。

完成系统的推理工作并能够输出推理结果。

推理机不断重复规则匹配和执行的过程。新添加的事实可能会触发更多的规则，从而继续推理过程，直到没有更多的规则可以被激活。

所述人机交互模块，具体包括：

人机交互模块的功能是实现操作人员更好的与专家系统进行交互，主要实现以下几个功能要求：

操作人员既可以在人机交互界面上看到输出结果，也可以对CLIPS系统进行修改与完善。

一个友好的人机交互界面决定了该软件设计的交互性与可使用性，降低了一般操作人员学习和使用专家系统的时间成本。

一个完善度较高的人机交互界面可以使人们对循环流化床锅炉控制系统更为熟悉，当数据校验发生失败时，可以一目了然的明白数据校验失败的原因与位置并给出相应的专家建议，这样不仅给了操作人员反应时间，也间接地保证了循环流化床锅炉数据传输的安全性和稳定性。

推理机模块中，所述选择数据校验机制包含失败否决机制和失败继续机制，具体包括：

在推理机中设定数据校验机制：

当采用失败否决机制时，若出现任一数据存在某一规则校验不通过，则结束当前校验，返回失败校验结果，枚举错误参数和描述信息以及提示语。

当采用失败继续机制时，若有数据存在某一校验不通过，仍继续进行校验流程，直到所有数据均完成校验，返回所有校验不通过的数据对应的校验规则提示语。

知识库模块中，所述预设校验规则包括规则校验错误提示词，具体用于：

(1)推理机根据知识库规则对所述目标校验数据进行校验；

(2)当所述校验结果为失败校验结果时，在人机交互界面上根据校验机制输出所述错误枚举信息，得到所述失败校验结果的异常信息，所述异常信息包括错误参数和描述信息以及提示语。

步骤(S104)所述CLIPS对不同对象系统的数据进行数据校验并输出数据校验结果，具体包括以下几个步骤：

(1)控制服务平台得到DCS系统传来的合法、正确的数据.

(2)采用PID控制器进行进一步的计算处理.

(3)计算处理得到的下发数据采用CLIPS进行数据校验。

(4)校验成功后方可通过IOPC协议发送给DCS系统，DCS系统下发数据给现场控制器，执行器进行参数调整。

(5)校验失败后，控制服务平台切断上位机的自动控制，不下发校验失败的数据，并发出报警信号，提醒工程师检查软件代码逻辑是否有误或现场执行器出现异常等进行调试、修理和维护。

根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质。

一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的数据校验的方法。

步骤(S105)校验结果通过后，工业软件计算数据通过IOPC通讯协议完成安全认证后传输给DCS系统并进行控制调整。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明中，在DCS系统中获取需要校验的目标校验数据，在DCS系统中使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法进行初步数据校验，判断数据传输是否产生中断，延时和传输错误现象，若无，则说明数据传输通讯正常，并通过IOPC协议传输给工业软件。工业软件得到DCS系统传来的数据，并通过这些数据采用PID控制器进行计算，得出下一时刻DCS系统各个控制系统需要进行调整修改的数据，将这些数据进行控制服务平台侧的数据校验，校验这些数据的准确性、一致性、合法性。工业软件获取目标校验数据的业务属性，根据业务属性创建基于C语言的CLIPS开发框架，CLIPS对不同对象系统的数据进行数据校验并输出数据校验结果，数据校验成功后通过改进的IOPC协议发送给DCS系统。通过设置基于C语言的CLIPS开发框架中的知识库模块，设置对应业务属性下的校验规则，可以解决校验规则难以动态维护、校验性能低下的技术问题，可以实现校验规则运行时动态更新以及校验规则的动态扩展，也可以减少相同校验代码的开发，提高校验器校验规则的复用性，增强了校验规则的自适应能力，无需额外引入其余校验模块，增加了资源利用，减少了资源浪费，提高了执行效率，降低了维护成本。

附图说明

为了更直观地说明本申请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。

图1为本申请实施例提供的一种通讯数据校验方法的全部步骤流程图。

图2为本申请实施例提供的一种DCS系统侧使用改进的自适应循环冗余算法进行校验的步骤流程图。

图3为本申请实施例提供的CRC参数模型表。

图4为本申请实施例提供的一种IOPC通讯协议的具体实现流程图。

图5为本申请实施例提供的一种对象属性的输入输出参数表。

图6为本申请实施例提供的一种基于C语言的CLIPS开发框架的总体框图。

图7为本申请实施例提供的CLIPS推理机正向推理的具体步骤流程图。

图8为本申请实施例提供的控制服务平台侧通讯数据校验的方法的具体实现流程图。

图9为本申请实施例提供的DCS系统中程序页使用自定义功能块连接数据点位的设定示意图。

具体实施方式

为了使同样使用集散控制系统的工业技术领域人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施方案进行清楚、完整地描述，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在功能提供者与功能调用者之间进行数据传输交互的过程中，常常需要对传输数据进行一致性、正确性、合法性的校验，比如数据不能为空、数据不能超过一定长度、数据有范围限制、数据不能长时间没有发生变化等。针对数据校验问题，可直接通过程序代码编写校验逻辑解决，但各种数据校验的方式方法规则大多是通用的，采用程序代码解决无疑会产生很多重复性的操作，采用此方法虽然能实现数据校验的功能，但仍存在很多局限性，当数据种类增多，数据量增大，难免会出现程序漏洞，修改不同数据类型的校验代码会很复杂，维护成本极高，且易造成逻辑混乱；而通过创建基于C语言的CLIPS开发框架，在知识库模块中设置校验规则的方式来实现通讯数据校验，只需要针对不同数据类型，不同场景，设置不同的校验规则，即可实现动态维护，动态调整与扩展。

方法实施例，以循环流化床锅炉给煤控制系统为例。

图1是本申请实施例的通讯数据校验的方法的总体步骤流程图，如图1所示，该方法主要包括集散控制系统侧的步骤D101～D104和控制服务平台侧的步骤S101～S105：

集散控制系统侧步骤如下：

步骤D101：获取并识别DCS系统给煤控制系统中各个点位数据。包括瞬时给煤量，瞬时给煤速率、炉膛床料温度、炉膛床料压力、当前蒸汽温度和当前蒸汽压力。如图9所示。

DCS系统中的各个数据点位中储存了各种各样类型的数据，从DCS系统程序页中建立与点位的连接，从而获取相应的数据。

步骤D102：在DCS系统程序页中使用改进的自适应循环冗余(IACRC)算法建立多个功能块更改参数模型参数对数据进行校验。

数据量中等，对错误检测能力要求不高的数据，选择CRC8作为参数模型。

数据量大，对错误检测能力要求较高的数据，选择CRC16作为参数模型。

数据量特别大，对错误检测能力要求巨高的数据，选择CRC32作为参数模型。

瞬时给煤量，瞬时给煤速率等由于数据量相对较小，对错误检测能力的需求不高，因此选择适用数据量中等，错误检测能力一般的CRC-8参数模型。参数模型的具体参数参考CRC参数模型表，如图3所示.

炉膛温度、炉膛压力、当前蒸汽温度和当前蒸汽压力等参数对后续PID控制器计算给煤控制系统给煤调整量起到关键作用，因此对传输正确性要求高，且温度、压力等参数需要传输多个测点数据，数据量庞大，因此选择错误检测能力高、适用大数据量的CRC-16参数模型。

功能块进行校验包括以下步骤：

(D102-1)根据不同数据不同错误检测能力需求以及数据量的大小，通过参数模型选择功能块确定一个CRC的参数模型，用于匹配不同数据的不同需求；

(D102-2)原始数据左移相应参数模型的位数；

(D102-3)使用异或操作对扩展后的数据进行除法运算，得到余数；

(D102-4)将这个余数作为CRC校验码附加到原始数据后发送给接收端；

(D102-5)接收端对接收到的数据使用相同的生成多项式进行校验。

步骤D103：各个数据循环遍历校验功能块；

建立循环校验流校验数据。

步骤D104：功能块点位数据校验得到校验结果。

DCS系统侧使用改进的自适应循环冗余算法进行校验的步骤流程图如图2所示，以瞬时给煤量数据为例，功能块获取瞬时给煤量数据后，由于瞬时给煤量数据是小数据量数据，选择CRC-8参数模型。多个功能块更改参数至CRC-8模型的参数。功能块对瞬时给煤量数据进行CRC校验后传给接收端，接收端对接收到的数据使用相同的生成多项式进行校验，如果输出未出错，余数应该为零。校验通过后，通过IOPC通讯协议传输点位数据给控制服务平台；校验失败，提示DCS系统中通讯传输中断或通讯延迟过高，并发出报警，派工程师检查DCS系统通讯网络后并重新对数据进行校验。

所述通过IOPC通讯协议传输数据，具体包括以下几个步骤，如图4所示：

通过OpenSSL证书认证的控制服务平台客户端向通过OpenSSL证书认证的本地或远程OPC服务器发起请求。

本地或远程OPC服务器处理请求，并向DCS系统内部采集通过IACRC校验的瞬时给煤量数据。

瞬时给煤量数据采用Basic128或Basic256加密算法对数据进行加密。

瞬时给煤量数据采用RSA算法对数据进行数字签名。

对数据包进行排序。

向控制服务平台客户端发送数据。

控制服务平台客户端对数据进行签名验证与解密后使用数据。

控制服务平台侧数据校验步骤如下：

步骤S101：获取目标通讯数据：给煤控制系统给煤量调整量。

工业软件得到DCS系统传来的给煤控制系统的相关数据，包括瞬时给煤量，瞬时给煤速率、炉膛床料温度、炉膛床料压力、当前蒸汽温度和当前蒸汽压力等实时数据，由于用户需求的蒸汽压力或蒸汽温度发生改变，需要调整给煤量来适应用户需求。工业软件根据锅炉的这些实时数据，并通过PID控制算法计算出下一时刻达到目标值给煤控制系统的给煤调整量，将给煤调整量数据进行控制服务平台侧的数据校验，校验给煤调整量数据的准确性、一致性、合法性。

步骤S102：根据不同对象系统的业务属性，建立对象属性的输入输出参数表。

根据给煤控制系统，建立该系统的输入输出参数表，如图5所示。

表名称为给煤控制系统输入输出参数表。

输入参数为：当前给煤量、当前给煤速率、当前炉膛温度、当前炉膛压力、支路数量等。

输出参数为：给煤量调整量、各支路权重值、各支路给煤量上下限、允许未变动时间等数据。

步骤S103：创建基于C语言的CLIPS开发框架，如图6所示。

设置CLIPS的事实库模块，具体包括：根据给煤控制系统输入输出参数表，获取给煤控制系统的业务属性，包含给煤量调整量，各支路权重值、各支路上下限等数据。

设置CLIPS的知识库模块，具体包括以下几个内容：

(1)预设数据对象。

(2)预设数据类型。

(3)预设规则名称。

(4)预设规则参数。

(5)预设规则触发条件。

(6)预设规则校验错误提示词。

基础规则模块包括以下几个规则模块：阈值检测模块、更新模块、超速检测模块等。

针对不同数据的不同要求，可选多个基础规则模块和自定义设置其余模块。

以给煤控制系统举例，主要有以下数据：给煤量输出值，给煤量权重值，单支路执行偏差，给煤量反馈值等。

数据有REAL型，BOOL型两种。

以给煤量输出值阈值检测模块为例：规定给煤量输出值的范围，设置允许的最大值、最小值，触发条件为数据超过最大值或低于最小值。

给煤量输出值更新模块：判断数值有无正常更新，规定给煤量输出值容许长时间没有变化的最大时间，记录上一时刻的数据值，将当前时刻的数据值与上一时刻的数据值进行对比，若相同，数据无变化时间进行累加，若不相同，数据无变化时间进行重置清零操作，当数据无变化时间累加到一定值时到达容许的最大时间，触发模块。

给煤量超速检测模块：规定给煤量输出值变化幅度是否过大，超过锅炉给煤系统调整的最佳调整频率。

根据所述选择的规则模块，对数据进行校验。触发提示语句分别为：给煤量数值超过上(下)限；给煤量数据长时间没有变化，给煤量调整幅度过大。

设置CLIPS的推理机模块，CLIPS推理机正向推理步骤如图7所示，具体包括：

在数据正式进行校验之前选择数据校验机制：

选择数据校验机制：

数据校验机制包含失败否决机制和失败继续机制；

当采用失败否决机制时，若出现任一数据校验器校验不通过，则结束当前校验，返回失败校验结果，枚举错误参数和描述信息以及提示语。

当采用失败继续机制时，若有数据校验器校验不通过，仍继续进行校验流程，直到所有数据校验器均完成校验，返回所有校验不通过的数据校验器对应的校验规则提示语。

从对象属性的输入输出参数表中，获取目标通讯数据的业务属性。

获取通讯数据后，识别该通讯数据的业务属性，识别出是给煤量输出值还是给煤量权重值还是给煤量反馈值等。

根据所建知识库和PID控制器计算得出的调整数据，将数据预处理后生成相关CLIPS格式的事实。

根据不同的业务属性选择不同的规则模块。

利用RETE快速匹配算法对事实库内的事实和已定义知识库内的规则进行周期性地识别和匹配，与当前工作内存中的事实进行比较。

根据知识库模块预先设置的规则模块，获取该业务属性下的所有数据的规则模块，至少含有一个规则模块。

若获取到通讯数据的业务属性为给煤量输出值，则进一步匹配给煤量输出值业务属性下的所有规则模块：阈值检测模块、更新模块、超速检测模块等。规则模块中定义了具体的校验目标校验数据的预设校验规则。

获取完该数据的所有规则模块并获取数据值后，形成数据校验流，如图8所示，在校验流中判断该数据是否满足各个规则模块的触发条件，若满足触发条件，则当前规则模块校验失败。若未满足当前规则模块的触发条件，则判断是否存在下一个规则模块，若有则继续下一个规则模块的校验，若没有，则进行下一个通讯数据的校验。若所有规则模块均未满足触发条件，则校验通过；否则校验不通过。

凭借预设的冲突消除机制确保推理工作的正常进行，生成最后的校验结果；

回传系统前端人机交互页面实现可视化。

完成系统的推理工作并输出推理结果。

推理机不断重复规则匹配和执行的过程。新添加的事实可能会触发更多的规则，从而继续推理过程，直到没有更多的规则可以被激活。

设置人机交互模块，具体包括：

人机交互模块的功能是实现操作人员更好的与专家系统进行交互，主要实现以下几个功能要求：

操作人员既可以在人机交互界面上看到输出结果，也可以对CLIPS系统进行修改与完善。

一个友好的人机交互界面决定了该软件设计的交互性与可使用性，降低了一般操作人员学习和使用专家系统的时间成本。

一个完善度较高的人机交互界面可以使人们对循环流化床锅炉控制系统更为熟悉，当数据校验发生失败时，可以一目了然的明白数据校验失败的原因与位置并给出相应的专家建议，这样不仅给了操作人员反应时间，也间接地保证了循环流化床锅炉数据传输的安全性和稳定性。

步骤S104：CLIPS对不同对象系统的数据进行数据校验并输出数据校验结果。

校验成功后方可通过IOPC协议发送给DCS系统，DCS系统下发数据给现场控制器，给煤机执行器进行给煤量参数调整。校验失败后，控制服务平台不下发失败的数据并切断上位机的自动控制，在人机交互界面上根据校验机制输出所述错误枚举信息，得到所述失败校验结果的异常信息，所述异常信息包括错误参数和描述信息以及提示语。并发出报警信号，提醒工程师检查软件代码逻辑是否有误或现场执行器出现异常等进行调试、修理和维护。

步骤S105：数据校验成功后通过改进的IOPC协议发送给DCS系统。

工业软件得到DCS系统传来的数据，并通过这些数据采用PID控制器进行进一步的计算，得出下一时刻DCS系统各个控制系统需要进行调整修改的数据，将这些数据进行控制服务平台侧的数据校验，校验这些数据的准确性、一致性、合法性。工业软件获取目标校验数据的业务属性，根据业务属性获取CLIPS规则库中的规则模块，其中规则模块包含提前预设的校验规则。根据目标校验数据与其对应的规则模块，构建通讯数据校验循环。通讯数据校验循环可以自动调用数据业务属性对应的各个规则模块，根据数据校验循环中规则模块的预设校验规则对目标通讯数据进行校验，最后得到校验结果。校验成功后方可下发数据给现场控制器，执行器进行参数调整。校验失败后，控制服务平台切断上位机的自动控制，不下发校验失败的数据，并发出报警信号，提醒工程师检查软件代码逻辑是否有误或现场执行器出现异常等进行调试、修理和维护。

Claims (6)

1.一种基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取集散控制系统平台中关于锅炉控制的点位数据，作为锅炉数据；

S2、在集散控制系统平台中使用改进的自适应循环冗余算法对锅炉数据计算得到校验结果，如果校验成功，则将锅炉数据传输给控制服务平台；

S3、控制服务平台对锅炉数据进行分析，输出一个优化后的锅炉数据，将优化后的锅炉数据回传到集散控制系统平台，集散控制系统平台采用优化后的锅炉数据对锅炉的参数进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，步骤S1中，关于锅炉给煤控制的点位数据为瞬时给煤量、瞬时给煤速率、炉膛床料温度、炉膛床料压力、当前蒸汽温度和当前蒸汽压力。

3.根据权利要求1所述的基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，步骤S2中，在集散控制系统平台中使用改进的自适应循环冗余算法对锅炉数据计算得到校验结果，具体包括：

S2.1、根据锅炉数据的数据量大小，自适应选择一个循环冗余算法的参数模型；

S2.2、根据循环冗余算法的参数模型的参数，将锅炉数据左移，得到扩展后的数据；

S2.3、使用异或操作对扩展后的数据进行除法运算，得到余数；

S2.4、将步骤S2.3得到的余数作为循环冗余算法的校验码附加到锅炉数据后面发送给接收端；

S2.5、接收端对接收到的数据使用生成多项式进行校验，得到校验结果。

4.根据权利要求3所述的基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，步骤S2.1中，根据锅炉数据的数据量大小，自适应选择一个循环冗余算法的参数模型，具体包括：

S2.1.1)当锅炉数据的数据测点含有五个以上测点时，判定为大数据量数据，循环冗余算法的参数模型选择CRC-16参数模型；

S2.1.2)当锅炉数据的数据测点含有四个以下测点时，判定为小数据量数据，循环冗余算法的参数模型选择CRC-8参数模型。

5.根据权利要求3所述的基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，步骤S2.2中，将锅炉数据左移8位。

6.根据权利要求1所述的基于集散控制系统平台的锅炉数据传输方法，其特征在于，步骤S3中，控制服务平台对锅炉数据进行分析，输出一个优化后的锅炉数据，具体包括：

S3.1、控制服务平台通过PID控制器对给煤控制的锅炉数据进行分析，输出一个给煤量调整数据；

S3.2、对煤量调整数据以及锅炉数据生成专家系统CLIPS格式的事实并存入事实库；

S3.3、通过RETE前向规则快速匹配算法对专家系统CLIPS格式的事实和专家系统CLIPS的知识库中的规则进行周期性地识别和匹配，判断数据是否可用，如果可用，则将调整数据作为优化后的锅炉数据。