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1、(10)申请公布号 CN 102882724 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 7 2 4 A *CN102882724A* (21)申请号 201210371816.6 (22)申请日 2012.09.29 H04L 12/24(2006.01) H04L 12/40(2006.01) (71)申请人西安热工研究院有限公司 地址 710032 陕西省西安市兴庆路136号 (72)发明人王春利 高龙军 胡博 高少华 丁伟 陈臣 高海东 李昱 (74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人汪人和 (54) 发明名称 一种现场总线。
2、设备监控管理方法 (57) 摘要 本发明公开了一种现场总线设备监控管理方 法,通过数据采集模块采集现场总线设备的诊断 信息,数据采集模块包括OPC客户端和历史记录 模块,数据处理模块负责对传入的现场总线设备 信息进行处理,数据处理模块包括现场总线设备 类型文件生成模块、现场总线设备组态模块、现场 总线设备监控管理模块、现场总线设备原始数据 实时数据库模块和现场总线设备运算数据实时数 据库模块。本发明利用OPC协议将设备管理系统 从DCS系统中脱离出来,不依赖设备的通信协议, 采用编写设备类型文件的方法来实现设备的通用 性,组态和添加设备一次性完成,根据工业运行标 准通过工作联系单来提高系统的可。
3、行性、安全性, 建立文档数据库提高办公的快捷性。 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 11 页 附图 4 页 1/4页 2 1.一种现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)通过数据采集模块采集现场总线设备的诊断信息,数据采集模块包括OPC客户端和 历史记录模块, 数据采集模块的OPC客户端通过OPC协议,采集现场总线控制网络OPC服务器上的现 场总线设备诊断信息点数据,并通过以太网将采集的数据发送至数据处理模块,并将所采 集的数据记录在历史记录模块; 2)数据。
4、处理模块负责对传入的现场总线设备信息进行处理,数据处理模块包括现场总 线设备类型文件生成模块、现场总线设备组态模块、现场总线设备监控管理模块、现场总线 设备原始数据实时数据库模块和现场总线设备运算数据实时数据库模块; 现场总线设备类型生成模块根据待监控的现场总线设备的类型及其使用方法编写相 应的设备类型文件,并导入到设备类型库中,该类型设备状态的判断和故障显示将按照所 导入的设备类型文件定义的方式进行; 3)在反映现场总线设备的位置关系和运行信息的运行组态图中,操作员根据现场总线 设备的工位信息将其添加在运行组态图中相应的位置,并填写设备的相关信息,将其基本 信息、状态信息和诊断信息与现场总线。
5、设备相关联; 4)在现场总线设备运行过程中,现场总线设备监控管理模块接收数据采集模块发送的 组播数据包,一方面通过工程组态文件的组态信息、系统启动时加载的设备类型文件信息 和现场总线设备诊断信息点文件,对现场总线诊断数据依据加载的设备类型文件中定义的 公式进行运算,并将其结果显示到数据运算模块的界面上;另一方面将接收的原始数据和 运算后获得的运算数据,分别更新存储到原始数据实时数据库和运算数据实时数据库中; 5)Web服务器接收到客户端浏览器访问请求后向现场总线设备Web数据请求处理模块 发送数据请求,并定期将Web数据请求处理模块处理请求所返回的文件数据发送给客户端 浏览器。 2.如权利要求。
6、1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的步骤1)的 现场总线设备诊断信息点的采集,包括以下步骤: 1)利用以太网将数据采集模块中的OPC客户端与控制网络的OPC服务器连接后,在所 连接的OPC服务器中添加OPC组,并在OPC组中添加需要采集的现场总线设备诊断信息点; 2)通过导出与导入功能,为每个现场总线设备诊断点添加其所属设备的KKS码,通讯 主站的诊断信息点不需要添加KKS码; 3)保存OPC客户端中添加的诊断信息点,并生成诊断信息点文件;OPC客户端将数据采 集到后,使用组播方式将数据发送到给历史记录模块和现场总线设备监控管理系统的数据 处理模块。 3.如权利要求2所述的现。
7、场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的通过导出 与导入功能是将OPC组中所有的现场总线设备诊断信息点导出到CSV文件中,使用Excel 打开导出文件,导出文件中每个诊断信息点占一行,第一列为诊断信息点的标签,在第二列 中填入与第一列诊断信息点标签相对应的设备的KKS码,保存CSV文件后,使用OPC客户端 将编辑后的CSV文件重新导入到原OPC组中;将OPC客户端中的组态保存并生成现场总线 设备诊断信息点文件。 4.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的设备类型 权 利 要 求 书CN 102882724 A 2/4页 3 文件是根据现场工程中的设备类型,为每一种。
8、设备类型制作一个设备类型文件,设备类型 文件的生成包括如下步骤: 1)首先根据待编写的类型设备的相关信息,编写定义设备的所有信息点以及相关信 息;根据该类型设备的实际运行反馈信息,使用xml格式定义相关信息点,以及信息点的长 度、类型信息; 2)定义各个信息点的详细信息,根据1)中定义的信息点的顺序,依次详细定义每个信 息点的点名、长度、类型信息,对1)中定义的诊断信息点进行拆分,定义详细每个诊断信息 点中每一位的名称以及该位在该诊断信息点中的位置信息,并以xml格式表示; 3)根据该类型设备定义各个信息点/位所表示的含义,并组合定义设备运行状态项以 及其计算公式,定义各个信息点/位所代表的设。
9、备运行、状态信息,将状态相似、有关联的 组合成一个运行状态项,并根据每种信息状态的代表数值,定义运行状态项的计算公式,并 以xml格式表示; 4)运行现场总线设备类型生成程序,对xml格式的诊断信息定义进行解析,最终将中 缀表达式的运算公式转换为后缀形式,并保存在设备类型文件中。 5.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的现场总线 设备诊断信息点文件加载是在系统启动时,系统读取诊断信息点文件信息,现场总线设备 原始数据实时数据库模块根据这些信息创建、初始化实时数据库,所有诊断信息点以及相 关信息以一定格式存储在实时数据库中,原始数据更新、组态诊断信息关联、以及运算时读。
10、 取原始数据都与该实时数据库有关。 6.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的现场总线 设备类型文件加载是在系统启动时,系统读取设备类型文件,根据文件信息,创建设备类型 对象以及相关信息和运算公式,以便组态选定设备类型时读取信息; 所述的运算数据实时数据库创建是指在现场总线设备监控程序启动时,根据组态信 息、设备关联的信息点创建、初始化运算数据实时数据库,以备运算数据的更新存储以及 Web数据请求处理模块的数据读取。 7.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的步骤3)是 通过现场总线设备组态,将设备类型对象与现场总线设备实时数据库中信息点相关。
11、联,为 现场总线控制监控系统添加设备,为设备设置设备类型,并按照设备类型要求,包括步骤如 下: 1)按照现场工程拓扑图添加控制器和通讯主站,在通讯主站以通讯箱为单位添加新的 拓扑图; 2)使用组态工具中的图元绘制拓扑图; 3)添加通讯主站图元后,为通讯主站图元设置控制器名称、通讯站名称、地址,最后添 加诊断信息点; 4)在通讯主站下添加网段图元,并为网段设置名称、地址和KKS码; 5)选中网段图元,在其下添加现场总线设备图元,同时为现场总线设备监控管理系统 添加现场总线设备,添加设备时设置设备名称、设备描述、KKS码、地址、工位、设备类型和反 馈值单位属性; 当设定了某个设备类型后,其诊断信息。
12、点被确定,此时需要从现场总线设备诊断信息 权 利 要 求 书CN 102882724 A 3/4页 4 点文件中找出KKS码与设备KKS相同的点,并将其依次按照模拟量点、打包点或拆分点三种 方式与现场总线设备相关联; 6)保存现场总线设备组态,获得拓扑图组态文件和现场总线设备对象组态文件; 7)将组态文件发送到数据采集模块的历史记录程序中,使其能够按照组态中的方式进 行运算。 8.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的数据运算 模块还通过设备名称或KKS码查询设备的当前状态或历史状态; 或者查询正在处理工作联系单、已处理工作联系单、十天内完成的工作联系单; 或者按照时。
13、间段查找工作联系单,或者通过检修人员名称查询所有与此检修人员有关 的工作联系单。 9.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的现场总线 诊断数据进行运算,包括以下步骤: 1)现场总线设备监控管理模块分别读取现场总线设备类型文件、现场总线诊断信息点 文件和现场总线设备组态文件,根据诊断信息点文件创建动态数据库,初始化现场总线设 备对象,通过TCP协议向数据采集模块中的历史记录程序发送同步数据请求,同步动态数 据库中的数据和从上一次退出系统开始的所有历史数据,历史数据中包含数据点的历史数 据、设备的历史状态和新生成的工作联系单; 2)启动接收组播包的线程,开始接收现场总线设。
14、备诊断数据,接收到的数据保存至动 态数据库,并与上一时刻数据进行比较,若诊断数据发生改变,则通过数据点所在设备的 KKS码直接通知设备,使设备在下一次运算周期时重新计算所有的状态; 3)启动运算周期,每3秒扫描一次所有现场总线设备,若设备的诊断数据发生改变,则 重新运算当前设备所有的状态; 4)若在现场总线设备状态运算结束后,发现当前设备有新的故障或维护状态出现,判 断当前设备是否处于正在处理故障的状态,如果有故障正在处理,则不生成工作联系单,否 则判断当前设备是否已经存在还未处理的工作联系单;如果存在,则将当前故障加入此工 作联系单,如果不存在,则为当前设备生成一个新的工作联系单,若运算结束。
15、后,发现有故 障被消除,则记录曾经的故障状态,并将设备状态恢复正常,只有当设备已被维修,工作联 系单已被确认,设备的故障状态才能完全恢复正常; 5)每3秒钟将历史数据写入内存缓冲区,每1分钟将之前1分钟之内的数据写入文件, 历史数据包括现场总线设备诊断数据点的历史数据和设备状态的历史数据,历史数据保存 时,将当前数据与前一时刻的数据进行比较,若发生改变,则将其记录至内存,否则不记录, 通过此方法降低历史数据的冗余度,历史数据包括原始数据和运算数据,分别对应原始数 据实时数据库和运算数据实时数据库中的数据,分别存档到原始数据文件和运算数据文件 中; 6)统计内存中的数据,并将其显示到数据运算模块。
16、的界面中。 10.如权利要求1所述的现场总线设备的监控管理方法,其特征在于,所述的Web服务 器响应客户端浏览器访问请求,包括以下步骤: 1)客户端浏览器用户通过HTTP协议经过网络登录Web服务器; 2)Web服务器接收到客户端浏览器的HTTP访问请求,根据登录的用户和请求内容向现 权 利 要 求 书CN 102882724 A 4/4页 5 场总线设备Web数据请求处理模块发送数据请求; 3)现场总线设备Web数据处理模块接收到数据请求后,根据用户和请求信息从现场总 线设备运算数据实时数据库读取响应的数据,并根据请求信息将数据按照一定格式写成文 件,并在该用户发送新一次数据请求前定期更新这。
17、些文件; 所述的一定格式为XML文件、PHP文件和JS文件中的一种; 4)Web服务器读取Web数据请求处理模块写出的文件,将信息通过HTTP协议经过网络 发送给访问客户端用户,这个步骤一直持续到客户端发送新的访问请求或客户端浏览器用 户退出登录。 权 利 要 求 书CN 102882724 A 1/11页 6 一种现场总线设备监控管理方法 技术领域 0001 本发明属于现场总线设备管理技术领域,涉及一种现场总线设备监控管理方法。 背景技术 0002 自20世纪80年代起,现场总线因其可靠性强、通信快捷、兼容性广、成本低等一系 列优势在工业自动化控制中得以广泛应用。此外生产、生活的高度自动化、。
18、数字化、智能化 也促进现场总线控制系统和现场总线设备的发展,目前各种设备管理系统和现场总线设备 种类繁多,可以满足各种行业的需要。但目前的大多数设备管理系统也存在一些不可忽视 的问题。 0003 随着现场总线的发展,目前已经有多家公司根据市场的要求开发出了各自的设备 管理系统,并得到了大量的应用,反应良好。其中比较有代表性的有以下两种:西门子公司 的过程设备管理器SIMATIC PDM和艾默生公司的AMS智能设备管理系统。这两种设备管理 系统分别代表了两种设备管理系统的实现方式,包括其中的模块组成以及现场设备与设备 管理系统的信息交互,这两者都是互不相同的。正是由于其机理不同,使得两类设备管理。
19、系 统的应用对象也大不相同。 0004 1)Simatic PDM系统 0005 Simatic PDM是一套针对Profibus现场总线系统而开发出来的设备管理系统。这 套系统是一个用于对现场设备和自动化组件进行显示、试车、诊断和维护的通用工具。它的 一个显著特点就是:集成性,其设计目的就是力图将现场设备集成起来。在这套系统中,允 许通过多重方法实现集成;通过设备生产商的DD;通过协议PROFIBUS PA-Profile V3.0; 通过HCF(HART通信基金会)的目录册实现设备的集成。 0006 PDM这套设备管理系统的管理工作主要是通过设备本身来实现的。设备的参数 化、诊断、实现优化。
20、等功能都是在设备中以功能块的形式实现,同时设备的通信参数、设备 参数、参数结构以及设备动作等信息都通过EDD文件提供给设备的系统集成用户。PDM有一 个头重脚轻的系统结构。它对设备制造商的要求很高,需要设备制造商在生产设备的时候 就考虑到对设备的维护、优化等管理工作并以功能块的形式在设备中实现。 0007 通过使用EDD文件在用户层实现设备集成的方法理论对设备基于何种现场总线 协议没有要求,因此使用这种方法理论的PDM系统在使用性非常广泛。但也正是由于这种 方法理论,PDM对设备有一个严格的要求,即现场设备必须提供EDD文件,对于不支持EDD的 现场设备,这套管理系统是不适用的;同时由于这个系。
21、统中设备管理的主要工作都是通过 功能块的形式在设备中实现的,对设备生产商要求很高,因此可以实现的功能是比较简单 的、有限的,并且设备的使用者也基本上不能额外的增加对现场设备的管理功能。所以从设 备管理的角度来说,它的设备管理的实现功能是非常有限的。 0008 除了对设备生产厂家要求过高,无法通用与所有设备外,PDM主要针对设备进行诊 断和统计,而对于电厂这个特定行业的现场应用管理方面功能较弱,无法在设备故障出现 或设备需要维护时给出相应的维护指导,也不能自动生成维修或维护工作票,不能将设备 说 明 书CN 102882724 A 2/11页 7 的故障诊断融入到整个电厂行业的工业流程当中。此外。
22、,PDM没有对整个现场总线设备的 历史数据进行完全保存,虽然PDM能够生成报警日志,并且以CSV格式保存,但当PDM在的 计算机发生故障并重启时,当重新开启PDM时,之前的历史数据将丢失。 0009 2)AMS设备管理系统 0010 艾默生的AMS是一个系统组合,包括了AMS设备信息平台、AMS智能设备管理系统、 AMS机械设备状态管理系统、AMS性能检测系统和AMS实时优化系统。通过上述五个系统的 综合应用可以实现智能仪表阀门设备管理、机械设备性能监测、过程设备性能检测以及系 统保护等功能。 0011 其中,AMS设备管理系统从系统集成的角度出发,将用户的需求模块化进一步构成 了独立的管理系。
23、统并将其统一集成在一个信息平台之上。这种系统的优势在于:所有现场 设备的参数信息全部体现在一个统一的界面中;在执行某一功能时,用户可以遍历所有的 现场设备。 0012 另外,AMS集数据采集、数据分析于一体,因此要通过DCS系统或直接连线与设备 进行“连接”。目前,AMS只能利用艾默生等少数几个公司的DCS系统的软硬件和接线,与设 备通信进行通信,而对于大多数情况时,就必须通过多路转换器与DCS系统同时接在设备 上,这样就造成了设备添加比较复杂,严重影响了系统的扩展性。 0013 总结以上两种常用的设备管理系统可以看出,目前主流的设备管理系统都有一下 几个缺陷: 0014 1.对设备要求高。大。
24、多数设备管理系统都要求设备必须能够提供设备信息文件如 PDM的EDD文件,AMS的DD文件。因此,系统运行时要求设备必须能够生成、提供相应的设 备信息文件,这样必然提高了对设备的要求,一旦设备无法提供信息文件,则管理系统无法 将该设备纳入到管理范畴,降低了通用性。 0015 2.扩展性差。大多数设备管理系统都要与设备进行通信,因此必须要利用软硬件 和接线与设备连接,这样必定增加的整个设备管理系统的成本和复杂性,也必然会影响到 原有的DCS系统。 0016 3.与DCS系统耦合太紧密。目前的设备管理系统基本上都是“内嵌”在DCS系统 中的,很容易对DCS的运行造成影响,并且也加大了管理系统安装和。
25、调试的难度。这对一些 应用场合如火电这种高危险、高应急的行业,DCS系统中“嵌入”设备管理系统,或多或少会 增加控制系统的安全隐患。 0017 4.都是“重量级”的系统。目前的设备管理系统基本上都是功能强大而规模也“强 大”,很多系统的功能与DCS的功能重复,功能上出现多而不精的情况。 发明内容 0018 本发明解决的问题在于提供一种现场总线设备监控管理方法,该方法是一种具有 广泛通用性的能够获取总线设备丰富的状态和诊断数据,对其进行深度分析、监控显示并 给出维修/维护指导和工作票的计算机实时监控管理方法。 0019 本发明是通过以下技术方案来实现: 0020 一种现场总线设备的监控管理方法,。
26、包括以下步骤: 0021 1)通过数据采集模块采集现场总线设备的诊断信息,数据采集模块包括OPC客户 说 明 书CN 102882724 A 3/11页 8 端和历史记录模块, 0022 数据采集模块的OPC客户端通过OPC协议,采集现场总线控制网络OPC服务器上 的现场总线设备诊断信息点数据,并通过以太网将采集的数据发送至数据处理模块,并将 所采集的数据记录在历史记录模块; 0023 2)数据处理模块负责对传入的现场总线设备信息进行处理,数据处理模块包括现 场总线设备类型文件生成模块、现场总线设备组态模块、现场总线设备监控管理模块、现场 总线设备原始数据实时数据库模块和现场总线设备运算数据实。
27、时数据库模块; 0024 现场总线设备类型生成模块根据待监控的现场总线设备的类型及其使用方法编 写相应的设备类型文件,并导入到设备类型库中,该类型设备状态的判断和故障显示将按 照所导入的设备类型文件定义的方式进行; 0025 3)在反映现场总线设备的位置关系和运行信息的运行组态图中,操作员根据现场 总线设备的工位信息将其添加在运行组态图中相应的位置,并填写设备的相关信息,将其 基本信息、状态信息和诊断信息与现场总线设备相关联; 0026 4)在现场总线设备运行过程中,现场总线设备监控管理模块接收数据采集模块发 送的组播数据包,一方面通过工程组态文件的组态信息、系统启动时加载的设备类型文件 信息。
28、和现场总线设备诊断信息点文件,对现场总线诊断数据依据加载的设备类型文件中定 义的公式进行运算,并将其结果显示到数据运算模块的界面上;另一方面将接收的原始数 据和运算后获得的运算数据,分别更新存储到原始数据实时数据库和运算数据实时数据库 中; 0027 5)Web服务器接收到客户端浏览器访问请求后向现场总线设备Web数据请求处理 模块发送数据请求,并定期将Web数据请求处理模块处理请求所返回的文件数据发送给客 户端浏览器。 0028 所述的步骤1)的现场总线设备诊断信息点的采集,包括以下步骤: 0029 1)利用以太网将数据采集模块中的OPC客户端与控制网络的OPC服务器连接后, 在所连接的OP。
29、C服务器中添加OPC组,并在OPC组中添加需要采集的现场总线设备诊断信 息点; 0030 2)通过导出与导入功能,为每个现场总线设备诊断点添加其所属设备的KKS码, 通讯主站的诊断信息点不需要添加KKS码; 0031 3)保存OPC客户端中添加的诊断信息点,并生成诊断信息点文件;OPC客户端将数 据采集到后,使用组播方式将数据发送到给历史记录模块和现场总线设备监控管理系统的 数据处理模块。 0032 所述的通过导出与导入功能是将OPC组中所有的现场总线设备诊断信息点导出 到CSV文件中,使用Excel打开导出文件,导出文件中每个诊断信息点占一行,第一列为诊 断信息点的标签,在第二列中填入与第一。
30、列诊断信息点标签相对应的设备的KKS码,保存 CSV文件后,使用OPC客户端将编辑后的CSV文件重新导入到原OPC组中;将OPC客户端中 的组态保存并生成现场总线设备诊断信息点文件。 0033 所述的设备类型文件是根据现场工程中的设备类型,为每一种设备类型制作一个 设备类型文件,设备类型文件的生成包括如下步骤: 0034 1)首先根据待编写的类型设备的相关信息,编写定义设备的所有信息点以及相关 说 明 书CN 102882724 A 4/11页 9 信息;根据该类型设备的实际运行反馈信息,使用xml格式定义相关信息点(如测量值信息 点、状态信息点、状态信息诊断信息点以及扩展诊断信息点等),以及。
31、信息点的长度、类型信 息; 0035 2)定义各个信息点的详细信息,根据1)中定义的信息点的顺序,依次详细定义每 个信息点的点名、长度、类型信息,对1)中定义的诊断信息点进行拆分,定义详细每个诊断 信息点中每一位(一个二进制位bit,一个字节有8位)的名称以及该位在该诊断信息点中 的位置信息,并以xml格式表示; 0036 3)根据该类型设备定义各个信息点/位所表示的含义,并组合定义设备运行状态 项以及其计算公式,定义各个信息点/位所代表的设备运行、状态信息,将状态相似、有关 联的组合成一个运行状态项,并根据每种信息状态的代表数值,定义运行状态项的计算公 式,并以xml格式表示; 0037 4。
32、)运行现场总线设备类型生成程序,对xml格式的诊断信息定义进行解析,最终 将中缀表达式的运算公式转换为后缀形式,并保存在设备类型文件中。 0038 所述的现场总线设备诊断信息点文件加载是在系统启动时,系统读取诊断信息点 文件信息,现场总线设备原始数据实时数据库模块根据这些信息创建、初始化实时数据库, 所有诊断信息点以及相关信息以一定格式存储在实时数据库中,原始数据更新、组态诊断 信息关联、以及运算时读取原始数据都与该实时数据库有关。 0039 所述的现场总线设备类型文件加载是在系统启动时,系统读取设备类型文件,根 据文件信息,创建设备类型对象以及相关信息和运算公式,以便组态选定设备类型时读取 。
33、信息; 0040 所述的运算数据实时数据库创建是指在现场总线设备监控程序启动时,根据组态 信息、设备关联的信息点创建、初始化运算数据实时数据库,以备运算数据的更新存储以及 Web数据请求处理模块的数据读取。 0041 所述的步骤3)是通过现场总线设备组态,将设备类型对象与现场总线设备实时数 据库中信息点相关联,为现场总线控制监控系统添加设备,为设备设置设备类型,并按照设 备类型要求,包括步骤如下: 0042 1)按照现场工程拓扑图添加控制器和通讯主站,在通讯主站以通讯箱为单位添加 新的拓扑图; 0043 2)使用组态工具中的图元绘制拓扑图; 0044 3)添加通讯主站图元后,为通讯主站图元设置。
34、控制器名称、通讯站名称、地址,最 后添加诊断信息点; 0045 4)在通讯主站下添加网段图元,并为网段设置名称、地址和KKS码; 0046 5)选中网段图元,在其下添加现场总线设备图元,同时为现场总线设备监控管理 系统添加现场总线设备,添加设备时设置设备名称、设备描述、KKS码、地址、工位、设备类型 和反馈值单位属性; 0047 当设定了某个设备类型后,其诊断信息点被确定,此时需要从现场总线设备诊断 信息点文件中找出KKS码与设备KKS相同的点,并将其依次按照模拟量点、打包点或拆分点 三种方式与现场总线设备相关联; 0048 6)保存现场总线设备组态,获得拓扑图组态文件和现场总线设备对象组态文。
35、件; 说 明 书CN 102882724 A 5/11页 10 0049 7)将组态文件发送到数据采集模块的历史记录程序中,使其能够按照组态中的方 式进行运算。 0050 所述的数据运算模块还通过设备名称或KKS码查询设备的当前状态或历史状态; 0051 或者查询正在处理工作联系单、已处理工作联系单、十天内完成的工作联系单; 0052 或者按照时间段查找工作联系单,或者通过检修人员名称查询所有与此检修人员 有关的工作联系单; 0053 也即所述的数据运算模块除了有运算和统计功能外,还具备查询功能: 0054 可通过设备名称或KKS码查询设备的当前状态或历史状态, 0055 也可查询正在处理工作。
36、联系单、已处理工作联系单、十天内完成的工作联系单, 0056 以及按照时间段查找工作联系单,或者通过检修人员名称查询所有与此检修人员 有关的工作联系单。 0057 所述的现场总线诊断数据进行运算,包括以下步骤: 0058 1)现场总线设备监控管理模块分别读取现场总线设备类型文件、现场总线诊断信 息点文件和现场总线设备组态文件,根据诊断点信息创建动态数据库,初始化现场总线设 备对象,通过TCP协议向数据采集模块中的历史记录程序发送同步数据请求,同步动态数 据库中的数据和从上一次退出系统开始的所有历史数据,历史数据中包含数据点的历史数 据、设备的历史状态和新生成的工作联系单; 0059 2)启动接。
37、收组播包的线程,开始接收现场总线设备诊断数据,接收到的数据保存 至动态数据库,并与上一时刻数据进行比较,若诊断数据发生改变,则通过数据点所在设备 的KKS码直接通知设备,使设备在下一次运算周期时重新计算所有的状态; 0060 3)启动运算周期,每3秒扫描一次所有现场总线设备,若设备的诊断数据发生改 变,则重新运算当前设备所有的状态; 0061 4)若在现场总线设备状态运算结束后,发现当前设备有新的故障或维护状态出 现,判断当前设备是否处于正在处理故障的状态,如果有故障正在处理,则不生成工作联系 单,否则判断当前设备是否已经存在还未处理的工作联系单;如果存在,则将当前故障加入 此工作联系单,如果。
38、不存在,则为当前设备生成一个新的工作联系单,若运算结束后,发现 有故障被消除,则记录曾经的故障状态,并将设备状态恢复正常,只有当设备已被维修,工 作联系单已被确认,设备的故障状态才能完全恢复正常; 0062 5)每3秒钟将历史数据写入内存缓冲区,每1分钟将之前1分钟之内的数据写入 文件,历史数据包括现场总线设备诊断数据点的历史数据和设备状态的历史数据,历史数 据保存时,将当前数据与前一时刻的数据进行比较,若发生改变,则将其记录至内存,否则 不记录,通过此方法降低历史数据的冗余度; 0063 6)统计内存中的数据,并将其显示到数据运算模块的界面中。 0064 所述的Web服务器响应客户端浏览器访。
39、问请求,包括以下步骤: 0065 1)客户端浏览器用户通过HTTP协议经过网络登录Web服务器; 0066 2)Web服务器接收到客户端浏览器的HTTP访问请求,根据登录的用户和请求内容 向现场总线设备Web数据请求处理模块发送数据请求; 0067 3)现场总线设备Web数据处理模块接收到数据请求后,根据用户和请求信息从现 场总线设备运算数据实时数据库读取响应的数据,并根据请求信息将数据按照一定格式写 说 明 书CN 102882724 A 10 6/11页 11 成文件,并在该用户发送新一次数据请求前定期更新这些文件; 0068 所述的一定格式为XML文件、PHP文件和JS文件中的一种; 0。
40、069 4)Web服务器读取Web数据请求处理模块写出的文件,将信息通过HTTP协议经过 网络发送给访问客户端用户,这个步骤一直持续到客户端发送新的访问请求或客户端浏览 器用户退出登录。 0070 与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果: 0071 本发明提供的现场总线设备监控管理系统及其方法,利用OPC协议将设备管理系 统从DCS系统中脱离出来,不依赖设备的通信协议,采用编写设备类型文件(ET)的方法来 实现设备的通用性,组态和添加设备一次性完成,根据工业运行标准通过工作联系单来提 高系统的可行性、安全性,建立文档数据库提高办公的快捷性、便利性。 0072 与现有系统相比,本发明具有以。
41、下有益的技术效果: 0073 1)通用平台,适用设备范围广。本发明不要求设备必须提供相关信息文件,可以根 据设备的使用说明和使用方式编写设备类型文件(ET)并加载入系统,从而针对任何现场总 线设备都可以通过编写设备类型文件而纳入到本发明的监控范围。 0074 2)扩展性高,安装简单易行。由于本发明是从现有的DCS系统通过OPC协议获得 设备信息点数据,所以不会涉及与设备接线的问题,安装简单、方便、快捷,且不会更改、影 响已有的DCS系统相关接线以及结构。 0075 3)与DCS系统耦合性低,安全性高。本发明独立于DCS系统之外,与DCS系统的耦 合性低,与任何DCS都可以配合使用,且本发明的任。
42、何操作运行都不会影响到DCS的正常运 行,因此安全性高。 0076 4)“轻量级”设备管理系统。本发明专注于现场总线设备的监控,不加入任何其他 影响到DCS系统的功能,功能上与其他控制系统不重复、不冲突,以机组为单位进行监控管 理。 0077 5)工作票机制更符合工业生产规范。本发明充分结合火电企业的日常操作规章制 度,开发了一套符合生产规范、并易于操作的工作票处理机制。工作票机制保证了现场对设 备和系统的任何改动、操作等都有据可循,这样既保证了工作的安全性也使得该工作在事 后可以进行复查和审核。 附图说明 0078 图1是设备管理方法的网络架构图。 0079 图2是数据在整个处理过程的流程图。
43、。 0080 图3是每个周期数据刷新的流程图。 0081 图4是工作票生成的流程图。 具体实施方式 0082 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而 不是限定。 0083 参见图1、图2,为了便于描述,首先给出本发明所需要用到的模块: 0084 一种现场总线设备监控管理方法,是基于通过以太网相连接的数据采集模块和数 说 明 书CN 102882724 A 11 7/11页 12 据处理模块; 0085 数据采集模块,包括OPC客户端和历史记录模块,与OPC服务器相连接的OPC客户 端采集现场总线设备的诊断信息,OPC客户端还将采集的数据通过以太网发送到数据处理 。
44、模块;历史记录模块保留一段时间内的采集数据; 0086 具体的OPC客户端通过以太网连接控制网络的OPC服务器,然后在数据采集模块 中通过OPC客户端连接到OPC服务器上,创建OPC组,并在OPC组中添加需要采集的现场总 线设备诊断信息点; 0087 通过导出与导入功能,为每个现场总线设备诊断点添加其所属设备的KKS码,通 讯主站的诊断信息点不需要添加KKS码; 0088 保存OPC客户端中添加的诊断信息点,并生成诊断信息点文件(.osd文件),将诊 断信息点文件(.osd文件)发送至数据处理模块和历史记录程序中,使其获得控制网络中的 现场总线设备诊断信息。 0089 具体的OPC客户端将数据。
45、采集到后,使用组播方式将数据发送到数据处理模块, 同时数据采集模块将记录8小时的采集数据。 0090 数据处理模块,包括现场总线设备类型文件生成模块、现场总线设备组态模块、现 场总线设备监控管理模块、现场总线设备原始数据实时数据库模块和现场总线设备运算数 据实时数据库模块; 0091 现场总线设备类型文件生成模块,根据现场总线设备的类型及其使用方法生成该 设备对应的设备类型文件,设备类型文件为设备组态和设备监控管理提供格式和算法,该 文件在系统启动时被现场总线设备组态模块加载; 0092 所述的设备类型文件包括设备类型所需的诊断信息点模式定义,及诊断信息状态 算法定义; 0093 现场总线设备。
46、组态模块,生成反映现场总线设备的位置关系和运行信息的运行拓 扑图,根据现场总线设备的工位信息将其添加在运行组态图中相应的位置,并根据系统启 动时加载的设备类型文件将其基本信息、状态信息和诊断信息与现场总线设备相关联; 0094 现场总线设备监控管理模块,接收OPC客户端所采集的现场总线设备的诊断数 据,将诊断数据值实时更新到现场总线设备原始数据实时数据库模块中,同时根据现场总 线设备类型文件和现场总线设备类型文件对应的算法对现场总线诊断数据进行周期性的 运算,依据运算结果实时刷新该模块监视界面上信息,并将其运算结果实时更新保存到现 场总线设备运算数据实时数据库模块; 0095 现场总线设备原始。
47、数据实时数据库模块,接收现场总线设备监控管理模块的原始 信息点数据,存储到原始数据实时数据库的对应位置,并定时周期性将所有原始数据实时 数据库中的数据存储到原始数据历史文件中; 0096 现场总线设备运算数据实时数据库模块,接收现场总线设备监控管理模块运算后 的数据,存储到运算数据实时数据库的对应位置,定时周期性将所有运算数据实时数据库 中的数据存储到运算数据历史文件中。 0097 还包括Web服务器模块和现场总线设备Web数据请求处理模块; 0098 Web服务器模块,响应管理系统客户端浏览器访问请求,根据访问请求向数据处理 模块发送数据请求; 说 明 书CN 102882724 A 12 。
48、8/11页 13 0099 现场总线设备Web数据请求处理模块,接收Web服务器模块的数据请求,根据请 求数据的类型从现场总线设备运算数据实时数据库模块中读取相应的数据,并将数据按照 Web服务器模块的请求写成相应格式的文件; 0100 Web服务器模块实时周期性读取现场总线设备Web数据请求处理模块根据请求写 的数据文件,将数据信息发送给管理系统客户端浏览器。 0101 具体的设备类型文件中定义了每种现场总线设备诊断信息的拆分方法和计算公 式;生成过程如下: 0102 (1)定义设备类型所需的诊断信息点; 0103 (2)根据现场总线设备诊断信息的定义,使用xml格式定义每个诊断信息点的解 。
49、位拆分方法,将现场总线设备诊断信息点中的每一位拆出; 0104 (3)根据现场工程需要,对拆分后的每一位进行重新组合和运算,并以xml格式写 出运算公式; 0105 (4)使用现场总线设备类型生成程序对xml格式的数据定义进行解析,并最终生 成设备类型文件。 0106 现场总线设备组态模块生成反映现场总线设备的位置关系和运行信息的运行组 态图,根据现场总线设备的工位信息将其添加在运行组态图中相应的位置,并同时将其基 本信息、状态信息和诊断信息与现场总线设备相关联; 0107 这样通过现场总线设备组态,将设备类型文件(.et文件)与现场总线设备诊断点 文件(OPCData.osd文件)相结合,即为现场总线控制监控系统添加设备,为设备设置设备类 型,并安装设备类型要求,从现场总线设备诊断点文件中查找相对应的诊断信息点,使其关 联到设备中。 0108 所述的组态如。