本發(fā)明涉及通信，尤其涉及一種基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法及裝置。

背景技術：

1、目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化、網(wǎng)絡化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，工廠中大量使用分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一調度，在當今工業(yè)4.0的浪潮下，物聯(lián)網(wǎng)（iot）、云計算和大數(shù)據(jù)等新興技術的迅速發(fā)展為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了深刻變革。工業(yè)生產(chǎn)逐漸實現(xiàn)自動化、智能化和網(wǎng)絡化，分布式控制系統(tǒng)日益成為工廠管理的核心。

2、在一種現(xiàn)有技術中，主要使用估計法，工業(yè)系統(tǒng)中的傳感器將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)以模擬信號或數(shù)字信號的形式通過傳感器上不同的通信協(xié)議上傳至控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)將信息傳輸至服務器中。

3、在現(xiàn)有技術中由于傳感器之間、服務器之間、服務器與現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常會出現(xiàn)通信時滯的情況，并且不可避免的會在緊急命令與普通命令產(chǎn)生誤判，因此存在系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性不足的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法及裝置，能夠解決由于傳感器之間、服務器之間、服務器與現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常會出現(xiàn)通信時滯的情況，并且不可避免的會在緊急命令與普通命令產(chǎn)生誤判，因此存在系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性不足的問題。

2、第一方面，為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法，包括：

3、獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)和通信時滯數(shù)據(jù)，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括控制時滯、工藝時滯和狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述通信時滯數(shù)據(jù)包括通信時滯的發(fā)送時間和延遲時間；

4、根據(jù)所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行預處理和更新，得到最新系統(tǒng)狀態(tài)；

5、將所述最新系統(tǒng)狀態(tài)和所述通信時滯數(shù)據(jù)輸入到預設狀態(tài)評價模型中進行計算，得到對應當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)，其中，所述當前控制指令是預先存儲的指令；

6、獲取準備調度隊列中所述當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)，其中，所述準備調度隊列是存儲在系統(tǒng)中所述當前控制指令的序列；

7、對所述狀態(tài)評價分數(shù)和所述優(yōu)先級系數(shù)，通過預設綜合評價模型進行計算，得到綜合評價分數(shù)；

8、基于所述綜合評價分數(shù)，對所述準備調度隊列進行分配序號，得到對應的調度隊列序號；

9、在所述準備調度隊列中查找所述調度隊列序號所對應的關鍵控制指令，對所述關鍵控制指令進行判斷是否滿足執(zhí)行條件，當所述關鍵控制指令滿足執(zhí)行條件時，將所述關鍵控制指令添加到就緒調度隊列，對所述就緒調度隊列進行更新，得到最新調度隊列，并根據(jù)所述最新調度隊列進行工業(yè)過程控制；

10、其中，所述執(zhí)行條件是指所述當前控制指令執(zhí)行時間大于所述關鍵控制指令執(zhí)行時間的最大值，所述就緒調度隊列是存儲在系統(tǒng)中的關鍵控制指令序列。

11、在一種可選的實施方式中，所述根據(jù)所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行預處理和更新，得到最新系統(tǒng)狀態(tài)，包括：

12、將所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行修復處理和濾波降噪處理，得到處理后數(shù)據(jù)；

13、獲取生產(chǎn)過程輸出量；

14、將所述處理后數(shù)據(jù)作為變量，將生產(chǎn)過程輸出量作為因變量進行計算，得到當前控制狀態(tài)下的控制參數(shù)；

15、根據(jù)所述控制參數(shù)，對當前系統(tǒng)狀態(tài)進行更新，得到最新系統(tǒng)狀態(tài)。

16、在一種可選的實施方式中，所述獲取生產(chǎn)過程輸出量，包括：

17、根據(jù)所述當前控制指令進行采樣分析，得到所述當前控制指令的控制狀態(tài)；

18、對所述當前控制指令的控制狀態(tài)進行評估以及分析，得到生產(chǎn)過程輸出量。

19、在一種可選的實施方式中，所述對所述狀態(tài)評價分數(shù)和所述優(yōu)先級系數(shù)，通過預設綜合評價模型進行計算，得到綜合評價分數(shù)，包括：

20、通過以下公式計算綜合評價分數(shù)：

21、f(k)?=?f(ts?+?td)?*?ck

22、其中，f(k)?是綜合評價分數(shù)，f(ts?+?td)表示當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)，ck表示當前控制指令優(yōu)先級系數(shù)，ts表示通信時滯的起始發(fā)送時間，?td表示通信延遲時間。

23、在一種可選的實施方式中，所述方法還包括：

24、通過以下公式計算當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)：

25、f(ts)?=?w0?+?w1*?ts

26、其中，f(ts)是當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)，w0表示當前控制指令未生成時的基礎分數(shù)，w1表示當前控制指令生成后每增加ts毫秒的權重分數(shù)。

27、在一種可選的實施方式中，所述基于所述綜合評價分數(shù)，對所述準備調度隊列進行分配序號，得到對應的調度隊列序號，包括：

28、對所述準備調度隊列進行初始化，將所述準備調度隊列的當前控制指令所有狀態(tài)值設置為0，得到第一調度隊列；

29、根據(jù)所述第一調度隊列，對第一調度隊列中的所述當前控制指令從1開始進行編號，逐一累加直到到達最大控制指令，得到第二調度隊列；

30、根據(jù)每個當前控制指令的所述綜合評價分數(shù)從第二調度隊列中進行比對排列，得到對應的調度隊列序號。

31、在一種可選的實施方式中，所述獲取準備調度隊列中所述當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)，其中，所述準備調度隊列是存儲在系統(tǒng)中的所述當前控制指令序列，包括：

32、通過以下公式計算當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)：

33、ck?=?pmax/?psum

34、其中，ck是當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)，?pmax是在(ts?+?td)時間窗口內的所有當前控制指令中優(yōu)先級最高的優(yōu)先級，?psum是在(ts?+?td)時間窗口內的所有當前控制指令的優(yōu)先級總和。

35、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于通信時滯的工業(yè)過程控制裝置，包括：

36、數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)和通信時滯數(shù)據(jù)，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括控制時滯、工藝時滯和狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述通信時滯數(shù)據(jù)包括通信時滯的發(fā)送時間和延遲時間；

37、數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行預處理和更新，得到最新系統(tǒng)狀態(tài)；

38、狀態(tài)評價模塊，用于將所述最新系統(tǒng)狀態(tài)和所述通信時滯數(shù)據(jù)輸入到預設狀態(tài)評價模型中進行計算，得到對應當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)，其中，所述當前控制指令是預先存儲的指令；

39、系數(shù)計算模塊，用于獲取準備調度隊列中所述當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)，其中，所述準備調度隊列是存儲在系統(tǒng)中的所述當前控制指令序列；

40、綜合評價模塊，用于對所述狀態(tài)評價分數(shù)和所述優(yōu)先級系數(shù)，通過預設綜合評價模型進行計算，得到綜合評價分數(shù)；

41、序號獲取模塊，用于基于所述綜合評價分數(shù)，對所述準備調度隊列進行分配序號，得到對應的調度隊列序號；

42、隊列獲取模塊，用于在所述準備調度隊列中查找所述調度隊列序號所對應的關鍵控制指令，對所述關鍵控制指令進行判斷是否滿足執(zhí)行條件，當所述關鍵控制指令滿足執(zhí)行條件時，將所述關鍵控制指令添加到就緒調度隊列，對所述就緒調度隊列進行更新，得到最新調度隊列，并根據(jù)所述最新調度隊列進行工業(yè)過程控制。

43、第三方面，本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述中任意一項所述的基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法。

44、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質包括存儲的計算機程序，其中，在所述計算機程序運行時控制所述計算機可讀存儲介質所在裝置執(zhí)行上述中任意一項所述的基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法。

45、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：

46、本發(fā)明公開了一種基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法，包括獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)和通信時滯數(shù)據(jù)，根據(jù)所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行預處理和更新，得到最新系統(tǒng)狀態(tài)，將所述最新系統(tǒng)狀態(tài)和所述通信時滯數(shù)據(jù)輸入到預設狀態(tài)評價模型中進行計算，得到對應當前控制指令的狀態(tài)評價分數(shù)，獲取準備調度隊列中所述當前控制指令的優(yōu)先級系數(shù)，對所述狀態(tài)評價分數(shù)和所述優(yōu)先級系數(shù)，通過預設綜合評價模型進行計算，得到綜合評價分數(shù)；基于所述綜合評價分數(shù)，對所述準備調度隊列進行分配序號，得到對應的調度隊列序號，在所述準備調度隊列中查找所述調度隊列序號所對應的關鍵控制指令，對所述關鍵控制指令進行判斷是否滿足執(zhí)行條件，當所述關鍵控制指令滿足執(zhí)行條件時，將所述關鍵控制指令添加到就緒調度隊列，對所述就緒調度隊列進行更新，得到最新調度隊列，并根據(jù)所述最新調度隊列進行工業(yè)過程控制。相比于現(xiàn)有技術中，主要使用估計法，工業(yè)系統(tǒng)中的傳感器將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)以模擬信號或數(shù)字信號的形式通過傳感器上不同的通信協(xié)議上傳至控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)將信息傳輸至服務器中。

47、本發(fā)明通過基于通信時滯的工業(yè)過程控制方法，考慮了時滯對不同類型控制指令的影響，更具有代表性和針對性，提高了時滯狀態(tài)下控制精度的可靠性。并且，引入控制指令優(yōu)先級系數(shù)，并根據(jù)時滯情況動態(tài)調整控制指令的優(yōu)先級，避免了時滯對控制指令的影響，優(yōu)化控制指令執(zhí)行順序，避免產(chǎn)生誤判指令的情況。還設計了基于綜合評價分數(shù)的調度隊列生成機制，確保關鍵控制指令優(yōu)先執(zhí)行，提高了數(shù)據(jù)安全性和穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明能夠解決由于傳感器之間、服務器之間、服務器與現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常會出現(xiàn)通信時滯的情況，并且不可避免的會在緊急命令與普通命令產(chǎn)生誤判，存在系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性不足的問題。