專利名稱：一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于現(xiàn)場總線設(shè)備管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自20世紀80年代起，現(xiàn)場總線因其可靠性強、通信快捷、兼容性廣、成本低等一系列優(yōu)勢在工業(yè)自動化控制中得以廣泛應(yīng)用。此外生產(chǎn)、生活的高度自動化、數(shù)字化、智能化也促進現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線設(shè)備的發(fā)展，目前各種設(shè)備管理系統(tǒng)和現(xiàn)場總線設(shè)備種類繁多，可以滿足各種行業(yè)的需要。但目前的大多數(shù)設(shè)備管理系統(tǒng)也存在一些不可忽視的問題。隨著現(xiàn)場總線的發(fā)展，目前已經(jīng)有多家公司根據(jù)市場的要求開發(fā)出了各自的設(shè)備管理系統(tǒng)，并得到了大量的應(yīng)用，反應(yīng)良好。其中比較有代表性的有以下兩種西門子公司的過程設(shè)備管理器SIMATIC PDM和艾默生公司的AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)。這兩種設(shè)備管理系統(tǒng)分別代表了兩種設(shè)備管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，包括其中的模塊組成以及現(xiàn)場設(shè)備與設(shè)備管理系統(tǒng)的信息交互，這兩者都是互不相同的。正是由于其機理不同，使得兩類設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用對象也大不相同。I) Simatic PDM 系統(tǒng)Simatic PDM是一套針對Prof ibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)而開發(fā)出來的設(shè)備管理系統(tǒng)。這套系統(tǒng)是一個用于對現(xiàn)場設(shè)備和自動化組件進行顯示、試車、診斷和維護的通用工具。它的一個顯著特點就是集成性，其設(shè)計目的就是力圖將現(xiàn)場設(shè)備集成起來。在這套系統(tǒng)中，允許通過多重方法實現(xiàn)集成；通過設(shè)備生產(chǎn)商的DD ;通過協(xié)議PROFIBUS PA-Profile V3. O ；通過HCF (HART通信基金會)的目錄冊實現(xiàn)設(shè)備的集成。PDM這套設(shè)備管理系統(tǒng)的管理工作主要是通過設(shè)備本身來實現(xiàn)的。設(shè)備的參數(shù)化、診斷、實現(xiàn)優(yōu)化等功能都是在設(shè)備中以功能塊的形式實現(xiàn)，同時設(shè)備的通信參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、參數(shù)結(jié)構(gòu)以及設(shè)備動作等信息都通過EDD文件提供給設(shè)備的系統(tǒng)集成用戶。PDM有一個頭重腳輕的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它對設(shè)備制造商的要求很高，需要設(shè)備制造商在生產(chǎn)設(shè)備的時候就考慮到對設(shè)備的維護、優(yōu)化等管理工作并以功能塊的形式在設(shè)備中實現(xiàn)。通過使用EDD文件在用戶層實現(xiàn)設(shè)備集成的方法理論對設(shè)備基于何種現(xiàn)場總線協(xié)議沒有要求，因此使用這種方法理論的PDM系統(tǒng)在使用性非常廣泛。但也正是由于這種方法理論，PDM對設(shè)備有一個嚴格的要求，即現(xiàn)場設(shè)備必須提供EDD文件，對于不支持EDD的現(xiàn)場設(shè)備，這套管理系統(tǒng)是不適用的；同時由于這個系統(tǒng)中設(shè)備管理的主要工作都是通過功能塊的形式在設(shè)備中實現(xiàn)的，對設(shè)備生產(chǎn)商要求很高，因此可以實現(xiàn)的功能是比較簡單的、有限的，并且設(shè)備的使用者也基本上不能額外的增加對現(xiàn)場設(shè)備的管理功能。所以從設(shè)備管理的角度來說，它的設(shè)備管理的實現(xiàn)功能是非常有限的。除了對設(shè)備生產(chǎn)廠家要求過高，無法通用與所有設(shè)備外，PDM主要針對設(shè)備進行診斷和統(tǒng)計，而對于電廠這個特定行業(yè)的現(xiàn)場應(yīng)用管理方面功能較弱，無法在設(shè)備故障出現(xiàn)或設(shè)備需要維護時給出相應(yīng)的維護指導(dǎo)，也不能自動生成維修或維護工作票，不能將設(shè)備的故障診斷融入到整個電廠行業(yè)的工業(yè)流程當中。此外，PDM沒有對整個現(xiàn)場總線設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進行完全保存，雖然PDM能夠生成報警日志，并且以CSV格式保存，但當PDM在的計算機發(fā)生故障并重啟時，當重新開啟PDM時，之前的歷史數(shù)據(jù)將丟失。2) AMS設(shè)備管理系統(tǒng)艾默生的AMS是一個系統(tǒng)組合，包括了 AMS設(shè)備信息平臺、AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)、AMS機械設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)、AMS性能檢測系統(tǒng)和AMS實時優(yōu)化系統(tǒng)。通過上述五個系統(tǒng)的綜合應(yīng)用可以實現(xiàn)智能儀表閥門設(shè)備管理、機械設(shè)備性能監(jiān)測、過程設(shè)備性能檢測以及系統(tǒng)保護等功能。其中，AMS設(shè)備管理系統(tǒng)從系統(tǒng)集成的角度出發(fā)，將用戶的需求模塊化進一步構(gòu)成了獨立的管理系統(tǒng)并將其統(tǒng)一集成在一個信息平臺之上。這種系統(tǒng)的優(yōu)勢在于所有現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)信息全部體現(xiàn)在一個統(tǒng)一的界面中；在執(zhí)行某一功能時，用戶可以遍歷所有的現(xiàn)場設(shè)備。另外，AMS集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析于一體，因此要通過DCS系統(tǒng)或直接連線與設(shè)備進行“連接”。目前，AMS只能利用艾默生等少數(shù)幾個公司的DCS系統(tǒng)的軟硬件和接線，與設(shè)備通信進行通信，而對于大多數(shù)情況時，就必須通過多路轉(zhuǎn)換器與DCS系統(tǒng)同時接在設(shè)備上，這樣就造成了設(shè)備添加比較復(fù)雜，嚴重影響了系統(tǒng)的擴展性。總結(jié)以上兩種常用的設(shè)備管理系統(tǒng)可以看出，目前主流的設(shè)備管理系統(tǒng)都有一下幾個缺陷1.對設(shè)備要求高。大多數(shù)設(shè)備管理系統(tǒng)都要求設(shè)備必須能夠提供設(shè)備信息文件如PDM的EDD文件，AMS的DD文件。因此，系統(tǒng)運行時要求設(shè)備必須能夠生成、提供相應(yīng)的設(shè)備信息文件，這樣必然提高了對設(shè)備的要求，一旦設(shè)備無法提供信息文件，則管理系統(tǒng)無法將該設(shè)備納入到管理范疇，降低了通用性。2.擴展性差。大多數(shù)設(shè)備管理系統(tǒng)都要與設(shè)備進行通信，因此必須要利用軟硬件和接線與設(shè)備連接，這樣必定增加的整個設(shè)備管理系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，也必然會影響到原有的DCS系統(tǒng)。3.與DCS系統(tǒng)耦合太緊密。目前的設(shè)備管理系統(tǒng)基本上都是“內(nèi)嵌”在DCS系統(tǒng)中的，很容易對DCS的運行造成影響，并且也加大了管理系統(tǒng)安裝和調(diào)試的難度。這對一些應(yīng)用場合如火電這種高危險、高應(yīng)急的行業(yè)，DCS系統(tǒng)中“嵌入”設(shè)備管理系統(tǒng)，或多或少會增加控制系統(tǒng)的安全隱患。4.都是“重量級”的系統(tǒng)。目前的設(shè)備管理系統(tǒng)基本上都是功能強大而規(guī)模也“強大”，很多系統(tǒng)的功能與DCS的功能重復(fù)，功能上出現(xiàn)多而不精的情況。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的問題在于提供一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種具有廣泛通用性的能夠獲取總線設(shè)備豐富的狀態(tài)和診斷數(shù)據(jù)，對其進行深度分析、監(jiān)控顯示并給出維修/維護指導(dǎo)和工作票的計算機實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括通過以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)采集模塊，包括OPC客戶端和歷史記錄模塊；與OPC服務(wù)器相連接的OPC客戶端采集現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷信息，OPC客戶端將采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，OPC客戶端還將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給歷史記錄模塊；歷史記錄模塊保留一段時間內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，并定期將采集數(shù)據(jù)保存到歷史數(shù)據(jù)文件中；數(shù)據(jù)處理模塊，包括現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊；現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊，根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的類型及其使用方法生成該設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備類型文件，設(shè)備類型文件為設(shè)備組態(tài)和設(shè)備監(jiān)控管理提供格式和算法，該文件在系統(tǒng)啟動時被現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊加載；所述的設(shè)備類型文件包括設(shè)備類型所需的診斷信息點模式定義，及診斷信息狀態(tài)算法定義；現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊，生成反映現(xiàn)場總線設(shè)備的位置關(guān)系和運行信息的運行拓撲圖，根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的工位信息將其添加在運行組態(tài)圖中相應(yīng)的位置，并根據(jù)系統(tǒng)啟動時加載的設(shè)備類型文件將其基本信息、狀態(tài)信息和診斷信息與現(xiàn)場總線設(shè)備相關(guān)聯(lián)；現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊，接收OPC客戶端所采集的現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷數(shù)據(jù)，將診斷數(shù)據(jù)值實時更新到現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊中，同時根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件和現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件對應(yīng)的算法對現(xiàn)場總線診斷數(shù)據(jù)進行周期性的運算，依據(jù)運算結(jié)果實時刷新該模塊監(jiān)視界面上信息，并將其運算結(jié)果實時更新保存到現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊；現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊，接收現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊的原始信息點數(shù)據(jù)，存儲到原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)位置，并定時周期性將所有原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲到原始數(shù)據(jù)歷史文件中；現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊，接收現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊運算后的數(shù)據(jù)，存儲到運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)位置，定時周期性將所有運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲到運算數(shù)據(jù)歷史文件中。 還包括Web服務(wù)器模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊；Web服務(wù)器模塊，響應(yīng)管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器訪問請求，根據(jù)訪問請求向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求；現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊，接收Web服務(wù)器模塊的數(shù)據(jù)請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)的類型從現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按照Web服務(wù)器模塊的請求寫成相應(yīng)格式的文件；Web服務(wù)器模塊實時周期性讀取現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊根據(jù)請求寫的數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器。所述的OPC服務(wù)器與DCS系統(tǒng)相連接；OPC客戶端將采集的數(shù)據(jù)通過以組播的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，OPC客戶端與數(shù)據(jù)處理模塊之間還設(shè)有防火墻。所述的OPC服務(wù)器中設(shè)有OPC組，OPC組導(dǎo)出需要采集的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點，并根據(jù)其生成診斷信息點文件。所述的設(shè)備類型文件是根據(jù)現(xiàn)場工程中的設(shè)備類型，為每一種設(shè)備類型制作一個設(shè)備類型文件。在系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)讀取診斷信息點文件信息，現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊根據(jù)這些信息創(chuàng)建、初始化實時數(shù)據(jù)庫，所有診斷信息點以及相關(guān)信息以一定格式存儲在實時數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)啟動時，在系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)讀取現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件，根據(jù)其信息，創(chuàng)建設(shè)備類型對象以及相關(guān)信息和運算公式，以便組態(tài)選定設(shè)備類型時讀取信息。所述的現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)，是將設(shè)備類型對象與現(xiàn)場總線設(shè)備實時數(shù)據(jù)庫中信息點相關(guān)聯(lián)，為現(xiàn)場總線控制監(jiān)控系統(tǒng)添加設(shè)備，為設(shè)備設(shè)置設(shè)備類型。現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)啟動時，根據(jù)組態(tài)信息、設(shè)備關(guān)聯(lián)的信息點創(chuàng)建、初始化運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫，以備運算數(shù)據(jù)的更新存儲以及Web數(shù)據(jù)請求處理模塊的數(shù)據(jù)讀取。所述的數(shù)據(jù)運算模塊還通過設(shè)備名稱或KKS碼查詢設(shè)備的當前狀態(tài)或歷史狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果本實用新型提供的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)及其方法，利用OPC協(xié)議將設(shè)備管理系統(tǒng)從DCS系統(tǒng)中脫離出來，不依賴設(shè)備的通信協(xié)議，采用編寫設(shè)備類型文件(ET)的方法來實現(xiàn)設(shè)備的通用性，組態(tài)和添加設(shè)備一次性完成，根據(jù)工業(yè)運行標準通過工作聯(lián)系單來提高系統(tǒng)的可行性、安全性，建立文檔數(shù)據(jù)庫提高辦公的快捷性、便利性。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，本實用新型具有以下技術(shù)特點I)通用平臺，適用設(shè)備范圍廣。本實用新型不要求設(shè)備必須提供相關(guān)信息文件，可以根據(jù)設(shè)備的使用說明和使用方式編寫設(shè)備類型文件(ET)并加載入系統(tǒng)，從而針對任何現(xiàn)場總線設(shè)備都可以通過編寫設(shè)備類型文件而納入到本實用新型的監(jiān)控范圍。2)擴展性高，安裝簡單易行。由于本實用新型是從現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)通過OPC協(xié)議獲得設(shè)備信息點數(shù)據(jù)，所以不會涉及與設(shè)備接線的問題，安裝簡單、方便、快捷，且不會更改、影響已有的DCS系統(tǒng)相關(guān)接線以及結(jié)構(gòu)。3)與DCS系統(tǒng)耦合性低，安全性高。本實用新型獨立于DCS系統(tǒng)之外，與DCS系統(tǒng)的耦合性低，與任何DCS都可以配合使用，且本實用新型的任何操作運行都不會影響到DCS的正常運行，因此安全性高。4) “輕量級”設(shè)備管理系統(tǒng)。本實用新型專注于現(xiàn)場總線設(shè)備的監(jiān)控，不加入任何其他影響到DCS系統(tǒng)的功能，功能上與其他控制系統(tǒng)不重復(fù)、不沖突，以機組為單位進行監(jiān)
控管理。5)工作票機制更符合工業(yè)生產(chǎn)規(guī)范。本實用新型充分結(jié)合火電企業(yè)的日常操作規(guī)章制度，開發(fā)了一套符合生產(chǎn)規(guī)范、并易于操作的工作票處理機制。工作票機制保證了現(xiàn)場對設(shè)備和系統(tǒng)的任何改動、操作等都有據(jù)可循，這樣既保證了工作的安全性也使得該工作在事后可以進行復(fù)查和審核。
圖1是設(shè)備管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。圖2是數(shù)據(jù)在整個處理過程的流程圖。圖3是每個周期數(shù)據(jù)刷新的流程圖。圖4是工作票生成的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。參見圖1、圖2，一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括通過以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；該實用新型的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，包含了防火墻、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)采集模塊，包括OPC客戶端和歷史記錄模塊，與OPC服務(wù)器相連接的OPC客戶端采集現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷信息，OPC客戶端還將采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；歷史記錄模塊保留一段時間內(nèi)的采集數(shù)據(jù)；具體的OPC客戶端通過以太網(wǎng)連接控制網(wǎng)絡(luò)的OPC服務(wù)器，然后在數(shù)據(jù)采集模塊中通過OPC客戶端連接到OPC服務(wù)器上，創(chuàng)建OPC組，并在OPC組中添加需要采集的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點；通過導(dǎo)出與導(dǎo)入功能，為每個現(xiàn)場總線設(shè)備診斷點添加其所屬設(shè)備的KKS碼，通訊主站的診斷信息點不需要添加KKS碼；保存OPC客戶端中添加的診斷信息點，并生成診斷信息點文件(.OSd文件)，將診斷信息點文件(.osd文件)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊和歷史記錄程序中，使其獲得控制網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息。具體的OPC客戶端將數(shù)據(jù)采集到后，使用組播方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，同時數(shù)據(jù)采集模塊將記錄8小時的采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊，包括現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊；現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的類型及其使用方法生成該設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備類型文件，設(shè)備類型文件包括設(shè)備類型所需的診斷信息點，及診斷信息點的拆分組合方式和運算公式；具體的設(shè)備類型文件中定義了每種現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息的拆分方法和計算公式；生成過程如下( I)定義設(shè)備類型所需的診斷信息點；(2)根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息的定義，使用xml格式定義每個診斷信息點的解位拆分方法，將現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點中的每一位拆出；(3)根據(jù)現(xiàn)場工程需要，對拆分后的每一位進行重新組合和運算，并以xml格式寫出運算公式；(4)使用現(xiàn)場總線設(shè)備類型生成程序?qū)ml格式的數(shù)據(jù)定義進行解析，并最終生成設(shè)備類型文件。[0070]現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊生成反映現(xiàn)場總線設(shè)備的位置關(guān)系和運行信息的運行組態(tài)圖，根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的工位信息將其添加在運行組態(tài)圖中相應(yīng)的位置，并同時將其基本信息、狀態(tài)信息和診斷信息與現(xiàn)場總線設(shè)備相關(guān)聯(lián)；這樣通過現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)，將設(shè)備類型文件(.et文件)與現(xiàn)場總線設(shè)備診斷點文件(OPCData. osd文件)相結(jié)合，即為現(xiàn)場總線控制監(jiān)控系統(tǒng)添加設(shè)備，為設(shè)備設(shè)置設(shè)備類型，并安裝設(shè)備類型要求，從現(xiàn)場總線設(shè)備診斷點文件中查找相對應(yīng)的診斷信息點，使其關(guān)聯(lián)到設(shè)備中。所述的組態(tài)如下(I)按照現(xiàn)場工程拓撲圖添加控制器和通訊主站，在通訊主站以通訊箱為單位添加新的拓撲圖；(2)使用組態(tài)工具中的圖元繪制拓撲圖；(3)添加通訊主站圖元后，為通訊主站圖元設(shè)置控制器名稱、通訊站名稱、地址，最后添加診斷信息點；(4)在通訊主站下添加網(wǎng)段圖元，并為網(wǎng)段設(shè)置名稱、地址和KKS碼；(5)選中網(wǎng)段圖元，在其下添加現(xiàn)場總線設(shè)備圖元，同時為現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)添加現(xiàn)場總線設(shè)備，添加設(shè)備時設(shè)置設(shè)備名稱、設(shè)備描述、KKS碼、地址、工位、設(shè)備類型和反饋值單位等屬性，在選定設(shè)備類型時，從現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件Cet文件)中獲得此類型設(shè)備的診斷信息點定義和運算公式，最后將所添加的設(shè)備與控制網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場總線診斷點相關(guān)，組態(tài)結(jié)束后將組態(tài)工程保存至文件?，F(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊接收OPC客戶端所采集的現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷信息，讀取現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件和現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)文件對現(xiàn)場總線診斷數(shù)據(jù)進行運算，并將其結(jié)果顯示到數(shù)據(jù)運算模塊的界面上。如果有設(shè)備出現(xiàn)了新的故障或者需要維護，則自動生成工作聯(lián)系單，此時故障被記錄，并且如果故障消除也不能恢復(fù)到正常狀態(tài)，只有當現(xiàn)場故障被處理，并且確認了工作聯(lián)系單后，才能徹底消除此設(shè)備的故障狀態(tài)?，F(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊還統(tǒng)計現(xiàn)場總線設(shè)備，其中包含設(shè)備分類統(tǒng)計、故障設(shè)備統(tǒng)計和維護設(shè)備統(tǒng)計。進一步的，數(shù)據(jù)處理模塊還包括Web服務(wù)器模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊；Web服務(wù)器模塊，響應(yīng)管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器訪問請求，根據(jù)訪問請求向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求；現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊，接收Web服務(wù)器模塊的數(shù)據(jù)請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)的類型從現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按照Web服務(wù)器模塊的請求寫成相應(yīng)格式的文件；Web服務(wù)器模塊實時周期性讀取現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊根據(jù)請求寫的數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器。下面給出該系統(tǒng)具體的監(jiān)控方法該現(xiàn)場總線設(shè)備的監(jiān)控管理方法，包括以下步驟I)數(shù)據(jù)采集模塊采集現(xiàn)場總線設(shè)備診斷數(shù)據(jù)[0088](I)使用以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)采集模塊與控制網(wǎng)絡(luò)的OPC服務(wù)器進行連接；(2)在現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊中打開OPC客戶端，并連接控制網(wǎng)絡(luò)的OPC服務(wù)器，在所連接的OPC服務(wù)器中添加OPC組，同時可設(shè)置OPC組的死區(qū)和掃描周期，最后在指定的OPC組下添加需要采集的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點；(3)將OPC組中所有的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點導(dǎo)出到CSV文件中，使用Excel打開導(dǎo)出文件，導(dǎo)出文件中每個診斷信息點占一行，第一列為診斷信息點的標簽，在第二列中填入與第一列診斷信息點標簽相對應(yīng)的設(shè)備的KKS碼，保存CSV文件后，使用OPC客戶端將編輯后的CSV文件重新導(dǎo)入到原OPC組中；(4)將OPC客戶端中的組態(tài)保存至ocf”文件，同時將生成現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點文件(OPCData. osd文件)，將此文件分別發(fā)送給歷史記錄程序、現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)程序和現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理程序；(5) OPC客戶端開始以組播方式發(fā)送從控制網(wǎng)絡(luò)OPC服務(wù)器上接收到的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點數(shù)據(jù)。步驟2 :制作設(shè)備類型文件，根據(jù)現(xiàn)場工程中的設(shè)備類型，為每一種設(shè)備類型制作一個設(shè)備類型文件(.et文件)，具體步驟如下(I)根據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)中對診斷信息的定義，設(shè)備類型對診斷字節(jié)的定義和現(xiàn)場對診斷信息的需求，使用xml格式定義需要進行運算的診斷信息點；(2)根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備類型中診斷字節(jié)的定義，對(I)中定義的診斷信息點進行拆分，為拆分出的每一位進行命名，并將定義和命名以xml格式表示；(3)根據(jù)現(xiàn)場工程的要求，對(2)中拆分出的每一位診斷信息進行重新組合，按照程序要求定義其運算公式,并以xml格式表示；(4)運行現(xiàn)場總線設(shè)備類型生成程序，對xml格式的診斷信息定義進行解析，最終將中綴表達式的運算公式轉(zhuǎn)換為后綴形式，并保存在設(shè)備類型文件(.et文件)中。步驟3 :現(xiàn)場總線設(shè)備的組態(tài)，為現(xiàn)場總線控制監(jiān)控系統(tǒng)添加設(shè)備，為設(shè)備設(shè)置設(shè)備類型，并安裝設(shè)備類型要求，從現(xiàn)場總線設(shè)備診斷點文件中查找相對應(yīng)的診斷信息點，使其關(guān)聯(lián)到設(shè)備中，具體步驟如下(I)在數(shù)據(jù)運算模塊中打開現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)程序，按照現(xiàn)場工程拓撲圖添加控制器和通訊主站，在通訊主站以通訊箱為單位添加新的拓撲圖；(2)使用組態(tài)工具中的圖元繪制拓撲圖；(3)添加通訊主站圖元后，為通訊主站圖元設(shè)置控制器名稱、通訊站名稱、地址，最后添加診斷信息點；(4)添加網(wǎng)段圖元，并未網(wǎng)段設(shè)置名稱、地址和KKS碼；(5)選中網(wǎng)段圖元，在其下添加現(xiàn)場總線設(shè)備圖元，同時為現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)添加現(xiàn)場總線設(shè)備，添加設(shè)備時，需設(shè)置設(shè)備名稱、設(shè)備描述、KKS碼、地址、工位、設(shè)備類型、反饋值單位等屬性，當設(shè)定了某個設(shè)備類型后，其診斷信息點被確定，此時需要從現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點文件中找出KKS碼與設(shè)備KKS相同的點，并將其依次按照模擬量點、打包點或拆分點三種方式與現(xiàn)場總線設(shè)備相關(guān)聯(lián)；(6)保存現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)，獲得拓撲圖組態(tài)文件(· grp文件)和現(xiàn)場總線設(shè)備對象組態(tài)文件(EquipmentObject. dat 文件)；[0105](7)將組態(tài)文件發(fā)送到數(shù)據(jù)采集模塊的歷史記錄程序中，使其能夠按照組態(tài)中的方式進行運算。步驟4 :現(xiàn)場總線設(shè)備診斷數(shù)據(jù)的運算，數(shù)據(jù)運算模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊的組播數(shù)據(jù)包，通過工程組態(tài)文件的組態(tài)信息、設(shè)備類型文件和現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點文件，對現(xiàn)場總線診斷數(shù)據(jù)進行運算，并將其結(jié)果顯示到數(shù)據(jù)運算模塊的界面上，具體運算方法如下(I)啟動現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)運算模塊，分別讀取現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件(· et文件)、現(xiàn)場總線診斷信息點文件(0P⑶ata. osd文件)和現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)文件(EquipmentObject. dat文件),根據(jù)診斷點信息創(chuàng)建動態(tài)數(shù)據(jù)庫，初始化現(xiàn)場總線設(shè)備對象，通過TCP協(xié)議向數(shù)據(jù)采集模塊中的歷史記錄程序發(fā)送同步數(shù)據(jù)請求，同步動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和從上一次退出系統(tǒng)開始的所有歷史數(shù)據(jù)，若上一次退出系統(tǒng)在8小時前，則只能同步8小時數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)中包含數(shù)據(jù)點的歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史狀態(tài)和新生成的工作聯(lián)系單，8小時機制防止管理端意外退出后數(shù)據(jù)信息丟失，同步后保證數(shù)據(jù)一致；(2)啟動接收組播包的線程，開始接收現(xiàn)場總線設(shè)備診斷數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)保存至原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫，并與上一時刻數(shù)據(jù)進行比較，若診斷數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則通過數(shù)據(jù)點所在設(shè)備的KKS碼直接通知設(shè)備，使設(shè)備在下一次運算周期時重新計算所有的狀態(tài)，若診斷數(shù)據(jù)未發(fā)生改變則不用計算；(3)啟動運算周期，每3秒掃描一次所有現(xiàn)場總線設(shè)備，流程如圖3所示，若設(shè)備的診斷數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則重新運算當前設(shè)備所有的狀態(tài)；所述的運算周期的流程為開始一個運算周期，首先判定是否還有未遍歷的設(shè)備，如果沒有則獲得下一個設(shè)備對象，當前設(shè)備的診斷信息是否發(fā)生改變，如果發(fā)生改變，計算設(shè)備中的所有狀態(tài)，并判定是否有新的故障或維護狀態(tài)，如果有則將設(shè)備設(shè)置為故障狀態(tài)，然后根據(jù)此設(shè)備是否正在維修或維護，如果沒有再根據(jù)此設(shè)備是否已經(jīng)存在未處理的工作聯(lián)系單，如果沒有則創(chuàng)建工作聯(lián)系單，如果有則將故障信息加入已有的工作聯(lián)系單。(4)參見圖4，若在現(xiàn)場總線設(shè)備狀態(tài)運算結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)當前設(shè)備有新的故障或維護狀態(tài)出現(xiàn)，判斷當前設(shè)備是否處于正在處理故障的狀態(tài)，如果有故障正在處理，則不生成工作票(也稱工作聯(lián)系單)，否則判斷當前設(shè)備是否已經(jīng)存在還未處理的工作聯(lián)系單，如果存在，則將當前故障加入此工作聯(lián)系單，如果不存在，則為當前設(shè)備生成一個新的工作聯(lián)系單；若運算結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)有故障被消除，則記錄曾經(jīng)的故障狀態(tài)，并將設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)正常，只有當設(shè)備已被維修，工作聯(lián)系單已被確認，設(shè)備的故障狀態(tài)才能完全恢復(fù)正常；(5)每3秒鐘將歷史數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存緩沖區(qū)，每I分鐘將之前I分鐘之內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入文件，歷史數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場總線設(shè)備診斷數(shù)據(jù)點的原始歷史數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)的運算歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)保存時，將當前數(shù)據(jù)與前一時刻的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)生改變，則將其記錄至內(nèi)存，否則不記錄，通過此方法降低歷史數(shù)據(jù)的冗余度，歷史數(shù)據(jù)可以用來查詢設(shè)備的歷史狀態(tài)等信息；(6)統(tǒng)計內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，并將其顯示到數(shù)據(jù)運算模塊的界面中；(7)數(shù)據(jù)運算模塊除了有運算和統(tǒng)計功能外，還具備查詢功能，可通過設(shè)備名稱或KKS碼查詢設(shè)備的當前狀態(tài)或歷史狀態(tài)，也可查詢正在處理工作聯(lián)系單、已處理工作聯(lián)系單、十天內(nèi)完成的工作聯(lián)系單，以及按照時間段查找工作聯(lián)系單，或者通過檢修人員名稱查詢所有與此檢修人員有關(guān)的工作聯(lián)系單。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，包括通過以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)采集模塊，包括OPC客戶端和歷史記錄模塊；與OPC服務(wù)器相連接的OPC客戶端采集現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷信息，OPC客戶端將采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，OPC客戶端還將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給歷史記錄模塊；歷史記錄模塊保留一段時間內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，并定期將采集數(shù)據(jù)保存到歷史數(shù)據(jù)文件中；數(shù)據(jù)處理模塊，包括現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊；現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊，根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的類型及其使用方法生成該設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備類型文件，設(shè)備類型文件為設(shè)備組態(tài)和設(shè)備監(jiān)控管理提供格式和算法，該文件在系統(tǒng)啟動時被現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊加載；現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊，生成反映現(xiàn)場總線設(shè)備的位置關(guān)系和運行信息的運行拓撲圖，根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備的工位信息將其添加在運行組態(tài)圖中相應(yīng)的位置，并根據(jù)系統(tǒng)啟動時加載的設(shè)備類型文件將其基本信息、狀態(tài)信息和診斷信息與現(xiàn)場總線設(shè)備相關(guān)聯(lián)；現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊，接收OPC客戶端所采集的現(xiàn)場總線設(shè)備的診斷數(shù)據(jù)，將診斷數(shù)據(jù)值實時更新到現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊中，同時根據(jù)現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件和現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件對應(yīng)的算法對現(xiàn)場總線診斷數(shù)據(jù)進行周期性的運算，依據(jù)運算結(jié)果實時刷新該模塊監(jiān)視界面上信息，并將其運算結(jié)果實時更新保存到現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊；現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊，接收現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊的原始信息點數(shù)據(jù)，存儲到原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)位置，并定時周期性將所有原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲到原始數(shù)據(jù)歷史文件中；現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊，接收現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊運算后的數(shù)據(jù)，存儲到運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)位置，定時周期性將所有運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲到運算數(shù)據(jù)歷史文件中。
2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括Web服務(wù)器模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊；Web服務(wù)器模塊，響應(yīng)管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器訪問請求，根據(jù)訪問請求向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)請求；現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊，接收Web服務(wù)器模塊的數(shù)據(jù)請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)的類型從現(xiàn)場總線設(shè)備運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按照Web服務(wù)器模塊的請求寫成相應(yīng)格式的文件；Web服務(wù)器模塊實時周期性讀取現(xiàn)場總線設(shè)備Web數(shù)據(jù)請求處理模塊根據(jù)請求寫的數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給管理系統(tǒng)客戶端瀏覽器。
3.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的OPC服務(wù)器與 DCS系統(tǒng)相連接；OPC客戶端將采集的數(shù)據(jù)通過組播的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，OPC客戶端與數(shù)據(jù)處理模塊之間還設(shè)有防火墻。
4.如權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的OPC服務(wù)器中設(shè)有OPC組，OPC組導(dǎo)出需要采集的現(xiàn)場總線設(shè)備診斷信息點，并根據(jù)其生成診斷信息點文件。
5.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)讀取診斷信息點文件信息，現(xiàn)場總線設(shè)備原始數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫模塊根據(jù)這些信息創(chuàng)建、初始化實時數(shù)據(jù)庫，所有診斷信息點以及相關(guān)信息以一定格式存儲在實時數(shù)據(jù)庫中。
6.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)讀取現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件，根據(jù)其信息，創(chuàng)建設(shè)備類型對象以及相關(guān)信息和運算公式，以便組態(tài)選定設(shè)備類型時讀取信息。
7.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)，是將設(shè)備類型對象與現(xiàn)場總線設(shè)備實時數(shù)據(jù)庫中信息點相關(guān)聯(lián)，為現(xiàn)場總線控制監(jiān)控系統(tǒng)添加設(shè)備，為設(shè)備設(shè)置設(shè)備類型。
8.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)啟動時，根據(jù)組態(tài)信息、設(shè)備關(guān)聯(lián)的信息點創(chuàng)建、初始化運算數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)庫，以備運算數(shù)據(jù)的更新存儲。
9.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)運算模塊還通過設(shè)備名稱或KKS碼查詢設(shè)備的當前狀態(tài)或歷史狀態(tài)。
專利摘要本實用新型公開了一種現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，包括通過以太網(wǎng)相連接的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)采集模塊，包括OPC客戶端和歷史記錄模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，包括現(xiàn)場總線設(shè)備類型文件生成模塊、現(xiàn)場總線設(shè)備組態(tài)模塊和現(xiàn)場總線設(shè)備監(jiān)控管理模塊。本實用新型利用OPC協(xié)議將設(shè)備管理系統(tǒng)從DCS系統(tǒng)中脫離出來，不依賴設(shè)備的通信協(xié)議，采用編寫設(shè)備類型文件(ET)的方法來實現(xiàn)設(shè)備的通用性，組態(tài)和添加設(shè)備一次性完成，根據(jù)工業(yè)運行標準通過工作聯(lián)系單來提高系統(tǒng)的可行性、安全性，建立文檔數(shù)據(jù)庫提高辦公的快捷性、便利性。
文檔編號G05B19/418GK202886953SQ20122050546
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者王春利, 高龍軍, 胡博, 高少華, 陳臣, 景效國, 曾衛(wèi)東, 丁偉 申請人:西安熱工研究院有限公司