基于WCF的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制模式

李勇

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶　400039)

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基于WCF的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制模式

李勇

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶400039)

結(jié)合綜合自動化在煤礦企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，對聯(lián)動控制模式的類型和特點(diǎn)進(jìn)行了歸納和分類，提出了基于WCF的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制模式，并實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動控制接口的規(guī)范。該模式將WCF服務(wù)寄宿于采集模塊中，為平臺終端提供聯(lián)動控制服務(wù)，由采集模塊實(shí)現(xiàn)平臺終端和被控制子系統(tǒng)之間交互信息的傳遞和轉(zhuǎn)換，遵循了原有平臺架構(gòu)，充分利用了采集模塊的專職職能。

綜合自動化； 聯(lián)動控制；WCF； 插件； 接口規(guī)范

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160429.1135.019.html

0　引言

目前我國大中型煤礦企業(yè)大多已經(jīng)建立了各類監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)，有些已經(jīng)建立了綜合信息集成平臺。隨著信息的集成和共享，生產(chǎn)過程控制與策略優(yōu)化、智能調(diào)度協(xié)同管理與指揮、應(yīng)急救援與模擬等協(xié)同控制[1]應(yīng)用要求逐漸被提出來。因此，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制成為解決這些應(yīng)用要求的新課題。

WCF(WindowsCommunicationFoundation)是基于SOA(Service-OrientedArchitecture，面向服務(wù)的架構(gòu))的網(wǎng)絡(luò)通信API(ApplicationProgrammingInterface，應(yīng)用程序編程接口)。WCF統(tǒng)一了現(xiàn)有的多種Microsoft分布式技術(shù)，提供了對跨供應(yīng)商互操作性的支持，顯式的面向服務(wù)特性使其成為Microsoft新一代分布式開發(fā)的核心技術(shù)[2]。WCF具有統(tǒng)一性、互操作性、兼容性、安全與可信賴的特點(diǎn)，適用于構(gòu)建跨平臺、安全、可靠和支持事務(wù)處理的企業(yè)級互聯(lián)應(yīng)用解決方案。

1　控制模式分析比較

在綜合自動化系統(tǒng)平臺出現(xiàn)之前，各子系統(tǒng)之間是相互獨(dú)立的，信息交互時存在很大的局限性。為了實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)之間的信息交互，出現(xiàn)了各種各樣的橋接程序或接口，但不統(tǒng)一、不規(guī)范，效果也參差不齊。平臺出現(xiàn)后，利用其基礎(chǔ)服務(wù)，可為所有接入的子系統(tǒng)提供信息交互標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和接口，實(shí)現(xiàn)了各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)無縫連接。

1.1應(yīng)用分類

綜合自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制的情況基本分為3類：

(1) 全自動：在管理員進(jìn)行配置后，由數(shù)據(jù)處理后臺自動分析和執(zhí)行聯(lián)動，無需人工干涉。

(2) 半自動：在管理員進(jìn)行配置后，由數(shù)據(jù)處理后臺自動分析和提示可能的聯(lián)動操作，管理員根據(jù)提示項(xiàng)選擇操作。

(3) 手動：綜合自動化系統(tǒng)平臺對各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和顯示，管理員根據(jù)顯示內(nèi)容分析判斷，手動控制相關(guān)系統(tǒng)。

1.2控制模式比較

綜合自動化系統(tǒng)的5種聯(lián)動控制模式如圖1所示。

A模式B模式C模式D模式E模式

圖1綜合自動化系統(tǒng)的5種聯(lián)動控制模式

A模式：由子系統(tǒng)提供控制，供平臺集成用于手動控制。該模式雖然簡便，但由于各個子系統(tǒng)提供的Web頁面風(fēng)格不統(tǒng)一，且由于插件限制，在多瀏覽器使用上存在問題。

B模式：由WinCC集成每個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，然后由WinCC為每個子系統(tǒng)提供Web控制界面，供平臺集成用于手動控制。該模式增加了集成交互的復(fù)雜度和工作量。

C模式：通過消息隊(duì)列來傳遞控制命令數(shù)據(jù)，手動或半自動控制時Web終端將命令傳給解析軟件，由解析軟件寫入下發(fā)控制命令的消息隊(duì)列中，然后由采集軟件讀取并執(zhí)行。該方案雖然事務(wù)性高，但由于傳遞環(huán)節(jié)多和異步執(zhí)行的特點(diǎn)，導(dǎo)致控制命令的及時性得不到保證。

D模式：由解析程序?yàn)槊總€子系統(tǒng)提供個性化的WCF控制接口，并直接寫控制命令給子系統(tǒng)。該模式違反了規(guī)范和統(tǒng)一的要求。

E模式：由子系統(tǒng)的采集轉(zhuǎn)換模塊為平臺提供適用的個性化WCF控制接口，直接寫控制命令給子系統(tǒng)。該模式的優(yōu)點(diǎn)在于采集轉(zhuǎn)換模塊本來就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，不會為整個系統(tǒng)帶來過多負(fù)擔(dān)。

在實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況采取適合的模式來實(shí)現(xiàn)。總的來說，首先得保證及時性、可靠性和事務(wù)性，且從技術(shù)上來講較容易實(shí)現(xiàn)，其次再考慮界面風(fēng)格統(tǒng)一和美觀。5種控制模式性能比較見表1。

表1　5種控制模式性能比較

2　基于WCF的聯(lián)動控制模式

以瓦斯監(jiān)測參數(shù)超限時需要進(jìn)行的一系列聯(lián)動控制為例進(jìn)行分析，并提出設(shè)計(jì)方案。

2.1聯(lián)動控制數(shù)據(jù)流

當(dāng)平臺監(jiān)測到膠帶運(yùn)輸巷的瓦斯超限時，需要通過人員定位卡發(fā)出警告，通知相關(guān)人員緊急避險(xiǎn)；通過廣播系統(tǒng)播放預(yù)先設(shè)置好的語音預(yù)案內(nèi)容；局部可能需要停止膠帶。這里假設(shè)礦方設(shè)定的聯(lián)動方案里出現(xiàn)這個情況時，希望綜合自動化系統(tǒng)能自動對局部膠帶系統(tǒng)進(jìn)行停止運(yùn)行操作，通過半自動的方式通知管理員進(jìn)行人員定位緊急避險(xiǎn)報(bào)警，通過廣播播放語音預(yù)案?；赪CF的聯(lián)動控制模式數(shù)據(jù)流如圖2所示。

圖2　基于WCF的聯(lián)動控制模式數(shù)據(jù)流

考慮到不同系統(tǒng)由不同廠家提供，包括數(shù)據(jù)交互方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等都不一樣。因此，本文提出以下設(shè)計(jì)思路：由負(fù)責(zé)從每個具體子系統(tǒng)采集和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的適配插件[3]來完成平臺與子系統(tǒng)的聯(lián)動控制交互，針對每個子系統(tǒng)個性化的聯(lián)動控制交互特點(diǎn)，提供定制化的WCF接口給上層的解析和Web終端調(diào)用；采集插件提供的WCF接口盡量從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交互接口、交互方式方面進(jìn)行規(guī)范。

2.2聯(lián)動控制接口規(guī)范

聯(lián)動控制接口規(guī)范主要從系統(tǒng)的角度去規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和交互接口，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下。

/// 聯(lián)動控制接口

publicinterfaceILinkageControl

{

/// 〈summary〉

/// 發(fā)送命令

/// 〈/summary〉

/// 〈paramname="identity"〉發(fā)送者標(biāo)志〈/param〉

/// 〈paramname="conmmand"〉發(fā)送的命令數(shù)據(jù)〈/param〉

/// 〈returns〉采集模塊接收命令是否成功〈/returns〉

boolSend(stringidentity,ControlCommandconmmand);

/// 〈summary〉

/// 查詢控制結(jié)果

/// 〈/summary〉

/// 〈paramname="identity"〉發(fā)送者標(biāo)志〈/param〉

/// 〈paramname="ID"〉要查詢的控制記錄ID，為Send接口傳遞的ControlCommand對象的ControlCommandID字段〈/param〉

/// 〈returns〉返回聯(lián)動控制命令操作的結(jié)果〈/returns〉

ControlResultInquiry(stringidentity,GuidID);

}

/// 聯(lián)動控制數(shù)據(jù)

publicclassControlCommand

{

/// 控制命令記錄標(biāo)志

publicGuidControlCommandID{get;set; }

/// 控制對象

publicstringTarget{get;set; }

/// 控制命令

publicstringCommand{get;set; }

/// 控制優(yōu)先級。0-高優(yōu)先級；1-普通優(yōu)先級；2-低優(yōu)先級

publicintPriority{get;set; }

/// 命令發(fā)送時間戳

publicDateTimeTimeStamp{get;set; }

}

/// 聯(lián)動控制數(shù)據(jù)

publicclassControlResult

{

/// 控制命令記錄標(biāo)志

publicGuidControlCommandID{get;set; }

/// 處理狀態(tài)：0-未接收到對應(yīng)控制命令；1-準(zhǔn)備操作；2-正在操作；3-操作完成

publicuintState{get;set; }

/// 處理結(jié)果：在State為3時有效。0-操作失??；1-操作成功；2-不能確認(rèn)操作結(jié)果

publicuintResult{get;set; }

/// 處理結(jié)果描述，在State為3時有效。用于描述處理結(jié)果，返回正常或異常錯誤信息

publicstringResultDescribe{get;set; }

/// 處理結(jié)束時間。在State為3時，為處理結(jié)束時間；其他為查詢結(jié)果時間

publicDateTimeTimeStamp{get;set; }

}

2.3采集端聯(lián)動控制WCF設(shè)計(jì)

在采集端根據(jù)每個子系統(tǒng)的特點(diǎn)，并在與廠家溝通協(xié)商的基礎(chǔ)上，為子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個聯(lián)動控制WCF服務(wù)，而且該服務(wù)必須繼承和實(shí)現(xiàn)ILinkageControl接口。ILinkageControl接口從一定程度上規(guī)范了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和交互方式，為平臺的自動、半自動和手動控制提供了一個較為規(guī)范的操作方式，減小了系統(tǒng)耦合性。在ControlCommand類中的控制對象(Target)和控制命令(Command)都是string類型，每個具體的系統(tǒng)可能會采用不同格式，這個由采集模塊規(guī)范后提供給平臺上層，由解析和Web終端按照具體系統(tǒng)的格式調(diào)用傳輸命令。采集端聯(lián)動控制序列如圖3所示。

圖3　采集端聯(lián)動控制序列

采集端聯(lián)動控制WCF主要完成3項(xiàng)工作：① 通過Send接口接收命令，并進(jìn)行身份驗(yàn)證，再將通過驗(yàn)證的控制命令記錄放置到命令列表。② 從命令列表里按命令記錄的優(yōu)先級和排隊(duì)順序取命令(高優(yōu)先級的將被優(yōu)先執(zhí)行)，根據(jù)子系統(tǒng)具體控制協(xié)議進(jìn)行控制。③ 處理通過身份驗(yàn)證的解析和終端的Inquiry接口，以查詢聯(lián)動控制結(jié)果狀態(tài)。

2.4解析和Web終端的調(diào)用

在解析端實(shí)現(xiàn)自動控制，或在Web終端實(shí)現(xiàn)半自動或手動控制時，都需要根據(jù)每個具體的子系統(tǒng)聯(lián)動控制業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)界面、流程和展現(xiàn)方式，通過用戶的配置調(diào)用采集端的WCF接口，進(jìn)行聯(lián)動控制命令的下發(fā)和控制狀態(tài)的查詢。

在下發(fā)命令的ControlCommand對象中，Target和Command屬性的格式需要遵循具體實(shí)現(xiàn)的聯(lián)動控制WCF接口的說明。

3　結(jié)語

介紹了綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制應(yīng)用的幾種模式，并加以比較分析，提出了基于WCF的異構(gòu)系統(tǒng)聯(lián)動控制模式，采用服務(wù)的模式將所有子系統(tǒng)聯(lián)動交互掛接到采集模塊上，從而從系統(tǒng)角度對聯(lián)動控制的數(shù)據(jù)接口和交互方式進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一，減少了與子系統(tǒng)之間的耦合性，為綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制提出了一種可行的實(shí)現(xiàn)方案。

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LinkagecontrolmodeofintegratedautomationsystembasedonWCF

LIYong

(CCTEGChongqingResearchInstitute,Chongqing400039,China)

Combiningwithpracticalapplicationofintegratedautomationsystemincoalmineenterprises,typesandcharacteristicsoflinkagecontrolmodeswereconcludedandclassified,thenlinkagecontrolmodeofintegratedautomationsystembasedonWCFwasproposed,andlinkagecontrolinterfacespecificationswereachieved.ThelinkagecontrolmodeputWCFserviceintotheacquisitionmoduletoprovidelinkagecontrolservicesforplatformterminal.Theacquisitionmoduleachievestransmissionandconversionofinteractiveinformationbetweenplatformterminalandcontrolledsubsystem;meanwhile,itfollowsoriginalplatformstructureandfullyutilizesthespecialfunctionsoftheacquisitionmodule.

integratedautomation;linkagecontrol;WCF;Plug-in;interfacespecification

1671-251X(2016)05-0085-04DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.019

2016-01-28；

2016-03-14；責(zé)任編輯：胡嫻。

李勇(1981-)，男，重慶人，助理研究員，主要研究方向?yàn)槊旱V安全監(jiān)控系統(tǒng)、綜合自動化等，E-mail:ace2007@163.com。

TD67

A網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-04-29 11:35

李勇.基于WCF的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)動控制模式[J].工礦自動化，2016,42(5)：85-88.