一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】針對大量節(jié)點的工控采集網(wǎng)絡(luò)中查找故障位置比較費時，不能及時排除故障的問題，本發(fā)明提出了一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)及方法，在數(shù)百條甚至上千條的多級測量線纜鏈路中，實現(xiàn)了迅速有效地確定測量點及線路的故障點，并采取有效措施，從而減少故障停機時間，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工控采集領(lǐng)域，尤其涉及一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的工控采集是在工業(yè)控制機或PC機上安裝相應(yīng)的工控采集設(shè)備，就地進行工控采集及測量分析，是一種單機本地化的測量系統(tǒng)。隨著社會技術(shù)的進步，工控采集需要面對的采集節(jié)點越來越多，數(shù)據(jù)也越來越龐大，而工業(yè)局域網(wǎng)和internet的出現(xiàn),使得通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行工控采集的控制成為可能，同時，協(xié)作多點(CoMP)技術(shù)的出現(xiàn)也為大量節(jié)點間數(shù)據(jù)的傳輸或匯總提供了解決方案。
[0003]但是，基于協(xié)作多點的工控采集并未大規(guī)模推廣，其原因之一就是當(dāng)需要進行工控采集的節(jié)點數(shù)量過于龐大時，對系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的節(jié)點進行實時監(jiān)測和判斷的效率過低，導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，進而影響了基于協(xié)作多點的工控采集系統(tǒng)的推廣。
[0004]因此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷提出一種智能化的故障監(jiān)測方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提出一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括工控采集單元、工控傳輸單元和中央處理單元；所述工控采集單元包括按照協(xié)作多點分布和管理的采集節(jié)點、多路工控采集板以及工業(yè)控制機；所述工控傳輸單元采用多路交換機級聯(lián)組成，包括頂層交換機和底層交換機；中央處理單元是一臺高性能計算機；每一臺工業(yè)控制機均安裝擴展冗余傳輸模塊；
[0007]其中，工控采集單元上負(fù)責(zé)從工控采集板中采集數(shù)據(jù)，并進行預(yù)處理，封裝數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元上負(fù)責(zé)匯集并解析報文、重組數(shù)據(jù)，并生成展示圖和分析結(jié)果；工控采集單元針對節(jié)點和節(jié)點組兩類故障進行判斷、監(jiān)測，并將該信息發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元對不同鏈路的故障進行判斷和監(jiān)測，同時針對整個系統(tǒng)各類故障對工作人員進行提示。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施方式的協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測方法分為工控采集單元故障監(jiān)測階段和中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段兩個階段；所述工控采集單元負(fù)責(zé)判斷節(jié)點故障和節(jié)點組故障兩種故障監(jiān)測；中央處理單元負(fù)責(zé)判斷鏈路故障、鏈路組故障和全部鏈路故障三種故障監(jiān)測，并且負(fù)責(zé)提示工作人員全部五種故障的類型和位置，所述方法具體包括:
[0009]1.工控采集單元故障監(jiān)測階段，包括:
[0010]步驟1-1、首先將連接在工業(yè)控制機上的采集節(jié)點組和采集節(jié)點組上的AD采集通道進行編號，如果工業(yè)控制機能夠識別采集節(jié)點組，則將采集節(jié)點組所采集到的數(shù)據(jù)存放在工業(yè)控制機中，否則轉(zhuǎn)至步驟1-4 ；
[0011]步驟1-2、識別采集節(jié)點組成功后，分析從采集節(jié)點組上所采集到的各個通道數(shù)據(jù)，若采集節(jié)點組的量程為-5V至5V，則5V和-5V稱為極限值；判斷該數(shù)據(jù)是否存在為量程的極限值的數(shù)據(jù)，若否，轉(zhuǎn)至步驟1-5 ；
[0012]步驟1-3、如果存在量程為極限值的數(shù)據(jù)，則表明出現(xiàn)故障節(jié)點，接下來判斷該故障類型是接線斷開，還是接線頭發(fā)生虛接現(xiàn)象；假設(shè)出現(xiàn)第k個節(jié)點發(fā)生故障，如果該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)始終處于極限值狀態(tài)，則出現(xiàn)接線斷開現(xiàn)象，若該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)在極限值與正常值之間波動，則出現(xiàn)虛接現(xiàn)象；記錄該節(jié)點發(fā)生節(jié)點故障，并同時記錄所屬采集AD采集通道和采集節(jié)點組編號，然后轉(zhuǎn)至步驟5 ；
[0013]步驟1-4、如果工業(yè)控制機無法識別某個采集節(jié)點組，那么采集節(jié)點組上所采集的數(shù)據(jù)無法正常傳送到工業(yè)控制機中，記錄該采集節(jié)點組出現(xiàn)節(jié)點組故障現(xiàn)象，并同時記錄該故障節(jié)點組的編號；
[0014]步驟1-5、首先查看是否出現(xiàn)采集節(jié)點組故障，如果沒有，轉(zhuǎn)至步驟1-6，否則封裝該故障節(jié)點組的編號至以太網(wǎng)報文，注明發(fā)生節(jié)點組故障，轉(zhuǎn)至步驟1-7，準(zhǔn)備發(fā)送；
[0015]步驟1-6、節(jié)點組故障沒有出現(xiàn)，說明該節(jié)點組能夠正常讀取數(shù)據(jù)，查看是否存在節(jié)點故障，若不存在，則直接將數(shù)據(jù)報文連同節(jié)點組的編號統(tǒng)一封裝為以太網(wǎng)報文；否則采集將數(shù)據(jù)、故障節(jié)點編號以及故障類型封裝為以太網(wǎng)報文；
[0016]步驟1-7、以太網(wǎng)封裝完成以后，準(zhǔn)備通過工控傳輸單元發(fā)送至中央處理單元，首先檢測是否能夠通過正常鏈路連接到中央處理單元，若可以則進行報文發(fā)送，并準(zhǔn)備接收下一個采集節(jié)點組發(fā)送至工業(yè)控制機的數(shù)據(jù)；否則監(jiān)測是否能夠通過冗余傳輸設(shè)備正常的連接到中央處理單元，若可以則通過冗余鏈路進行發(fā)送，并且監(jiān)測中央處理單元的組鏈路故障反饋，若收到該反饋信息，則出現(xiàn)鏈路組故障，需要更改采集策略；如果冗余鏈路也不能正常工作，則將數(shù)據(jù)進行本地存儲。
[0017]2.中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段，包括:
[0018]步驟2-1、中央處理單元監(jiān)聽工控采集單元所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，在5000ms內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)接收，則認(rèn)為工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障；轉(zhuǎn)至步驟2-5 ；
[0019]步驟2-2、如果能夠接收到數(shù)據(jù)，分析工控采集單元發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報文，首先讀取報文中封裝的錯誤類型，分析是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，如果未出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)至步驟2-3，如果出現(xiàn)節(jié)點故障，則記錄節(jié)點編號，該節(jié)點所屬節(jié)點組編號；如果出現(xiàn)節(jié)點組故障，則記錄該節(jié)點組編號；
[0020]步驟2-3、如果節(jié)點故障別及節(jié)點組故障均未發(fā)生，則分析該報文的首部，提取出報文源地址，以此來分析該報文是通過正常鏈路還是冗余鏈路傳送，如果通過正常鏈路傳送，則該工控機所在的鏈路無任何故障發(fā)生，并轉(zhuǎn)至步驟2-6，如果通過冗余鏈路傳送，則認(rèn)為該正常傳輸鏈路出現(xiàn)故障；
[0021]步驟2-4、提取正常鏈路出現(xiàn)故障的源地址，找到與該地址同屬一個交換機的所有地址，查詢是否有至少一條的鏈路能夠得到正常發(fā)送，共同連接一個交換機的所有工業(yè)控制機中，只要有一個能夠正常的鏈路發(fā)送，說明并未出現(xiàn)鏈路組故障，如果連接一個交換機的所有工業(yè)控制機全部通過冗余鏈路傳送，說明出現(xiàn)了鏈路組故障；
[0022]步驟2-5、中央處理單元查看出現(xiàn)鏈路故障類型，如果工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障，則中央處理單元發(fā)出警報，通知工作人員及時查看頂級交換機的鏈路連接情況；如果出現(xiàn)鏈路組故障，中央處理單元根據(jù)收到冗余鏈路所傳遞的報文，得到該組鏈路故障的發(fā)生位置，并且通知工作人員及時查看該底層交換機鏈路連接情況，與此同時，中央處理單元將鏈路組故障反饋給工業(yè)控制機，工業(yè)控制機收到冗余鏈路傳回的反饋后，對工控采集策略進行調(diào)整；如果出現(xiàn)了鏈路故障，則將提取出該工業(yè)控制機的信息，并且通知工作人員查看該工業(yè)控制機的鏈路連接情況；提示鏈路故障后，轉(zhuǎn)至步驟2-1，等待工控采集單元所發(fā)送過來的下一條數(shù)據(jù)；
[0023]步驟2-6、若系統(tǒng)的正常鏈路均無故障工作，系統(tǒng)則判斷是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，并且根據(jù)故障節(jié)點編號或者故障節(jié)點組編號，將出現(xiàn)節(jié)點以及節(jié)點組故障的位置通知工作人員，然后記錄并展示正常數(shù)據(jù)，若整個系統(tǒng)無故障，轉(zhuǎn)至步驟2-1，等待工控采集單元所發(fā)送過來的下一條數(shù)據(jù)。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于；針對大量節(jié)點的協(xié)作多點網(wǎng)絡(luò)測量中查找故障位置比較費時，不能及時排除故障的問題，本發(fā)明提出了一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)及方法，在數(shù)百條甚至上千條的多級測量線纜鏈路中，實現(xiàn)了迅速有效地確定測量點及線路的故障點，并采取有效措施，從而減少故障停機時間，提高生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0026]附圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的工控采集單元故障監(jiān)測流程圖；
[0028]附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測流程圖。

【具體實施方式】
[0029]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的定義，將協(xié)作多點工控采集系統(tǒng)的故障類型分為以下五類:節(jié)點故障、節(jié)點組故障、鏈路故障、鏈路組故障和全部鏈路故障。針對每一類的故障分別有相應(yīng)的故障判斷方法和追蹤技術(shù)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出了一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)，如附圖1所示，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括工控采集單元、工控傳輸單元和中央處理單元；所述工控采集單元包括按照協(xié)作多點分布和管理的采集節(jié)點、多路工控采集板以及工業(yè)控制機；所述工控傳輸單元采用多路交換機級聯(lián)組成，包括頂層交換機和底層交換機；中央處理單元是一臺性能高、計算能力強的計算機組成。為保證工控傳輸?shù)目煽?，增加冗余的傳輸模塊安裝在工業(yè)控制機上，每一臺工業(yè)控制機均需要擴展冗余傳輸模塊，保證該工業(yè)控制機所屬的正常鏈路出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)能夠通過冗余鏈路發(fā)送至中央處理單元處。
[0032]其中，工控采集單元上負(fù)責(zé)從工控采集板中采集數(shù)據(jù)，并進行預(yù)處理，封裝數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元上負(fù)責(zé)匯集并解析報文、重組數(shù)據(jù)，并生成展示圖和分析結(jié)果；工控采集單元執(zhí)行的智能故障監(jiān)測主要針對節(jié)點和節(jié)點組兩類故障進行判斷、監(jiān)測，并將該信息發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元執(zhí)行的智能故障監(jiān)測主要是對不同鏈路的故障進行判斷和監(jiān)測，同時針對整個系統(tǒng)各類故障對工作人員進行提示。
[0033]對于各類故障的判斷方法，下面將描述。
[0034](I)節(jié)點故障的判斷方法
[0035]某個采集節(jié)點上所出現(xiàn)故障分為兩種類型，一種是采集節(jié)點與采集節(jié)點組之間的連接線路斷開，此時采集節(jié)點組上的數(shù)據(jù)為連續(xù)的極限值(此時相當(dāng)于鏈路發(fā)生開路，所采集到的電信號為無窮，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量則為量程的極限值)；另外一種是采集節(jié)點處出現(xiàn)虛接的現(xiàn)象，表現(xiàn)為采集節(jié)點組上的數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)到極限值的不斷跳躍。得到該采集節(jié)點的異常數(shù)據(jù)后，采集該節(jié)點數(shù)據(jù)的采集節(jié)點組會將錯誤數(shù)據(jù)傳遞到工業(yè)控制機中，工業(yè)控制機進行預(yù)處理，分析節(jié)點故障類型，并且將故障節(jié)點的信息通過工控傳輸單元傳遞到中央處理單元。
[0036](2)節(jié)點組故障的判斷方法
[0037]當(dāng)某個采集節(jié)點組出現(xiàn)故障，該采集節(jié)點組上的數(shù)據(jù)不能夠正常的傳到工業(yè)控制機上做進一步處理，工業(yè)控制機則采集不到該節(jié)點組數(shù)據(jù)，由于各個采集節(jié)點組都有編號，因此工業(yè)控制機可以得到節(jié)點組的信息，并且將故障節(jié)點組的信息通過工控傳輸單元傳遞到中央處理單元。
[0038](3)鏈路故障的判斷方法
[0039]當(dāng)某條鏈路發(fā)生故障時，工業(yè)控制機不能夠通過工控傳輸設(shè)備將采集并封裝好的數(shù)據(jù)報文發(fā)送到中央處理單元，根據(jù)圖1所示，存在冗余鏈路，因此工業(yè)控制機可以通過冗余傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)報文發(fā)出；對于中央處理單元而言，出現(xiàn)鏈路故障時收到的是冗余鏈路傳過來的報文信息，通過對數(shù)據(jù)報文首部的分析，中央處理單元判斷出故障類型。
[0040](4)鏈路組故障的判斷方法
[0041]鏈路組故障是指有多個同屬于一個交換機的鏈路上同時出現(xiàn)故障。當(dāng)一組鏈路發(fā)生故障時，該組鏈路所連接的所有工業(yè)控制機均不能夠通過正常鏈路將數(shù)據(jù)報文發(fā)送至中央處理單元，這時中央處理單元接收到這一組工業(yè)控制機傳遞的冗余鏈路傳過來的報文信息。此時，由于通過冗余鏈路所傳遞報文的數(shù)量較多，為了保證可靠的工控采集，出現(xiàn)鏈路組故障時，各個工業(yè)控制機需要對工控采集策略進行調(diào)整，如降低采樣率，實施本地存儲等措施，從而避免因冗余鏈路所引起的工控傳輸失敗、資源競爭等問題。
[0042](5)全部鏈路故障的判斷方法
[0043]全部鏈路故障是指中央處理單元接收不到任何數(shù)據(jù)，此時故障分為兩種類型:一是整個工控采集系統(tǒng)尚未啟動，僅僅中央處理單元啟動，此時系統(tǒng)中沒有任何數(shù)據(jù)產(chǎn)生；另一種情況則是頂層交換機處發(fā)生故障，無論采用正常傳輸設(shè)備還是冗余傳輸設(shè)備，工業(yè)控制機上所采集并封裝的數(shù)據(jù)報文均無法正常的發(fā)送，這時，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都堆積在工業(yè)控制機上，導(dǎo)致整個測量系統(tǒng)崩潰。所以，當(dāng)全部鏈路故障發(fā)生故障時，尤其是第二種情況，中央處理單元不但發(fā)出最高級的警告信息，并且在工控采集單元中進行本地數(shù)據(jù)存儲，并降低數(shù)據(jù)的采樣率，盡可能使數(shù)據(jù)的損失程度降至最小。
[0044]根據(jù)本發(fā)明實施方式的協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測方法分為工控采集單元故障監(jiān)測階段和中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段兩個階段；工控采集單元負(fù)責(zé)判斷節(jié)點故障和節(jié)點組故障兩種故障監(jiān)測；中央處理單元負(fù)責(zé)判斷鏈路故障、鏈路組故障和全部鏈路故障三種故障監(jiān)測，并且負(fù)責(zé)提示工作人員全部五種故障的類型和位置，所述方法具體包括:
[0045]1.工控采集單元故障監(jiān)測階段，如附圖2所示:
[0046]首先將連接在工業(yè)控制機上的采集節(jié)點組和采集節(jié)點組上的AD采集通道進行編號，如果工業(yè)控制機能夠識別采集節(jié)點組，則將采集節(jié)點組所采集到的數(shù)據(jù)存放在工業(yè)控制機中。
[0047]識別采集節(jié)點組成功后，分析從采集節(jié)點組上所采集到的各個通道數(shù)據(jù)，若采集節(jié)點組的量程為-5V至5V，則5V和-5V稱為極限值；判斷該數(shù)據(jù)是否存在為量程的極限值的數(shù)據(jù)，如果存在量程為極限值的數(shù)據(jù)，則表明出現(xiàn)故障節(jié)點，接下來判斷該故障類型是接線斷開，還是接線頭發(fā)生虛接現(xiàn)象；假設(shè)出現(xiàn)第k個節(jié)點發(fā)生故障，如果該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)始終處于極限值狀態(tài)，則出現(xiàn)接線斷開現(xiàn)象，若該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)在極限值與正常值之間波動，則出現(xiàn)虛接現(xiàn)象；記錄該節(jié)點發(fā)生節(jié)點故障，并同時記錄所屬采集AD采集通道和采集節(jié)點組編號。
[0048]節(jié)點組故障沒有出現(xiàn)，說明該節(jié)點組能夠正常讀取數(shù)據(jù)，查看是否存在節(jié)點故障，若不存在，則直接將數(shù)據(jù)報文連同節(jié)點組的編號統(tǒng)一封裝為以太網(wǎng)報文；否則采集將數(shù)據(jù)、故障節(jié)點編號以及故障類型封裝為以太網(wǎng)報文；
[0049]如果工業(yè)控制機無法識別某個采集節(jié)點組，那么采集節(jié)點組上所采集的數(shù)據(jù)無法正常傳送到工業(yè)控制機中，記錄該采集節(jié)點組出現(xiàn)節(jié)點組故障現(xiàn)象，并同時記錄該故障節(jié)點組的編號。并且封裝該故障節(jié)點組的編號至以太網(wǎng)報文，注明發(fā)生節(jié)點組故障，準(zhǔn)備發(fā)送;
[0050]以太網(wǎng)封裝完成以后，準(zhǔn)備通過工控傳輸單元發(fā)送至中央處理單元，首先檢測是否能夠通過正常鏈路連接到中央處理單元，若可以則進行報文發(fā)送，并準(zhǔn)備接收下一個采集節(jié)點組發(fā)送至工業(yè)控制機的數(shù)據(jù)；否則監(jiān)測是否能夠通過冗余傳輸設(shè)備正常的連接到中央處理單元，若可以則通過冗余鏈路進行發(fā)送，并且監(jiān)測中央處理單元的組鏈路故障反饋，若收到該反饋信息，則出現(xiàn)鏈路組故障，需要更改采集策略；如果冗余鏈路也不能正常工作，則將數(shù)據(jù)進行本地存儲。
[0051]2.中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段，如附圖3所示:
[0052]首先中央處理單元監(jiān)聽工控采集單元所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，在5000ms內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)接收，則認(rèn)為工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障。
[0053]如果能夠接收到數(shù)據(jù)，分析工控采集單元發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報文，首先讀取報文中封裝的錯誤類型，分析是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，如果出現(xiàn)節(jié)點故障，則記錄節(jié)點編號，該節(jié)點所屬節(jié)點組編號；如果出現(xiàn)節(jié)點組故障，則記錄該節(jié)點組編號。
[0054]如果節(jié)點故障別及節(jié)點組故障均未發(fā)生，則分析該報文的首部，提取出報文源地址，以此來分析該報文是通過正常鏈路還是冗余鏈路傳送，如果通過正常鏈路傳送，則該工控機所在的鏈路無任何故障發(fā)生，如果通過冗余鏈路傳送，則認(rèn)為該正常傳輸鏈路出現(xiàn)故障；提取正常鏈路出現(xiàn)故障的源地址，找到與該地址同屬一個交換機的所有地址，查詢是否有至少一條的鏈路能夠得到正常發(fā)送，共同連接一個交換機的所有工業(yè)控制機中，只要有一個能夠正常的鏈路發(fā)送，說明并未出現(xiàn)鏈路組故障，如果連接一個交換機的所有工業(yè)控制機全部通過冗余鏈路傳送，說明出現(xiàn)了鏈路組故障。
[0055]中央處理單元查看出現(xiàn)鏈路故障類型，如果工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障，則中央處理單元發(fā)出警報，通知工作人員及時查看頂級交換機的鏈路連接情況；如果出現(xiàn)鏈路組故障，中央處理單元根據(jù)收到冗余鏈路所傳遞的報文，得到該組鏈路故障的發(fā)生位置，并且通知工作人員及時查看該底層交換機鏈路連接情況，與此同時，中央處理單元將鏈路組故障反饋給工業(yè)控制機，工業(yè)控制機收到冗余鏈路傳回的反饋后，對工控采集策略進行調(diào)整；如果出現(xiàn)了鏈路故障，則將提取出該工業(yè)控制機的信息，并且通知工作人員查看該工業(yè)控制機的鏈路連接情況。
[0056]若系統(tǒng)的正常鏈路均無故障工作，系統(tǒng)則判斷是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，并且根據(jù)故障節(jié)點編號或者故障節(jié)點組編號，將出現(xiàn)節(jié)點以及節(jié)點組故障的位置通知工作人員，然后記錄并展示正常數(shù)據(jù)。
[0057]上述工作完成后，中央處理單元則等待工控采集單元所發(fā)送過來的下一條數(shù)據(jù)。
[0058]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括工控采集單元、工控傳輸單元和中央處理單元；所述工控采集單元包括按照協(xié)作多點分布和管理的采集節(jié)點、多路工控采集板以及工業(yè)控制機；所述工控傳輸單元采用多路交換機級聯(lián)組成，包括頂層交換機和底層交換機；中央處理單元是一臺高性能計算機；每一臺工業(yè)控制機均安裝擴展冗余傳輸模塊； 其中，工控采集單元上負(fù)責(zé)從工控采集板中采集數(shù)據(jù)，并進行預(yù)處理，封裝數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元上負(fù)責(zé)匯集并解析報文、重組數(shù)據(jù)，并生成展示圖和分析結(jié)果；工控采集單元針對節(jié)點和節(jié)點組兩類故障進行判斷、監(jiān)測，并將該信息發(fā)送到中央處理單元；中央處理單元對不同鏈路的故障進行判斷和監(jiān)測，同時針對整個系統(tǒng)各類故障對工作人員進行提示。
2.一種如權(quán)利要求1所述協(xié)作多點工控采集故障監(jiān)測系統(tǒng)進行故障監(jiān)測的方法，分為工控采集單元故障監(jiān)測階段和中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段兩個階段；所述工控采集單元負(fù)責(zé)判斷節(jié)點故障和節(jié)點組故障兩種故障監(jiān)測；中央處理單元負(fù)責(zé)判斷鏈路故障、鏈路組故障和全部鏈路故障三種故障監(jiān)測，并且負(fù)責(zé)提示工作人員全部五種故障的類型和位置，所述方法具體包括: (I)工控采集單元故障監(jiān)測階段，包括: 步驟1-1、首先將連接在工業(yè)控制機上的采集節(jié)點組和采集節(jié)點組上的AD采集通道進行編號，如果工業(yè)控制機能夠識別采集節(jié)點組，則將采集節(jié)點組所采集到的數(shù)據(jù)存放在工業(yè)控制機中，否則轉(zhuǎn)至步驟1-4 ； 步驟1-2、識別采集節(jié)點組成功后，分析從采集節(jié)點組上所采集到的各個通道數(shù)據(jù)，若采集節(jié)點組的量程為-5V至5V，則5V和-5V稱為極限值；判斷該數(shù)據(jù)是否存在為量程的極限值的數(shù)據(jù)，若否，轉(zhuǎn)至步驟1-5 ； 步驟1-3、如果存在量程為極限值的數(shù)據(jù)，則表明出現(xiàn)故障節(jié)點，接下來判斷該故障類型是接線斷開，還是接線頭發(fā)生虛接現(xiàn)象；假設(shè)出現(xiàn)第k個節(jié)點發(fā)生故障，如果該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)始終處于極限值狀態(tài)，則出現(xiàn)接線斷開現(xiàn)象，若該節(jié)點所對應(yīng)的采集通道數(shù)據(jù)在極限值與正常值之間波動，則出現(xiàn)虛接現(xiàn)象；記錄該節(jié)點發(fā)生節(jié)點故障，并同時記錄所屬采集AD采集通道和采集節(jié)點組編號，然后轉(zhuǎn)至步驟1-5 ； 步驟1-4、如果工業(yè)控制機無法識別某個采集節(jié)點組，那么采集節(jié)點組上所采集的數(shù)據(jù)無法正常傳送到工業(yè)控制機中，記錄該采集節(jié)點組出現(xiàn)節(jié)點組故障現(xiàn)象，并同時記錄該故障節(jié)點組的編號； 步驟1-5、首先查看是否出現(xiàn)采集節(jié)點組故障，如果沒有，轉(zhuǎn)至步驟1-6，否則封裝該故障節(jié)點組的編號至以太網(wǎng)報文，注明發(fā)生節(jié)點組故障，轉(zhuǎn)至步驟1-7，準(zhǔn)備發(fā)送； 步驟1-6、節(jié)點組故障沒有出現(xiàn)，說明該節(jié)點組能夠正常讀取數(shù)據(jù)，查看是否存在節(jié)點故障，若不存在，則直接將數(shù)據(jù)報文連同節(jié)點組的編號統(tǒng)一封裝為以太網(wǎng)報文；否則采集將數(shù)據(jù)、故障節(jié)點編號以及故障類型封裝為以太網(wǎng)報文； 步驟1-7、以太網(wǎng)封裝完成以后，準(zhǔn)備通過工控傳輸單元發(fā)送至中央處理單元，首先檢測是否能夠通過正常鏈路連接到中央處理單元，若可以則進行報文發(fā)送，并準(zhǔn)備接收下一個采集節(jié)點組發(fā)送至工業(yè)控制機的數(shù)據(jù)；否則監(jiān)測是否能夠通過冗余傳輸設(shè)備正常的連接到中央處理單元，若可以則通過冗余鏈路進行發(fā)送，并且監(jiān)測中央處理單元的組鏈路故障反饋，若收到該反饋信息，則出現(xiàn)鏈路組故障，需要更改采集策略；如果冗余鏈路也不能正常工作，則將數(shù)據(jù)進行本地存儲。 (2)中央處理單元對整個系統(tǒng)故障監(jiān)測階段，包括: 步驟2-1、中央處理單元監(jiān)聽工控采集單元所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，在5000ms內(nèi)沒有任何數(shù)據(jù)接收，則認(rèn)為工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障；轉(zhuǎn)至步驟2-5 ； 步驟2-2、如果能夠接收到數(shù)據(jù)，分析工控采集單元發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報文，首先讀取報文中封裝的錯誤類型，分析是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，如果未出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)至步驟2-3，如果出現(xiàn)節(jié)點故障，則記錄節(jié)點編號，該節(jié)點所屬節(jié)點組編號；如果出現(xiàn)節(jié)點組故障，則記錄該節(jié)點組編號； 步驟2-3、如果節(jié)點故障別及節(jié)點組故障均未發(fā)生，則分析該報文的首部，提取出報文源地址，以此來分析該報文是通過正常鏈路還是冗余鏈路傳送，如果通過正常鏈路傳送，則該工控機所在的鏈路無任何故障發(fā)生，并轉(zhuǎn)至步驟2-6，如果通過冗余鏈路傳送，則認(rèn)為該正常傳輸鏈路出現(xiàn)故障； 步驟2-4、提取正常鏈路出現(xiàn)故障的源地址，找到與該地址同屬一個交換機的所有地址，查詢是否有至少一條的鏈路能夠得到正常發(fā)送，共同連接一個交換機的所有工業(yè)控制機中，只要有一個能夠正常的鏈路發(fā)送，說明并未出現(xiàn)鏈路組故障，如果連接一個交換機的所有工業(yè)控制機全部通過冗余鏈路傳送，說明出現(xiàn)了鏈路組故障； 步驟2-5、中央處理單元查看出現(xiàn)鏈路故障類型，如果工控采集單元沒有啟動或者出現(xiàn)全部鏈路故障，則中央處理單元發(fā)出警報，通知工作人員及時查看頂級交換機的鏈路連接情況；如果出現(xiàn)鏈路組故障，中央處理單元根據(jù)收到冗余鏈路所傳遞的報文，得到該組鏈路故障的發(fā)生位置，并且通知工作人員及時查看該底層交換機鏈路連接情況，與此同時，中央處理單元將鏈路組故障反饋給工業(yè)控制機，工業(yè)控制機收到冗余鏈路傳回的反饋后，對工控采集策略進行調(diào)整；如果出現(xiàn)了鏈路故障，則將提取出該工業(yè)控制機的信息，并且通知工作人員查看該工業(yè)控制機的鏈路連接情況；提示鏈路故障后，轉(zhuǎn)至步驟2-1，等待工控采集單元所發(fā)送過來的下一條數(shù)據(jù)； 步驟2-6、若系統(tǒng)的正常鏈路均無故障工作，系統(tǒng)則判斷是否出現(xiàn)節(jié)點故障或者節(jié)點組故障，并且根據(jù)故障節(jié)點編號或者故障節(jié)點組編號，將出現(xiàn)節(jié)點以及節(jié)點組故障的位置通知工作人員，然后記錄并展示正常數(shù)據(jù)，若整個系統(tǒng)無故障，轉(zhuǎn)至步驟2-1，等待工控采集單元所發(fā)送過來的下一條數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G05B19/418GK104166391SQ201410400956
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】郭陽斌, 經(jīng)鋒, 郭陽勇, 李曉龍, 劉小平 申請人:成都聯(lián)星微電子有限公司