[發明專利]一種協作多點工控采集故障監測系統及方法

在審

• 申請號: 201410400956.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104166391A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 郭陽斌;經鋒;郭陽勇;李曉龍;劉小平
• 申請（專利權）人: 成都聯星微電子有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 郭霞

1.一種協作多點工控采集故障監測系統，所述監測系統包括工控采集單元、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作多點分布和管理的采集節點、多路工控采集板以及工業控制機；所述工控傳輸單元采用多路交換機級聯組成，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；每一臺工業控制機均安裝擴展冗余傳輸模塊；

其中，工控采集單元上負責從工控采集板中采集數據，并進行預處理，封裝數據，并通過以太網發送到中央處理單元；中央處理單元上負責匯集并解析報文、重組數據，并生成展示圖和分析結果；工控采集單元針對節點和節點組兩類故障進行判斷、監測，并將該信息發送到中央處理單元；中央處理單元對不同鏈路的故障進行判斷和監測，同時針對整個系統各類故障對工作人員進行提示。

2.一種如權利要求1所述協作多點工控采集故障監測系統進行故障監測的方法，分為工控采集單元故障監測階段和中央處理單元對整個系統故障監測階段兩個階段；所述工控采集單元負責判斷節點故障和節點組故障兩種故障監測；中央處理單元負責判斷鏈路故障、鏈路組故障和全部鏈路故障三種故障監測，并且負責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：

(1)工控采集單元故障監測階段，包括：

步驟1-1、首先將連接在工業控制機上的采集節點組和采集節點組上的AD采集通道進行編號，如果工業控制機能夠識別采集節點組，則將采集節點組所采集到的數據存放在工業控制機中，否則轉至步驟1-4；

步驟1-2、識別采集節點組成功后，分析從采集節點組上所采集到的各個通道數據，若采集節點組的量程為-5V至5V，則5V和-5V稱為極限值；判斷該數據是否存在為量程的極限值的數據，若否，轉至步驟1-5；

步驟1-3、如果存在量程為極限值的數據，則表明出現故障節點，接下來判斷該故障類型是接線斷開，還是接線頭發生虛接現象；假設出現第k個節點發生故障，如果該節點所對應的采集通道數據始終處于極限值狀態，則出現接線斷開現象，若該節點所對應的采集通道數據在極限值與正常值之間波動，則出現虛接現象；記錄該節點發生節點故障，并同時記錄所屬采集AD采集通道和采集節點組編號，然后轉至步驟1-5；

步驟1-4、如果工業控制機無法識別某個采集節點組，那么采集節點組上所采集的數據無法正常傳送到工業控制機中，記錄該采集節點組出現節點組故障現象，并同時記錄該故障節點組的編號；

步驟1-5、首先查看是否出現采集節點組故障，如果沒有，轉至步驟1-6，否則封裝該故障節點組的編號至以太網報文，注明發生節點組故障，轉至步驟1-7，準備發送；

步驟1-6、節點組故障沒有出現，說明該節點組能夠正常讀取數據，查看是否存在節點故障，若不存在，則直接將數據報文連同節點組的編號統一封裝為以太網報文；否則采集將數據、故障節點編號以及故障類型封裝為以太網報文；

步驟1-7、以太網封裝完成以后，準備通過工控傳輸單元發送至中央處理單元，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送，并準備接收下一個采集節點組發送至工業控制機的數據；否則監測是否能夠通過冗余傳輸設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送，并且監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，則將數據進行本地存儲。

(2)中央處理單元對整個系統故障監測階段，包括：

步驟2-1、中央處理單元監聽工控采集單元所發送過來的數據，在5000ms內沒有任何數據接收，則認為工控采集單元沒有啟動或者出現全部鏈路故障；轉至步驟2-5；

步驟2-2、如果能夠接收到數據，分析工控采集單元發送過來的數據報文，首先讀取報文中封裝的錯誤類型，分析是否出現節點故障或者節點組故障，如果未出現故障，轉至步驟2-3，如果出現節點故障，則記錄節點編號，該節點所屬節點組編號；如果出現節點組故障，則記錄該節點組編號；

步驟2-3、如果節點故障別及節點組故障均未發生，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生，并轉至步驟2-6，如果通過冗余鏈路傳送，則認為該正常傳輸鏈路出現故障；

步驟2-4、提取正常鏈路出現故障的源地址，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送，共同連接一個交換機的所有工業控制機中，只要有一個能夠正常的鏈路發送，說明并未出現鏈路組故障，如果連接一個交換機的所有工業控制機全部通過冗余鏈路傳送，說明出現了鏈路組故障；

步驟2-5、中央處理單元查看出現鏈路故障類型，如果工控采集單元沒有啟動或者出現全部鏈路故障，則中央處理單元發出警報，通知工作人員及時查看頂級交換機的鏈路連接情況；如果出現鏈路組故障，中央處理單元根據收到冗余鏈路所傳遞的報文，得到該組鏈路故障的發生位置，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控制機，工業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整；如果出現了鏈路故障，則將提取出該工業控制機的信息，并且通知工作人員查看該工業控制機的鏈路連接情況；提示鏈路故障后，轉至步驟2-1，等待工控采集單元所發送過來的下一條數據；

步驟2-6、若系統的正常鏈路均無故障工作，系統則判斷是否出現節點故障或者節點組故障，并且根據故障節點編號或者故障節點組編號，將出現節點以及節點組故障的位置通知工作人員，然后記錄并展示正常數據，若整個系統無故障，轉至步驟2-1，等待工控采集單元所發送過來的下一條數據。