分散式工業自動化系統可重構混合計算模型研究

《分散式工業自動化系統可重構混合計算模型研究》是依託上海交通大學，由戴文斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：分散式工業自動化系統可重構混合計算模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：戴文斌
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

隨著計算機、通信與網路等信息技術的發展，工業自動化系統已由集散控制系統演進到3C（計算、通信與控制）融合的時代。分散式結構為自動化系統提供了高度的靈活性與高效協作的可能性，但如何實現全局系統的協同仍然面臨挑戰。通過設計可重構軟體架構來提高系統的可擴展性是解決這一難題的重要途徑。本項目擬提出分散式工業自動化軟體設計範式，採用面向服務的軟體架構，建立基於時間與事件混合驅動的計算模式，研究如何實現高效、靈活、可擴充與可重構的工業分散式軟體架構。重點開展三方面研究：基於IEC61499標準的分散式自動化設計範式；時間變數和事件觸發離散變數雙驅動的系統計算模型；動態可重組的分散式軟體運行環境設計。本項目的核心思想是基於可重構分散式自動化軟體計算模型來保障系統的實時性與可靠性，形成高效的軟體設計範式，具有很強的理論意義和套用價值。

結題摘要

本項目針對異構分散式自動化系統平台，研究了基於統一接口的模組化可擴展建模語言，將系統控制代碼與仿真模型封裝在相同接口的模組中，無需在設計時考慮硬體配置與軟體部署方案，減少重複設計時間。針對通訊協定的多樣性，研究了以事件驅動為基礎的通用通訊模型，在套用層使用統一的通訊模型來減少建模的難度與所需時間。通過在事件驅動的基礎上引入實際時間，研究了分散式自動化系統既隨時間連續變化的變數又受事件觸發的離散變數驅動的系統計算模型。採用融合時間戳與離散事件系統的執行方法，研究了消除由於不同平台性能差異所造成的執行時間不確定性的方法，提高分散式自動化系統軟體執行的可靠性，降低由於執行時間波動造成系統異常。證明了在給予相同輸入值以及運行時間長度的情況下，基於時間與事件混合驅動的計算模型總能得到相同的運行結果。研究了基於工業軟體智慧型體的服務管理機制，根據每個設備內智慧型體對反饋與指令信息的實時監測以及通過事件訊息機制與其他智慧型體分享信息，實現了動態組合軟體服務，為分散式自動化系統自我診斷、自我防護、自我配置以及自我最佳化提供支持。 本項目取得的成果為設計分散式自動化系統提供了可行的方案，通過抽象化的功能塊網路模組來描述系統模型能夠有效的提升設計效率，降低系統模型複雜程度，可以在分散式工業設計軟體中套用。基於時序的離散事件執行語義則解決了由於不同硬體設備間性能差異造成的控制結果偏差，使得多任務的不同實時性要求能夠在多種設備上得到滿足。知識驅動服務化軟體多智慧型體框架則打通了不同平台間的壁壘，實現了跨平台的互聯互通、信息互動與協同決策。