[发明专利]一种云平台与DCS硬件隔离的虚拟仪表设备

说明书

本发明公开了一种云平台与DCS硬件隔离的虚拟仪表设备，一端与云平台上的上位机通信连接，一端与DCS通信连接，包括上位机接口、与上位机连接的通信模块、微处理器、数模转换器、光电隔离器、模拟信号输出端、与DCS连接的通信模块、存储单元和电源模块；所述虚拟仪表设备通过上位机接口实时接收云平台计算的虚拟数据，并传输至模数转换器将其转化为模拟信号，经过光电隔离器光电隔离后，通过模拟信号输出端传输至DCS，实现光电隔离的物理隔离方式；所述DCS主动获取虚拟仪表设备的数据，防止其它无关信息的侵入，不存在安全风险。

技术领域

本发明属于化工装置安全监测技术领域，特别涉及一种云平台与DCS硬件隔离的虚拟仪表设备。

背景技术

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在流程工业中完成重要的基础控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。DCS作为新一代工业自动化过程控制设备，已经在炼油、石油化工、化工、冶金、电力、轻纺等领域中广泛地被采用。DCS在整个流程工业的控制核心，需要长周期的安全运行。

通常DCS只进行常规的过程控制、动态监测等，不能进行大规模的数学运算处理，否则使系统负荷升高，影响系统的稳定运行。为了防止DCS被外部系统干扰，DCS通信网络使用专用的工控网络，通过OPC服务器与外界办公网络进行连接，实现数据交换。

随着大数据分析、云平台建设的发展，形成了一系列的基于数据挖掘的智能分析系统，例如基于数据挖掘的异常工况分析、虚拟仪表技术、过程诊断等。这些系统一般通过OPC服务器读取DCS的运行数据，在自己搭建的云平台上进行数据处理，得出分析结果。由于这些数据是在办公网的云平台计算所得，由于DCS网络安全设置，这些分析的虚拟数据很难再通过网络回传给DCS系统。通常这些智能系统会在办公网络建立一套自己的监测系统，供他人查询。对于需要实时监测的参数，DCS操作人员很难抽身去实时查看这些虚拟数据，导致这些数据失去时效性。外部系统可通过OPC服务器的写入功能，进行DCS内部数据修改，一般情况下，只有APC（先进控制系统）等不联网的控制系统可以进行DCS数据读写。为了防止病毒软件侵入DCS控制系统，进行数据的肆意修改，其它外网系统一般不允许使用OPC服务器的写入权限。

针对基于大数据分析的云平台计算的虚拟数据不方便接入DCS控制系统，操作人员很难抽身去关注这些分析数据，使这些数据产生时效性不足的情况。本专利提出了一种连接DCS与云平台的硬件隔离的虚拟仪表设备。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种云平台与DCS硬件隔离的虚拟仪表设备，通过硬件接口隔离，实现DCS控制网络的外部数据回传功能，帮助操作人员实时接收数据信息，本发明采用DCS主动获取数据方式，防止病毒干扰或外部系统故障对DCS安全防护的冲击，实现云平台的复杂运算数据在DCS运行画面的实施展示。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种云平台与DCS硬件隔离的虚拟仪表设备，一端与云平台上的上位机通信连接，一端与DCS通信连接，包括上位机接口、与上位机连接的通信模块、微处理器、数模转换器、光电隔离器、模拟信号输出端、与DCS连接的通信模块、存储单元和电源模块；所述虚拟仪表设备通过上位机接口实时接收云平台计算的虚拟数据，并传输至模数转换器将其转化为模拟信号，经过光电隔离器光电隔离后，通过模拟信号输出端传输至DCS，所述DCS主动获取虚拟仪表设备的数据。

进一步的，所述的与上位机连接的通信模块包括与上位机连接的RS485通信模块、与上位机连接的INTERNET通信模块。

进一步的，所述与上位机连接的RS485通信模块为光电隔离模式，满足Modbus通信协议要求，接收来自上位机的传递数据。

进一步的，所述的与DCS连接的通信模块为RS485通信模块，所述DCS设有RS485接口，虚拟仪表设备通过RS485通信模块与DCS的RS485接口连接，进行数据传输。