專利名稱：輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測控系統(tǒng)，尤其是涉及一種工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)控制領(lǐng)域的主設(shè)備一般價格昂貴，主設(shè)備出現(xiàn)故障或事故后，會給企業(yè)造成 重大的經(jīng)濟損失，而對設(shè)備的檢修維護費用高，勞動強度大，因此企業(yè)很關(guān)心主設(shè)備的健康 狀況，目前也有較多的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應用于主設(shè)備。 為了保證工業(yè)現(xiàn)場主、輔設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，減少對輔機設(shè)備的計劃性檢修次 數(shù)，提高輔機設(shè)備的可利用率，輔機設(shè)備的運行狀況應當引起企業(yè)的高度重視。企業(yè)急需提 高輔機設(shè)備的運行安全性和使用壽命，同時有效避免因輔機設(shè)備的故障而引起主設(shè)備停止 運行，或因排水系統(tǒng)故障停運而發(fā)生水淹廠房等事故。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機技術(shù)和自 動化技術(shù)的發(fā)展，在一些工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)開始應用該等先進技術(shù)，并且取得了很好的效 果。但截至目前，在工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測中，仍然采用傳統(tǒng)的人工值守方法，由人 工對工業(yè)現(xiàn)場的各種輔機設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、記錄各種數(shù)據(jù)，并由人工進行故障診 斷、設(shè)備檢修、管理和維護等，既耗費人工、增加勞動力成本，而且監(jiān)測結(jié)果的準確性、可靠 性和實時性也較差，很難保證工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備運行的可靠性及設(shè)備維護的有效針對性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，能對 工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備的運行狀態(tài)及健康狀況進行實時、準確地監(jiān)測，并為后續(xù)故障分析提供 強有力的數(shù)據(jù)支持。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括
計算機和兩套可編程控制器，兩套可編程控制器通過各自的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備
相連接，兩套可編程控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接，通過網(wǎng)絡(luò)交換機接入以太網(wǎng)，與接入以太網(wǎng)
的計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接；所述可編程控制器包括中央處理器，所述中央處理器分別與
存儲器、電源模塊、輸入接口 、輸出接口 、外部設(shè)備接口和擴展接口連接，所述存儲器和外部
設(shè)備編程器連接，所述電源模塊分別和中央處理器、輸入接口和輸出接口連接。 所述兩套可編程控制器可通過主備切換裝置與網(wǎng)絡(luò)交換機連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是由于利用了兩套相同的可編程控制器作
為主站、從站的切換， 一旦主站出現(xiàn)控制或通訊故障，從站自動切換為主站，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)互
傳與同步的功能。當原來的從站切換為主站后，計算機亦自動無縫接駁到新的主站，并立即
實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，用戶不會感知到切換與同步的變化，達到真正意義上的冗余功能。 在現(xiàn)場可以通過手動或自動進行主備切換，由于對主站和從站采用了星形供電模
式，兩套可編程控制器獨立供電，因此對從站的可編程控制器進行故障處理及維護過程中，
不會影響到主站正常運行。 由于采用以太網(wǎng)通訊，主控級與輔機設(shè)備的現(xiàn)地控制系統(tǒng)之間分層布置，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用總線或環(huán)形，能滿足工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備的現(xiàn)地控制系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)的采集，且當各 系統(tǒng)之間在數(shù)據(jù)交換時能避免網(wǎng)絡(luò)阻塞而造成數(shù)據(jù)丟失和影響控制命令執(zhí)行的實時性等 方面的要求。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明。
圖1是本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。 本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。 實施例一 如圖1所示，一種輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括計算機1、數(shù)據(jù)服務(wù)器 2、以太網(wǎng)3、網(wǎng)絡(luò)交換機4、主備切換裝置6、第一可編程控制器10和第二可編程控制器20， 第一可編程控制器10和第二可編程控制器20均與主備切換裝置6連接，主備切換裝置6 通過網(wǎng)絡(luò)交換機4接入以太網(wǎng)3，與接入以太網(wǎng)3的計算機1和數(shù)據(jù)服務(wù)器2連接，第一可 編程控制器10和第二可編程控制器20均與工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備5相連接。
由于主備切換裝置6帶有多路串口和以太網(wǎng)口，分別與帶串口和以太網(wǎng)口的兩套 可編程控制器連接，主備切換裝置6的以太網(wǎng)口通過網(wǎng)絡(luò)交換機實現(xiàn)與計算機及數(shù)據(jù)服務(wù) 器的連接；因此計算機能方便地獲取兩套可編程控制器涉及主備切換的運行參數(shù)、系統(tǒng)參 數(shù)，并進行判斷，實現(xiàn)兩套可編程控制器主備切換的功能。 第一可編程控制器10包括第一中央處理器(CPU) 11、第一存儲器12、第一電源模 塊13、第一輸入接口 14、第一輸出接口 15、第一外部設(shè)備接口 16、第一擴展接口 17和第一 外部設(shè)備編程器18 ;第一中央處理器11分別與第一存儲器12、第一電源模塊13、第一輸入 接口 14、第一輸出接口 15、第一外部設(shè)備接口 16和第一擴展接口 17連接，第一外部設(shè)備編 程器18和第一存儲器12連接，第一電源模塊13分別和第一中央處理器11、第一輸入接口 14和第一輸出接口 15連接。 第一中央處理器11為第一可編程控制器10的核心部分，主要完成從第一存儲器
12中讀取指令，執(zhí)行指令，順序取指令，處理中斷； 第一電源模塊13為第一可編程控制器內(nèi)部電路提供能源； 第一存儲器12分為R0M和RAM，用于存儲系統(tǒng)程序、用戶程序和各種數(shù)據(jù)； 第一輸入接口 14，包括開關(guān)量輸入接口，用于將工業(yè)現(xiàn)場現(xiàn)地輔機設(shè)備的狀態(tài)
變化量轉(zhuǎn)換成可編程控制器可以接收的輸入信息；模擬量輸入接口，用于把現(xiàn)場連續(xù)變
化的模擬量標準信號轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的由若干位二進制數(shù)字表示的信
號； 第一輸出接口 15包括開關(guān)量輸出接口，用于把可編程控制器內(nèi)部的標準信號轉(zhuǎn) 換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所需的開關(guān)量信號；模擬量輸出接口，用于將可編程控制器運算處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求； 第一可編程控制器10還帶有通訊接口 ，主要實現(xiàn)與現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)絡(luò)進行連
接，與計算機1進行數(shù)據(jù)交換，接受用戶指令等。 第二可編程控制器20的結(jié)構(gòu)和功能與第一可編程控制器10的完全相同，包括第二中央處理器21、第二存儲器22、第二電源模塊23、第二輸入接口 24、第二輸出接口 25、第二外部設(shè)備接口 26、第二擴展接口 27和第二外部設(shè)備編程器28。 本系統(tǒng)的工作原理是來至于工業(yè)現(xiàn)場的輔機設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)送入作為主站的那套可編程控制器中，在兩套可編程控制器中均編寫有運行邏輯、控制命令、運行參數(shù)統(tǒng)計及處理程序等；主站收集和整理輔機設(shè)備的運行、檢修參數(shù)，如運行時間、運行次數(shù)、停機時間、參數(shù)設(shè)置、電機工作電流、溫度等，由于輔機是為主機系統(tǒng)服務(wù)的，所以主站亦同時采集主機相關(guān)參數(shù)，為分析輔機設(shè)備的狀態(tài)提供充分的依據(jù)；作為主站的可編程控制器將采集到的所有數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸給數(shù)據(jù)服務(wù)器進行存貯或直接傳輸給計算機進行分析處理。當主站出現(xiàn)控制或通訊故障，通過主備切換裝置6，自動將從站切換為主站，同時，在計算機3的系統(tǒng)中有具備主備切換功能的軟件，通過該軟件計算機可以獲取現(xiàn)地控制器上送主、備切換的標志位，自動無縫接駁到新的主站，立即實現(xiàn)與原來的主站數(shù)據(jù)互傳與同步的功能。
通過軟件系統(tǒng)，計算機可以實現(xiàn)以下功能 1)集中管理各輔機控制單元的運行參數(shù)、定值設(shè)置、梯度限制值修改等，同時對輔機設(shè)備的動作次數(shù)、運行時間等值進行統(tǒng)計、分析處理； 2)在計算機中設(shè)置有工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備監(jiān)控范圍內(nèi)完整的數(shù)據(jù)庫，并對主站上傳的實時數(shù)據(jù)進行分類存儲，形成歷史數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)再對數(shù)據(jù)進行加工處理，完成對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測，優(yōu)化運行模式，建立全廠設(shè)備信息的共享數(shù)據(jù)平臺； 3)實現(xiàn)全方位的故障報警處理及報警記錄存儲，不僅針對某臺輔機設(shè)備的故障、而且可以針對幾個相關(guān)設(shè)備進行綜合報警，用戶對報警進行確認及列表打印，還可實現(xiàn)輔機設(shè)備的事故及故障預警； 4)計算機還可對事故和故障信息進行分類和過濾，根據(jù)事故的緊急性和重要程度進行相關(guān)的處理和排除，把一些無關(guān)重要的信息屏蔽掉，對剩下的信息進行綜合分析；根據(jù)預先存儲的操作規(guī)程、事故處理規(guī)程、過去處理事故的經(jīng)驗和實例以及一些準則，自動尋找最佳的處理對策，自動處理事故和故障，達到最佳的效果； 5)計算機可對各個輔機控制單元的每一個受控設(shè)備的工況進行比較分析，如對某臺水泵每次運行時間、每次啟停的間隔時間、某段時間內(nèi)的動作次數(shù)、電機電流、電機溫度等參數(shù)值進行記錄，當出現(xiàn)頻率啟停、溫度升高等非正常工況時，根據(jù)參照值預見性找出問題的原因，為判斷水泵及電機的工作狀況提供依據(jù)； 6)對各個輔機控制單元的歷史工作狀況進行記錄和評估，并通過用戶界面生成監(jiān)測量的趨勢曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)趨勢分析； 7)對各個輔機控制單元的各種正常和不正常的狀態(tài)進行相關(guān)性分析，從獲取的數(shù)據(jù)中提取能為用戶提供對設(shè)備運行狀況的參考數(shù)據(jù)，對所提取的數(shù)據(jù)進行分析，制作成棒圖、餅圖、曲線分析圖等； 8)實現(xiàn)靈活的查詢功能，可按設(shè)備、工況、時間等關(guān)鍵字查詢和組合查詢； 9)結(jié)合設(shè)備運行規(guī)程在對設(shè)備點檢等工作中，系統(tǒng)可按用戶要求觸發(fā)報表記錄，可實現(xiàn)報表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存與打??； 10)統(tǒng)計設(shè)備的運行時間、運行次數(shù)、故障次數(shù)、維護次數(shù)等，為用戶提供設(shè)備檢修與維護的策略與間隔時間； 11)系統(tǒng)具備對外通信接口 ，方便數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)傳輸，通過遠程實現(xiàn)對各輔機控制單元可編程控制器的程序修改和保存，通訊協(xié)議采用TCP/IP ; 12)系統(tǒng)對輔助控制系統(tǒng)的電機等運行設(shè)備的運行時間、運行次數(shù)進行統(tǒng)計，當運行次數(shù)或時間達到用戶設(shè)定值，系統(tǒng)自動提示用戶對該設(shè)備進行定期的維護和檢修工作；
13)實現(xiàn)事故追憶功能，采集與設(shè)備運行相關(guān)的模擬量實時值，采樣周期可調(diào)，模擬量有突變與緩變情況，當突變時與之相關(guān)的狀態(tài)量有化變化，可進行相關(guān)的分析判斷，找出問題原因，為用戶提供檢修、維護的一個指南； 14)系統(tǒng)用戶界面可采用棒圖、餅圖、曲線、報表等多種手段，直觀友好地為用戶提
供分析與查詢的功能，系統(tǒng)基于瀏覽器模式界面，在各終端電腦的IE地址欄輸入輔機設(shè)備
狀態(tài)監(jiān)測及分析系統(tǒng)服務(wù)器的IP地址，可在遠程或局域網(wǎng)任何終端進行數(shù)據(jù)監(jiān)視與查看。 實施例二 與實施例一的區(qū)別是系統(tǒng)中沒有作為硬件之一的主備切換裝置6，第
一可編程控制器和第二可編程控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接，通過網(wǎng)絡(luò)交換機接入以太網(wǎng)，與
計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。兩套可編程控制器的主備切換在兩套可編程控制器中通過邏輯
程序?qū)崿F(xiàn)。 本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
一種輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括計算機和兩套可編程控制器，兩套可編程控制器通過各自的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備相連接，兩套可編程控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接，通過網(wǎng)絡(luò)交換機接入以太網(wǎng)，與接入以太網(wǎng)的計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接；所述可編程控制器包括中央處理器，所述中央處理器分別與存儲器、電源模塊、輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口和擴展接口連接，所述存儲器和外部設(shè)備編程器連接，所述電源模塊分別和中央處理器、輸入接口和輸出接口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括所述兩套可編程 控制器通過主備切換裝置與網(wǎng)絡(luò)交換機連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輔機設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括計算機和兩套可編程控制器，兩套可編程控制器通過各自的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場輔機設(shè)備相連接，兩套可編程控制器與網(wǎng)絡(luò)交換機連接，通過網(wǎng)絡(luò)交換機接入以太網(wǎng)，與接入以太網(wǎng)的計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，本發(fā)明的積極效果是由于利用了兩套相同的可編程控制器作為主站、從站的切換，一旦主站出現(xiàn)控制或通訊故障，從站自動切換為主站，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳與同步的功能。當原來的從站切換為主站后，計算機亦自動無縫接駁到新的主站，并立即實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，用戶不會感知到切換與同步的變化，達到真正意義上的冗余功能。
文檔編號G05B19/048GK101738974SQ200910311679
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者何軍, 唐洪, 廖永剛, 彭進, 楊勇, 王春林, 黃平 申請人:四川中鼎自動控制有限公司