CN119847088A - 分散式控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分散式控制系统。系统包括：基础模块，用于获取对应的标准化设备信息，并对标准化设备信息进行标准化诊断，根据标准化诊断结果生成并发送对应的标准化控制指令，以控制对应的标准化设备执行动作；基础模块，还用于接收并解析其他基础模块发送的标准化诊断结果，并在其与标准化诊断结果存在关联时，生成并发送对应的标准化控制指令，以解决标准化设备故障；综合处理模块，用于接收和解析来自于基础模块的标准化控制指令，在解析到基础模块对应的标准化设备发生故障且未解决时，生成调整方案并发送至基础模块；基础模块还用于接收综合处理模块的调整方案，根据调整方案控制标准化设备工作。改善了集中控制存在的故障集中过载问题。

Description

分散式控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种分散式控制系统。

背景技术

在核电厂的工艺工况中，核电站的控制领域采用分散式控制系统(DCS，Distributed Control System)来管理工艺系统的控制逻辑。确保工艺的自动安全运转是关键的控制目标，因此，控制系统的可靠性对核电站尤为重要。然而，目前许多DCS系统虽然理论上是分散式的，但在设计和实现上仍依赖于大型集中控制装置，这种集中化构造虽然便于统一管理和维护，但也带来了大量电缆的布置需求，并且在某个系统或设备发生故障时，可能导致控制功能的丧失，从而严重降低了系统的整体可靠性。因此，需要提供一种分散式控制系统。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分散式控制系统，改善了现有技术通过集中控制装置控制，一旦出现单点故障易导致整个系统功能失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种分散式控制系统，所述系统包括综合处理模块以及与其关联的多个基础模块，每个基础模块对应一类标准化设备，其中：基础模块，用于获取对应的标准化设备信息，并对标准化设备信息进行标准化诊断，根据标准化诊断结果生成并发送对应的标准化控制指令，以控制对应的标准化设备执行动作；其中，当标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块；基础模块，还用于接收并解析其他基础模块发送的标准化诊断结果，并在其与标准化诊断结果存在关联时，生成并发送对应的标准化控制指令，以解决标准化设备故障；综合处理模块，用于接收和解析来自于基础模块的标准化控制指令，并在解析到基础模块对应的标准化设备发生故障且未解决时，生成调整方案并发送至对应的基础模块；基础模块还用于接收所述综合处理模块的调整方案，并根据所述调整方案控制对应的标准化设备工作。

于本发明一实施例中，基础模块包括：标准化设备对接单元，用于接收对应的标准化设备信息，以及将标准化控制指令发送至对应的标准化设备，以控制标准化设备执行对应的动作；基础诊断单元，用于基于预设的标准化诊断算法，对标准化设备信息进行诊断，生成标准化诊断结果，并在标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块；基础控制单元，用于根据标准化设备信息和标准化诊断结果，生成标准化控制指令；基础控制单元，还用于根据所述综合处理模块的调整方案，生成标准化控制指令；基础控制单元，还用于解析其他基础模块发送的标准化诊断结果，并在解析到标准化诊断结果存在预设标识时，生成标准化控制指令；基础通讯单元，用于将标准化控制指令发送至所述综合处理模块、接收所述综合处理模块的调整方案、接收其他基础模块的标准化诊断结果、以及发送标准化诊断结果至其他基础模块。

于本发明一实施例中，基础模块还包括基础存储单元，用于存储标准化诊断结果和标准化控制指令。

于本发明一实施例中，所述综合处理模块包括：综合通讯单元，用于接收各个基础模块发送的标准化控制指令，以及发送调整方案至对应的基础模块；综合处理模块，用于解析标准化控制指令：若标准化控制指令以及与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备均发生故障时，则基于预设的调整规则确定需启动的其他基础模块，生成调整方案；若标准化控制指令对应的标准化设备发生故障，且与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备正常运行，则记录各标准化控制指令对应的标准化设备的状态。

于本发明一实施例中，所述综合处理模块还对应有非标准化设备，所述综合处理模块还包括非标准化设备对接单元和综合诊断单元，其中：所述非标准化设备对接单元，用于获取对应的非标准化设备信息，并发送非标准化控制指令至对应的非标准化设备；所述综合诊断单元，用于基于预设的非标准化诊断算法，对所述非标准化设备信息进行诊断，生成非标准化诊断结果；所述综合控制单元，还用于根据所述非标准化设备信息和所述非标准化诊断结果，生成非标准化控制指令。

于本发明一实施例中，所述综合处理模块还包括综合存储单元，用于存储非标准化诊断结果和非标准化控制指令。

于本发明一实施例中，所述分散式控制系统还包括与基础模块一一对应的操作监视模块，用于发送第一就地控制指令至对应的基础模块，以使该基础模块根据第一就地控制指令，就地控制对应的标准化设备。

于本发明一实施例中，所述分散式控制系统还包括集中监控存储模块，用于发送第二就地控制指令至对应的基础模块和/或所述综合处理模块，以及记录各基础模块和所述综合处理模块的运行状态信息；其中，所述集中监控存储模块与所有基础模块和所述综合处理模块相关联。

于本发明一实施例中，所述集中监控存储模块包括：集中通讯单元，用于接收各个基础模块和/或所述综合处理模块发送的运行状态信息，以及将第二就地控制指令发送至对应的基础模块和/或综合处理模块；外部诊断单元，用于将所述运行状态信息传送至外部设备，生成外部诊断结果；操作监视单元，用于根据所述外部诊断结果和所述运行状态信息，生成第二就地控制指令；其中，所述第二就地控制指令用于调控基础模块和/或所述综合处理模块的运行状态；集中存储单元，用于基于预设的存储原则，对所述运行状态信息进行分级存储。

于本发明一实施例中所述标准化诊断结果为标准化诊断预测结果或标准化诊断实时结果。

如上所述，本发明的一种分散式控制系统，具有以下有益效果：提出了一种分散控制、分散诊断的控制架构，采用基础模块和综合处理模块的分层架构，其中基础模块执行标准化控制逻辑，综合处理模块可以实现对不同控制需求的灵活适应。故障诊断在各基础模块分散执行，根据预设程序触发基础模块或综合处理模块的控制逻辑，从而实现快速响应。本发明旨在解决集中控制存在的故障集中过载问题，通过分散布局降低了电缆等成本负担。此外，通过分散的故障诊断布局，系统可快速定位并处理故障，满足了批量化、低成本和差异化的控制需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的分散式控制系统的结构框图；

图2显示为本发明一实施例提供的分散式控制系统设备故障的逻辑响应框图；

图3显示为本发明一实施例提供的分散式控制系统基础模块故障的逻辑响应框图；

图4显示为本发明一实施例提供的分散式控制系统案例示意图。

元件标号说明：

100、基础模块；110、标准化设备对接单元；120、基础诊断单元；130、基础控制单元；140、基础通讯单元；150、基础存储单元；200、综合处理模块；210、非标准化设备对接单元；220、综合诊断单元；230、综合控制单元；240、综合通讯单元；250、综合存储单元；300、操作监视模块；400、集中监控存储模块；500、监控网络；600、通讯模块。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。

本发明提供一种分散式控制系统，这种系统结合分散控制、分散诊断和分散存储的控制架构，监控采用分散监控与集中监控兼有的方式。这种系统采用基础模块和综合处理模块的分层架构，其中基础模块执行标准化控制逻辑，综合处理模块根据非标准化设备的差异化需求进行配置，实现对不同控制需求的灵活适应。故障诊断在各基础模块分散执行，根据预设程序触发基础模块或综合处理模块的控制逻辑，从而实现快速响应。本发明旨在解决集中控制存在的故障集中过载问题，通过分散布局降低了电缆等成本负担，并通过操作监视模块，提供有就地操作面板以应对集中监控失效时基础模块的操作需求。此外，通过分散的故障诊断布局，系统可快速定位并处理故障，满足了批量化、低成本和差异化的控制需求。

请参见图1，分散式控制系统包括综合处理模块200以及与其关联的多个基础模块100，每个基础模块100对应一类标准化设备，其中：基础模块100用于获取对应的标准化设备信息，并对标准化设备信息进行标准化诊断，根据标准化诊断结果生成并发送对应的标准化控制指令，以控制对应的标准化设备执行动作；其中，当标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块100。基础模块100是执行就地控制的基本控制单元，监测与其对应的标准化设备，并采集标准化设备的运行数据，如温度、压力、振动等信息。通过预设的标准化诊断算法，基础模块100对采集到的设备信息进行分析，判断设备是否处于正常工作状态。如果设备运行正常，基础模块100根据诊断结果生成控制指令，发送给设备以维持其正常运作；如果诊断结果显示设备出现故障，基础模块100会将故障信息传输到其他基础模块100。这些其他的基础模块100可以解析接收到的故障信息，并在解析到故障信息与自身关联时，生成并执行相应的控制指令，以调整其对应的设备的运行状态或启用其对应的备用设备，确保系统的稳定性和连续性，避免单点故障对整体系统的影响。在一个分散式控制系统中，可基于实际需求配置1～n个基础模块100。

进一步地，基础模块100还用于接收并解析其他基础模块100发送的标准化诊断结果，并在其与标准化诊断结果存在关联时，生成并发送对应的标准化控制指令，以解决标准化设备故障。基础模块100还会接收并解析来自其他基础模块100发送的标准化诊断结果。当接收到的诊断结果与自身控制的标准化设备存在关联时，基础模块100会基于这些诊断结果生成相应的控制指令。这些控制指令用于解决相关设备故障，例如启动备用设备、调整设备参数或执行其他必要的控制操作，以恢复设备的正常运行并确保系统的稳定性。

综合处理模块200用于接收和解析来自于基础模块100的标准化控制指令，并在解析到基础模块100对应的标准化设备发生故障且未解决时，生成调整方案并发送至对应的基础模块100。综合处理模块200是综合处理信息和控制的控制单元，负责接收并解析来自基础模块100的标准化控制指令，以实现对各个基础模块100的协同管理和运行调度，以及通过定制化的逻辑，管控非标准化设备。若在解析过程中发现某个基础模块100所控制的标准化设备发生故障且该故障尚未解决，综合处理模块200会基于预设的调整逻辑生成调整方案。该调整方案包括启用可进行功能替代的备用设备、调整控制参数或采取其他必要的补救措施。生成的调整方案会被发送至对应的基础模块100，指导其采取适当的操作来修复故障或缓解故障影响，从而确保系统的正常运行和稳定性。可以理解的是，在一个分散式控制系统中，可基于实际需要适应性设置1～m个综合处理模块200，并可根据不同的分组配置需求，m个综合处理模块200协调管控0～n个基础模块100。

基础模块100还用于接收所述综合处理模块200的调整方案，并根据所述调整方案控制对应的标准化设备工作。基础模块100还负责接收来自综合处理模块200的调整方案，并根据该调整方案控制相应的标准化设备的工作。当综合处理模块200检测到设备故障并生成调整方案后，基础模块100会根据接收到的调整指令，执行相应的控制操作，如启用备用设备、调整设备运行参数等操作，以使系统保持正常运行。通过这种方式，基础模块100能够根据综合处理模块200提供的方案，及时响应并解决设备故障，确保系统能够平稳、稳定地运行。

在本发明一实施例中，基础模块100包括：标准化设备对接单元110，用于接收对应的标准化设备信息，以及将标准化控制指令发送至对应的标准化设备，以控制标准化设备执行对应的动作；基础诊断单元120，用于基于预设的标准化诊断算法，对标准化设备信息进行诊断，生成标准化诊断结果，并在标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块100；基础控制单元130，用于根据标准化设备信息和标准化诊断结果，生成标准化控制指令；基础控制单元130，还用于根据所述综合处理模块200的调整方案，生成标准化控制指令；基础通讯单元140，用于将标准化控制指令发送至所述综合处理模块200、接收所述综合处理模块200发送的调整方案、接收其他基础模块100发送的标准化诊断结果、以及发送标准化诊断结果至其他基础模块100。标准化设备对接单元110作为与标准化设备的直接交互者，接收来自于标准化设备的相关信息，比如传感器参数和相关的仪表信息等，将这些标准化设备信息发送至与其通信连接的基础诊断单元120和基础控制单元130，并发送标准化控制指令至标准化设备，从而使得标准化设备执行运行或停止等动作。基础诊断单元120基于预设的标准化诊断算法，对标准化设备对接单元110发送的现场标准化设备信息进行诊断处理，判断设备是否发生故障，并生成诊断结果。若诊断结果表明设备故障，则该基础诊断单元120会将这种故障信息通过基础通讯单元140发送至其他的基础模块100。

进一步地，基础诊断单元120还会将诊断结果发送至与其通信连接的基础控制单元130，以使基础控制单元130进行调控。基础控制单元130在基础模块100中起到执行预设的标准化控制逻辑信号处理的作用，在基础控制单元130中，可以执行设备及设备组的标准化逻辑控制或少量定制化逻辑，实现对标准化设备的控制。具体地，其根据接收到的诊断结果和标准化设备信息，按照预设的控制逻辑生成标准化控制指令，并将该指令发送至标准化设备对接单元110，以控制对应的标准化设备执行相应的操作。其中，标准化设备可以执行的操作包括但不限于启动、停止、调整参数、切换工作模式等。因此，基础模块100主要用于标准化的设备或仪表组合控制和监视，比如：成套的水冷机组、风冷机组、通风过滤列等控制，可独立完成控制和监控。基础模块100带有基础诊断单元120，可以实现标准化设备就地诊断并直接联动基础控制单元130，实现对标准化设备的控制。

更进一步地，基础控制单元130还会根据综合处理模块200的调整方案生成标准化控制指令。具体地，基础控制单元130解析接收到的调整方案，识别出其中的操作要求，例如要求启动设备、调整设备的运行参数等。根据这些操作要求以及接收到的标准化设备信息，基础控制单元130会生成对应的标准化控制指令并发送至标准化设备对接单元110，以使设备在综合处理模块200的指令下进行工作。此外，基础控制单元130还会解析其他基础模块100发送的标准化诊断结果，生成标准化控制指令。具体地，基础控制单元130解析其他基础模块100发送的标准化诊断结果，判断诊断结果中是否存在预设的标识，若存在，则表示该诊断结果和自身具有关联，可根据诊断结果的具体内容，生成标准化控制指令，以控制对应的设备启动等。通过这种方式，即使某一设备故障，其他与该设备关联的基础模块在接受到故障信息后也可以启动对应的备用设备，以保证系统正常运行。基础通讯单元140负责当前的基础模块100与其他模块之间的信息交互。具体地，基础控制单元130将生成的标准化控制指令发送至该模块的基础通讯单元140后，由基础通讯单元140将该标准化控制指令发送至综合处理模块200。基础通讯单元140还会接收综合处理模块200发送的调整方案，并将调整方案发送至基础控制单元130，以使其生成标准化控制指令。基础通讯单元140还会接收来自其他基础模块100的标准化诊断结果，以及将本基础模块100生成的标准化诊断结果发送至其他基础模块100，以便各模块之间进行协调决策。对于每个基础模块100，可以有一个基础通讯单元140，也可以分为两个基础通讯单元140，一个基础通讯单元140与操作监视模块300通信连接，从而实现基础模块100和操作监视模块300之间的信息交互。另一个基础通讯单元140与监控网络500通信连接，从而实现与其他模块之间的信息交互。

在本发明一实施例中，基础模块100还包括基础存储单元150，用于存储标准化诊断结果和标准化控制指令。基础存储单元150会接收来自基础诊断单元120的标准化诊断结果并进行保存，以便后续进行故障排查等情况使用。此外，基础存储单元150还存储有基础控制单元130生成的标准化控制指令，以便后续查询。作为一种示例，基础控制单元130一方面可以读取基础存储单元150内存储的历史信息，通过分析这些历史信息和当前获取的标准化设备信息，生成标准化控制指令。另一方面，基础控制单元130生成标准化控制指令后，会将涉及到的相关信息存储于基础存储单元150，以便于后续调用。

在本发明一实施例中，所述综合处理模块200包括：综合通讯单元240，用于接收各个基础模块100发送的标准化控制指令，以及发送调整方案至对应的基础模块100；综合处理模块200，用于解析标准化控制指令：若标准化控制指令以及与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备均发生故障时，则基于预设的调整规则确定需启动的其他基础模块100，生成调整方案；若标准化控制指令对应的标准化设备发生故障，且与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备正常运行，则记录各标准化控制指令对应的标准化设备的状态。综合通讯单元240与监控网络500通信连接，从而实现与连接至监控网络500的其他模块的信息交互。具体地，综合通讯单元240接收来自各个基础模块100的标准化控制指令，并将综合控制单元230生成的调整方案发送至该方案中涉及到的相应的基础模块100，以便使该基础模块100执行相应的调整操作，如启动功能类似的备用设备等，确保整个分散式控制系统正常运行。综合处理模块200执行控制逻辑和信号处理功能，主要执行设备及设备组间的协调控制、设备组的综合控制以及设备的综合监控等功能。综合处理模块200接收到每个基础模块100发送的标准化控制指令后，对接收到的指令进行解析处理，判断控制指令涉及的设备及其状态：若当前的标准化控制指令以及与其关联的其他标准化控制指令所对应的设备均发生故障，为确保系统正常运行，综合处理模块200会根据预设的调整规则，确定需要启动哪些基础模块100，以便这些基础模块100控制对应的设备运作。反之，若标准化控制指令对应的设备故障，但与该指令关联的其他控制指令对应的设备仍然处于正常运行的状态，此时综合控制单元230会将各个标准化指令对应设备的状态保存至综合存储单元250，用于后续故障分析等工作进行查询调用。进一步地，综合控制单元230还可读取综合存储单元250中的信息，以生成相关指令。通过这种方式，综合处理模块200可以实现对各个基础模块100的综合协调管控。

在本发明一实施例中，所述综合处理模块200还对应有非标准化设备，所述综合处理模块200还包括非标准化设备对接单元210和综合诊断单元220，其中：所述非标准化设备对接单元210，用于获取对应的非标准化设备信息，并发送非标准化控制指令至对应的非标准化设备；所述综合诊断单元220，用于基于预设的非标准化诊断算法，对所述非标准化设备信息进行诊断，生成非标准化诊断结果；所述综合控制单元230，还用于根据所述非标准化设备信息和所述非标准化诊断结果，生成非标准化控制指令。综合处理模块200不仅能够实现对各个基础模块100的综合管理，还可以实现对非标准化设备的处理和控制。具体地，非标准化设备对接单元210作为与非标准化设备的直接对接方，可以获取到非标准化设备相关的传感器数据或仪表数据等现场信息，并将获取的这些非标准化设备信息发送至综合处理模块200进行处理。此外，该非标准化设备对接单元210还会将综合控制单元230生成的非标准化控制指令发送至对应的非标准化设备，以使该设备执行相应的操作。可以理解的是，不同于标准化设备，非标准化设备对接单元210需要处理不同类型的数据格式和控制协议。综合诊断单元220基于预设的非标准化诊断算法，分析来自非标准化设备的现场信息并进行诊断，生成相应的诊断结果并将诊断结果发送给综合控制单元230。综合控制单元230结合设备的实时信息和诊断结果，判断非标准化设备是否处于正常工作状态，并根据预设的规则生成非标准化控制指令，并通过标准化设备对接单元110发送至对应的非标准化设备，以使该设备继续运行、停机或改动某参数等。需要说明的是，综合处理模块200可配置有冗余的非标准化控制设备，以提升整体系统可靠性。其中，冗余配置既可以是整个综合处理模块200的备份，也可以是内部各单元的冗余，例如综合控制单元230、综合诊断单元220、综合通讯单元240等，均可设置主备用处理单元。因此，综合处理模块200主要用于系统或功能级的成组、顺控、综合协调、系统或设备组监测和控制等。综合处理模块200中通过综合诊断单元220，可以实现设备就地诊断并直接联动综合控制单元230，实现控制。需要说明的是，该分散式控制系统的设备分散布置，当单一的基础模块100故障或对应的设备故障，可以由其他设置的基础模块100执行备用功能。综合处理模块200与基础模块100处于同级控制，丧失单个的基础模块100，甚至综合处理模块200失效，都不会显著影响其他模块运行，提升了系统整体可靠性。进一步地，在本发明一实施例中，所述标准化诊断结果为标准化诊断预测结果或标准化诊断实时结果，非标准化诊断结果为非标准化诊断预测结果或非标准化诊断实时结果。本发明中，标准化诊断算法或非标准化诊断算法既可以仅根据当前获取的设备现场数据，得到一种实时诊断结果，还可以结合历史数据，对未来一定时间内可能发生的故障进行预测，以便操作员进行相关的预防和防护工作。通过这种方式极大提升了系统的整体稳定性，实现了灵活、高效的故障管理。

为了在现场直接控制标准化设备，在本发明一实施例中，所述分散式控制系统还包括与基础模块100一一对应的操作监视模块300，用于发送第一就地控制指令至对应的基础模块100，以使该基础模块100根据第一就地控制指令，就地控制对应的标准化设备。操作监视模块300与基础模块100一一对应，是实现就地操作和监视运行状态的部分。操作监视模块300通过对应的基础模块100实现对相关标准化设备的控制与监视，操作监视模块300能够访问设备状态、诊断数据和结果，并读取存储的历史和过程数据等。具体地，操作监视模块300用于接收来自操作员的第一就地控制指令，并将其发送至对应的基础模块100。基础模块100的基础控制单元130接收来自于操作监视模块300的第一就地控制指令，并对其进行解析处理，根据解析结果对标准化设备进行就地控制。

在本发明一实施例中，所述分散式控制系统还包括集中监控存储模块400，用于发送第二就地控制指令至对应的基础模块100和/或所述综合处理模块200，以及记录各基础模块100和所述综合处理模块200的运行状态信息；其中，所述集中监控存储模块400与所有基础模块100和所述综合处理模块200相关联。集中监控存储模块400其通过监控网络500与综合处理模块200、各个基础模块100相连接，能够实现就地集中监控该分布式控制系统和设备状态，并和各个基础存储单元150、综合存储单元250实现数据信息的分级存储。

在本发明一实施例中，所述集中监控存储模块400包括：集中通讯单元440，用于接收各个基础模块100和/或所述综合处理模块200发送的运行状态信息，以及将第二就地控制指令发送至对应的基础模块100和/或综合处理模块200；外部诊断单元420，用于将所述运行状态信息传送至外部设备，生成外部诊断结果；操作监视单元410，用于根据所述外部诊断结果和所述运行状态信息，生成第二就地控制指令；其中，所述第二就地控制指令用于调控基础模块100和/或所述综合处理模块200的运行状态；集中存储单元430，用于基于预设的存储原则，对所述运行状态信息进行分级存储。集中通讯单元440与各个基础模块100和综合处理模块200通信连接，这些模块发送的运行状态信息通过监控网络500传送给集中通讯单元，通过获取这些信息，集中监控存储模块400能够全面准确地掌控系统当前的运行情况。此外，集中通讯单元还将第二就地控制指令发送至与该指令对应的基础模块100和/或综合处理模块200，从而可以实现对相应模块的就地管控。外部诊断单元420可连接外部诊断设备，实现外部设备访问。具体地，外部诊断单元420通过外部接口，将各个设备的运行状态传送至外部的诊断设备，以使外部诊断设备根据这些信息生成外部诊断结果。通过引入外部诊断，可以有效提升故障检测的准确性和系统运行的可靠性。操作监视单元是人机交互的接口，可实现第二就地控制指令的下发、系统工艺参数和诊断参数的监测等功能。具体地，根据外部诊断结果和运行状态信息，由操作员生成第二就地控制指令。第二就地控制指令通过集中通讯单元440和监控网络500，发送至对应的基础模块100和/或综合处理模块200，以调控其运行状态。集中存储单元430可记录系统的数据，与其他模块的存储器配合，可实现数据的分级存储管理，也可避免集中数据存储的负担并增加大量监控网络500系统传输的数据。示例性地，对于基础模块100或综合处理模块200调用较多的数据，存储在对应的基础存储单元150或综合存储单元250，对于集中就地管控调用较多的数据则存储在集中存储单元430。进一步地，该分散式控制系统还可通过通讯模块600实现与外部其他控制系统的交互，从而实现更广泛的监控和协同操作。

综上，基础模块100主要用于标准化的设备或仪表组合控制和监视、设备诊断等，配合连接的操作监视模块300可以事先设备或设备组的操作和就地分散控制，并且结合诊断算法实现设备诊断，结合诊断设备类型，基于工艺参数监测判断系统运行异常，基于设备的监测参数配合智能算法实现设备诊断，例如：设备振动、核心部件温度、转动部件转速等配合专家系统或神经网络智能模型等完成设备诊断，并产生设备故障判断和预防性提示，提前报警并切换至正常的设备，让在预防性维修的阶段提前停运切换备用设备，降低损耗的同时保证系统运行，由于采用了分散的控制技术，具备单个模块的停运检修的可能性。综合处理模块200主要用于系统或功能级的成组、顺控、综合协调、系统或设备组监测、控制、诊断等。此部分模块主要基于子功能级、系统内或系统外的协同控制算法协同基础模块100，目前算法主要采用成组、顺控、综合协调的算法，也可采用基于专家系统算法(例如：基于规则的推理、前向推理、反向推理、混合推理、模拟逻辑等专家机理构建系统)或采用自适应控制、预测控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法等控制算法。综合处理模块200中的诊断算法，可以基于现场的采集数据实现设备的诊断，也可结合控制系统内传输的数据和信号，综合分析得出系统的运行状态，做出区别于基础模块100的设备级诊断的系统级诊断结果。

请参阅图2，其展示了仪表或执行器故障时的处理过程。作为一种具体示例，若某基础模块100对应仪表或设备发生故障，信号经过标准化设备对接单元110采集的信号在基础诊断单元120经算法分析产生“设备故障信号”后，则通过送入本基础模块100内的基础控制单元130，触发设备停运指令，“设备故障信号”会同步送其他基础模块100和综合处理模块200，其他基础控制单元130接受到控制指令后，会结合预先设定的程序控制：若其他某基础模块100控制的设备是故障基础模块100的备用设备，则该其他基础模块100启动备用设备，综合处理模块200记录当前启动的设备状态；若无其他备用控制设备，综合处理模块200模块识别到设备状态，则根据预设的程序动作其他设备，保障系统和设备安全。集中监控存储模块400可根据需要收集各模块的诊断数据，实现综合管理监控功能，同时通过外部诊断单元420预留诊断接口，可接入外部其他终端，通过外部终端的算法实现系统外部诊断。

请参阅图3，若某基础模块100发生故障，此时分散式控制系统诊断此基础模块100设备故障(例如：控制器故障、网络故障、输入/输出模块故障等)或通过其他基础模块100、综合处理模块200的现场工艺参数监控到执行此功能的控制失效。根据故障监测的信号，会结合预先设定的程序控制：若其他某基础模块100控制的设备是故障基础模块100的备用设备，则该其他基础模块100启动备用设备，综合处理模块200记录当前启动的设备状态；若无其他备用控制设备，综合处理模块200识别到设备状态，则根据预设的程序动作其他设备，保障系统和设备安全。集中监控存储模块400可根据需要收集各模块的诊断数据，实现综合管理监控功能，同时可通过外部诊断单元420预留诊断接口，可接入外部其他终端，通过外部终端的算法实现系统外部诊断。

进一步地，若某综合处理模块200发生故障，则丧失综合协同、成组、顺控、系统或设备组的监控。此时综合处理模块200原有指令消失、主要依靠基础模块100结合预先设定的程序控制。基础模块100维持失效前的状态，或可以结合综合处理模块200的指令状态达到的故障模式，启停对应的设备或设备组。

可以理解的是，基础模块100和综合处理模块200可以采用PLC、FPGA、DCS等技术的产品。各模块的执行形式基于不同的技术产品情况配置。例如：可以采用机笼结构布置控制器卡、输入输出卡、通讯模块等；也可采用PCB集成电路的方式布置各执行基础模块100等。

综合控制单元230、基础控制单元130、综合诊断单元230、基础诊断单元130可以用相同的控制器或技术执行功能，比如均采用PLC或FPGA；处理器可以根据不同的可靠性要求，采用不冗余或多重冗余的配置。同时，为了提升控制和诊断能力，也可将综合控制单元230、基础控制单元130、综合诊断单元230、基础诊断单元130分别用不同的处理单元不同的控制技术实现，比如综合控制单元230、基础控制单元130用PLC技术，综合诊断单元230、基础诊断单元130用FPGA技术；充分发挥PLC逻辑处理效率、FPGA的快速数据处理能力特点。

综合存储单元250和基础存储单元150根据不同的存储容量、存取速度等，选择不同技术产品，例如：选用机械硬盘(HDD)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、固态硬盘(SSD)等。

综合通讯单元240240、基础通讯单元140、通讯模块600可以结合不同的网络通讯要求配置，网络接口采用RS485接口、RS232接口、以太网接口(例如：EtherNet、Profinet等)、其他通讯模块(GPRS模块、5G模块、ZigBee模块、CAN模块、LoRa模块等)。监控网络的网络结构可以是环形结构、星形结构等；通讯介质可选光纤、双绞线、同轴电缆、无线等方式。

操作监视模块300和操作监视单元410可选用带显示存储通讯的装置，例如，触摸屏显示器、物理按钮和指示显示装置等。

需要说明的是，本发明图1至图3中，仅示例性给出了2个基础模块100、1个综合处理模块200、2个操作监视模块300、1个集中监控存储模块400、1个监控网络500和一个通讯模块600，但本领域技术人员可根据不同的配置需求，通过配置不同数量的上述各个模块，可以执行不同的控制逻辑，图4罗列了部分划分的实例，具体的划分，可结合不同系统的不同需求划分到不同的模块中。

需要说明的是，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的模块引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的模块。

综上所述，本发明公开的一种分散式控制系统，通过分散控制和分散诊断，可以实现独立的诊断控制能力，即使网络故障，设备可以诊断后按照预期动作。分散诊断的结果，可以传输至网络，通过统一的接口监测管理或远程管理，便于人员远程集中识别到设备状态。其中，该系统中基础模块实现设备组的控制，2个及以上的基础模块，可以实现2*100％或n*100％的控制，冗余设备的增加可实现快速配置；当某个基础模块故障后也可通过网络直接通过其他基础模块调用启动备用设备或辅助设备，可不用通过综合处理模块进行调控。综合处理模块除实现基础模块间的状态记录和调配管理外，还能实现差异化的控制需求，根据不同系统配置要求配置算法和设备模块。进一步地，对于每个基础模块，通过自己的操作监视模块控制，提升系统手动操作能力和可靠性。数据可实现分设备存储，基础模块和综合处理模块的自带的存储器包括自身诊断信息和控制参数信息；集中监控存储模块存储有系统级的数据和各模块的总体的诊断数据，但外部诊断单元具备调用系统各自模块全局数据的能力。通过数据分层分设备管理，减少控制时网络负荷，提升响应时间。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种分散式控制系统，其特征在于，所述系统包括综合处理模块以及与其关联的多个基础模块，每个基础模块对应一类标准化设备，其中：

基础模块，用于获取对应的标准化设备信息，并对标准化设备信息进行标准化诊断，根据标准化诊断结果生成并发送对应的标准化控制指令，以控制对应的标准化设备执行动作；其中，当标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块；

基础模块，还用于接收并解析其他基础模块发送的标准化诊断结果，并在其与标准化诊断结果存在关联时，生成并发送对应的标准化控制指令，以解决标准化设备故障；

综合处理模块，用于接收和解析来自于基础模块的标准化控制指令，并在解析到基础模块对应的标准化设备发生故障且未解决时，生成调整方案并发送至对应的基础模块；

基础模块还用于接收所述综合处理模块的调整方案，并根据所述调整方案控制对应的标准化设备工作。

2.根据权利要求1所述的分散式控制系统，其特征在于，基础模块包括：

标准化设备对接单元，用于接收对应的标准化设备信息，以及将标准化控制指令发送至对应的标准化设备，以控制标准化设备执行对应的动作；

基础诊断单元，用于基于预设的标准化诊断算法，对标准化设备信息进行诊断，生成标准化诊断结果，并在标准化诊断结果为标准化设备故障时，发送至其他基础模块；

基础控制单元，用于根据标准化设备信息和标准化诊断结果，生成标准化控制指令；

基础控制单元，还用于根据所述综合处理模块的调整方案，生成标准化控制指令；

基础控制单元，还用于解析其他基础模块发送的标准化诊断结果，并在解析到标准化诊断结果存在预设标识时，生成标准化控制指令；

基础通讯单元，用于将标准化控制指令发送至所述综合处理模块、接收所述综合处理模块的调整方案、接收其他基础模块的标准化诊断结果、以及发送标准化诊断结果至其他基础模块。

3.根据权利要求2所述的分散式控制系统，其特征在于，基础模块还包括基础存储单元，用于存储标准化诊断结果和标准化控制指令。

4.根据权利要求1所述的分散式控制系统，其特征在于，所述综合处理模块包括：

综合通讯单元，用于接收各个基础模块发送的标准化控制指令，以及发送调整方案至对应的基础模块；

综合处理模块，用于解析标准化控制指令：

若标准化控制指令以及与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备均发生故障时，则基于预设的调整规则确定需启动的其他基础模块，生成调整方案；

若标准化控制指令对应的标准化设备发生故障，且与该标准化控制指令关联的其他标准化控制指令对应的标准化设备正常运行，则记录各标准化控制指令对应的标准化设备的状态。

5.根据权利要求4所述的分散式控制系统，其特征在于，所述综合处理模块还对应有非标准化设备，所述综合处理模块还包括非标准化设备对接单元和综合诊断单元，其中：

所述非标准化设备对接单元，用于获取对应的非标准化设备信息，并发送非标准化控制指令至对应的非标准化设备；

所述综合诊断单元，用于基于预设的非标准化诊断算法，对所述非标准化设备信息进行诊断，生成非标准化诊断结果；

所述综合控制单元，还用于根据所述非标准化设备信息和所述非标准化诊断结果，生成非标准化控制指令。

6.根据权利要求4所述的分散式控制系统，其特征在于，所述综合处理模块还包括综合存储单元，用于存储非标准化诊断结果和非标准化控制指令。

7.根据权利要求1所述的分散式控制系统，其特征在于，所述分散式控制系统还包括与基础模块一一对应的操作监视模块，用于发送第一就地控制指令至对应的基础模块，以使该基础模块根据第一就地控制指令，就地控制对应的标准化设备。

8.根据权利要求1所述的分散式控制系统，其特征在于，所述分散式控制系统还包括集中监控存储模块，用于发送第二就地控制指令至对应的基础模块和/或所述综合处理模块，以及记录各基础模块和所述综合处理模块的运行状态信息；其中，所述集中监控存储模块与所有基础模块和所述综合处理模块相关联。

9.根据权利要求8所述的分散式控制系统，其特征在于，所述集中监控存储模块包括：

集中通讯单元，用于接收各个基础模块和/或所述综合处理模块发送的运行状态信息，以及将第二就地控制指令发送至对应的基础模块和/或综合处理模块；

外部诊断单元，用于将所述运行状态信息传送至外部设备，生成外部诊断结果；

操作监视单元，用于根据所述外部诊断结果和所述运行状态信息，生成第二就地控制指令；其中，所述第二就地控制指令用于调控基础模块和/或所述综合处理模块的运行状态；

集中存储单元，用于基于预设的存储原则，对所述运行状态信息进行分级存储。

10.根据权利要求1所述的分散式控制系统，其特征在于，所述标准化诊断结果为标准化诊断预测结果或标准化诊断实时结果。