[发明专利]一种协作多点工控采集故障监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工控采集领域，尤其涉及一种协作多点工控采集故障监测系统及方法。

背景技术

传统的工控采集是在工业控制机或PC机上安装相应的工控采集设备，就地进行工控采集及测量分析，是一种单机本地化的测量系统。随着社会技术的进步，工控采集需要面对的采集节点越来越多，数据也越来越庞大，而工业局域网和internet的出现，使得通过网络系统进行工控采集的控制成为可能，同时，协作多点(CoMP)技术的出现也为大量节点间数据的传输或汇总提供了解决方案。

但是，基于协作多点的工控采集并未大规模推广，其原因之一就是当需要进行工控采集的节点数量过于庞大时，对系统中出现故障的节点进行实时监测和判断的效率过低，导致系统运行不稳定，进而影响了基于协作多点的工控采集系统的推广。

因此，有必要针对现有技术中的上述缺陷提出一种智能化的故障监测方案。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个实施方式，提出一种协作多点工控采集故障监测系统，所述监测系统包括工控采集单元、工控传输单元和中央处理单元；所述工控采集单元包括按照协作多点分布和管理的采集节点、多路工控采集板以及工业控制机；所述工控传输单元采用多路交换机级联组成，包括顶层交换机和底层交换机；中央处理单元是一台高性能计算机；每一台工业控制机均安装扩展冗余传输模块；

其中，工控采集单元上负责从工控采集板中采集数据，并进行预处理，封装数据，并通过以太网发送到中央处理单元；中央处理单元上负责汇集并解析报文、重组数据，并生成展示图和分析结果；工控采集单元针对节点和节点组两类故障进行判断、监测，并将该信息发送到中央处理单元；中央处理单元对不同链路的故障进行判断和监测，同时针对整个系统各类故障对工作人员进行提示。

根据本发明实施方式的协作多点工控采集故障监测方法分为工控采集单元故障监测阶段和中央处理单元对整个系统故障监测阶段两个阶段；所述工控采集单元负责判断节点故障和节点组故障两种故障监测；中央处理单元负责判断链路故障、链路组故障和全部链路故障三种故障监测，并且负责提示工作人员全部五种故障的类型和位置，所述方法具体包括：

1.工控采集单元故障监测阶段，包括：

步骤1-1、首先将连接在工业控制机上的采集节点组和采集节点组上的AD采集通道进行编号，如果工业控制机能够识别采集节点组，则将采集节点组所采集到的数据存放在工业控制机中，否则转至步骤1-4；

步骤1-2、识别采集节点组成功后，分析从采集节点组上所采集到的各个通道数据，若采集节点组的量程为-5V至5V，则5V和-5V称为极限值；判断该数据是否存在为量程的极限值的数据，若否，转至步骤1-5；

步骤1-3、如果存在量程为极限值的数据，则表明出现故障节点，接下来判断该故障类型是接线断开，还是接线头发生虚接现象；假设出现第k个节点发生故障，如果该节点所对应的采集通道数据始终处于极限值状态，则出现接线断开现象，若该节点所对应的采集通道数据在极限值与正常值之间波动，则出现虚接现象；记录该节点发生节点故障，并同时记录所属采集AD采集通道和采集节点组编号，然后转至步骤5；

步骤1-4、如果工业控制机无法识别某个采集节点组，那么采集节点组上所采集的数据无法正常传送到工业控制机中，记录该采集节点组出现节点组故障现象，并同时记录该故障节点组的编号；

步骤1-5、首先查看是否出现采集节点组故障，如果没有，转至步骤1-6，否则封装该故障节点组的编号至以太网报文，注明发生节点组故障，转至步骤1-7，准备发送；

步骤1-6、节点组故障没有出现，说明该节点组能够正常读取数据，查看是否存在节点故障，若不存在，则直接将数据报文连同节点组的编号统一封装为以太网报文；否则采集将数据、故障节点编号以及故障类型封装为以太网报文；

步骤1-7、以太网封装完成以后，准备通过工控传输单元发送至中央处理单元，首先检测是否能够通过正常链路连接到中央处理单元，若可以则进行报文发送，并准备接收下一个采集节点组发送至工业控制机的数据；否则监测是否能够通过冗余传输设备正常的连接到中央处理单元，若可以则通过冗余链路进行发送，并且监测中央处理单元的组链路故障反馈，若收到该反馈信息，则出现链路组故障，需要更改采集策略；如果冗余链路也不能正常工作，则将数据进行本地存储。

2.中央处理单元对整个系统故障监测阶段，包括：