一種在線分析儀器通信可靠性評(píng)測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于在線分析儀器系統(tǒng)和工業(yè)通信現(xiàn)場(chǎng)總線的交叉領(lǐng)域，設(shè)及一種在線 分析儀器通信可靠性評(píng)測(cè)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在線分析儀器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)分析和環(huán)境質(zhì)量及污染排放的 連續(xù)監(jiān)測(cè)，采用連續(xù)測(cè)量被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)分析方法，可W自動(dòng)采樣、預(yù)處理、 自動(dòng)分析、信號(hào)處理W及遠(yuǎn)傳，?？谟糜谏a(chǎn)過程的檢測(cè)和控制，在過程控制中起著常規(guī)儀 表不可替代的重要作用。過程控制中，對(duì)于在線分析儀器的可靠性要求比較高，在線分析儀 器的可靠性是指儀器的主要性能隨時(shí)間保持不變的能力，只有滿足在線分析的適用性W及 儀器自身的性能穩(wěn)定可靠，才能確保在線分析測(cè)量的可靠性。
[0003] 隨著應(yīng)用需求的加強(qiáng)，在流程工業(yè)中使用的在線分析儀器也越來越多地在分析單 元之間或分析單元與上位機(jī)控制系統(tǒng)之間采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，W提高在線分析儀器的效 能。因此，在線分析儀器通信可靠性就是指在線分析儀器系統(tǒng)中采用的現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)在線分 析儀器完成分析任務(wù)的可靠性的貢獻(xiàn)。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)在線分析儀器整體可靠性的研究很少，都是借鑒現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò) 的可靠性評(píng)測(cè)方法，但是運(yùn)種評(píng)測(cè)方法由于評(píng)測(cè)依據(jù)缺乏針對(duì)性，可靠性指標(biāo)單一，評(píng)測(cè)過 程不可重復(fù)性，方法和模型缺少針對(duì)性使得對(duì)在線分析儀器并不適用，從而導(dǎo)致評(píng)測(cè)結(jié)果 不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在線分析儀器通信可靠性評(píng)測(cè)方法和系 統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地對(duì)在線分析儀器的通信可靠性進(jìn)行評(píng)測(cè)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種在線分析儀器通信可靠性評(píng)測(cè)方 法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1，確定在線分析儀器的任務(wù)剖面；所述任務(wù)剖面包括分析單元、上位機(jī)、連 接所述分析單元和所述上位機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線；
[0008] 步驟2,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線配置計(jì)算所述任務(wù)剖面的失效率；
[0009] 步驟3,根據(jù)所述失效率判斷所述任務(wù)剖面是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，若是，則執(zhí)行步驟4 ; 否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置，重新計(jì)算所述任務(wù)剖面的失效率并執(zhí)行步驟3 ;
[0010] 步驟4,根據(jù)所述失效率計(jì)算所述任務(wù)剖面的丟包率和每年總巖機(jī)時(shí)間；
[0011] 步驟5,將所述丟包率和每年總巖機(jī)時(shí)間與設(shè)定的可靠性要求比較，并判斷是否 達(dá)到可靠性要求，若達(dá)到，則結(jié)束；否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置并返回步驟2 ;所述設(shè)定的可靠 性要求包括：實(shí)際測(cè)得的丟包率和每年總巖機(jī)時(shí)間的預(yù)設(shè)值。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：通過從丟包率和任務(wù)可靠度兩個(gè)方面來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線配置的 通信可靠性進(jìn)行評(píng)測(cè)，從而能夠提高在線分析儀器的通信系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總 線在在線分析儀器中的使用，發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線的效益，對(duì)進(jìn)一步提高在線分析儀器網(wǎng)絡(luò)化也 有一定的作用。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進(jìn)：
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟5中在將丟包率和實(shí)際測(cè)得的丟包率比較完并且在達(dá)到可靠性 要求之后還包括：進(jìn)行故障插入測(cè)試，所述故障插入測(cè)試包括：針對(duì)所述任務(wù)剖面的現(xiàn)場(chǎng) 總線配置進(jìn)行故障插入測(cè)試，并將故障插入測(cè)試結(jié)果與所述實(shí)際測(cè)得的丟包率進(jìn)行比較， 若兩者之差在所設(shè)定的差值范圍內(nèi)，則結(jié)束；否則采用FRACAS方法對(duì)已經(jīng)進(jìn)行的分析和故 障插入測(cè)試過程進(jìn)行優(yōu)化，若完成優(yōu)化，則結(jié)束；否則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線配置進(jìn)行修改并返回步 驟2。
[0015] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：采用故障插入測(cè)試，能夠?qū)G包率進(jìn)行進(jìn)一 步驗(yàn)證，從而提高評(píng)測(cè)準(zhǔn)確性。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟5還包括：當(dāng)未達(dá)到可靠性要求修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置之前，或故 障插入測(cè)試結(jié)果與所述實(shí)際測(cè)得的丟包率之差不在設(shè)定的差值范圍內(nèi)時(shí)，還包括：則采用 FRACAS方法對(duì)失效率進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化后的失效率計(jì)算優(yōu)化后的丟包率，然后判斷所 述優(yōu)化后的丟包率與實(shí)際測(cè)得的丟包率是否相等，若相等，則結(jié)束，否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置 并返回步驟2;
[0017] W及根據(jù)優(yōu)化后的失效率計(jì)算任務(wù)剖面的每年總巖機(jī)時(shí)間，判斷優(yōu)化后的每年總 巖機(jī)時(shí)間是否達(dá)到每年總巖機(jī)時(shí)間的預(yù)設(shè)值，若達(dá)到，則結(jié)束，否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置并返 回步驟2。
[0018] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：采用FRACAS過程能夠?qū)z查結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一 步優(yōu)化，從而避免需要修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置重新進(jìn)行評(píng)測(cè)。
[0019] 進(jìn)一步，所述步驟2具體為：
[0020] 步驟2. 1，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置進(jìn)行檢查，所述現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置包括節(jié)點(diǎn)和連接 的現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置；
[0021] 步驟2. 2,根據(jù)步驟2. 1中的檢查結(jié)果設(shè)計(jì)保護(hù)機(jī)制；
[0022] 步驟2. 3,根據(jù)所述保護(hù)機(jī)制對(duì)所述現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置進(jìn)行分析，并判斷所述現(xiàn)場(chǎng) 總線服務(wù)配置是否需要優(yōu)化，若需要，則對(duì)所述現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置進(jìn)行優(yōu)化之后再執(zhí)行步 驟2. 4 ;否則直接執(zhí)行步驟2. 4 ;
[0023] 步驟2. 4,根據(jù)分析和優(yōu)化后的現(xiàn)場(chǎng)總線服務(wù)配置定義網(wǎng)絡(luò)失效模式；
[0024] 步驟2. 5,根據(jù)定義的網(wǎng)絡(luò)失效模式計(jì)算失效率。
[0025] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：能夠?qū)τ绊懢W(wǎng)絡(luò)的可靠性的因素進(jìn)行分析， 提高評(píng)測(cè)準(zhǔn)確性。
[00%] 進(jìn)一步，所述步驟4中根據(jù)失效率計(jì)算所述任務(wù)剖面的丟包率具體為：
[0027]
[0028] 其中：L為丟包率；K為丟失的字節(jié)數(shù)；Ki為各節(jié)點(diǎn)傳輸字節(jié)數(shù)；I為數(shù)據(jù)完整性等 級(jí)恥2E為任務(wù)可靠度；P為失效率；
[0029] 所述步驟4中根據(jù)失效率計(jì)算所述任務(wù)剖面的任務(wù)可靠度為：
[0030] DTe2e=XJfiX[riXdti+(l-ri)XMTTRJ}
[0031] 式中，0町2。為每年總巖機(jī)時(shí)間；fI為節(jié)點(diǎn)故障密度；r1為節(jié)點(diǎn)可靠度；dt1表示對(duì) ti微分；i為節(jié)點(diǎn)數(shù)，t1為節(jié)點(diǎn)i完成指定任務(wù)的規(guī)定時(shí)間；MTTR1為節(jié)點(diǎn)平均恢復(fù)時(shí)間，
[0032] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：對(duì)失效情況能夠進(jìn)行更好地評(píng)測(cè)。。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種在線分析儀器通信可靠性評(píng)測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0034] 任務(wù)剖面確定模塊，用于確定在線分析儀器的任務(wù)剖面；所述任務(wù)剖面包括分析 單元、上位機(jī)、連接所述分析單元和所述上位機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線；
[0035] 第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線配置計(jì)算所述任務(wù)剖面的失效率；
[0036] 第一判斷模塊，用于根據(jù)所述失效率判斷所述任務(wù)剖面是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，若是，貝U 執(zhí)行步驟4 ;否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置，重新計(jì)算所述任務(wù)剖面的失效率并執(zhí)行步驟3 ;
[0037] 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述失效率計(jì)算所述任務(wù)剖面的丟包率和每年總巖機(jī)時(shí) 間；
[0038] 第二判斷模塊，用于將所述丟包率和任務(wù)可靠度與設(shè)定的可靠性要求比較，并 判斷是否達(dá)到可靠性要求，若達(dá)到，則結(jié)束；否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置并利用第一計(jì)算模塊 重新計(jì)算失效率；所述設(shè)定的可靠性要求包括：實(shí)際測(cè)得的丟包率和每年總巖機(jī)時(shí)間預(yù)設(shè) 值。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是：通過從丟包率和任務(wù)可靠度兩個(gè)方面來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線配置的 通信可靠性進(jìn)行評(píng)測(cè)，從而能夠提高在線分析儀器的通信系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總 線在在線分析儀器中的使用，發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線的效益，對(duì)進(jìn)一步提高在線分析儀器網(wǎng)絡(luò)化也 有一定的作用。 W40] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進(jìn)：
[0041] 進(jìn)一步，還包括優(yōu)化模塊，用于當(dāng)未達(dá)到可靠性要求修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置之前，或故 障插入測(cè)試結(jié)果與所述實(shí)際測(cè)得的丟包率之差不在設(shè)定的差值范圍內(nèi)時(shí)，采用FRACAS方 法對(duì)失效率進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化后的失效率計(jì)算優(yōu)化后的丟包率，然后判斷所述優(yōu)化后 的丟包率與實(shí)際測(cè)得的丟包率是否相等，若相等，則結(jié)束；否則利用修改模塊修改現(xiàn)場(chǎng)總線 配置并利用第一計(jì)算模塊重新計(jì)算失效率；
[0042] W及根據(jù)優(yōu)化后的失效率計(jì)算任務(wù)剖面的每年總巖機(jī)時(shí)間，判斷優(yōu)化后的每年總 巖機(jī)時(shí)間是否達(dá)到每年總巖機(jī)時(shí)間的預(yù)設(shè)值，若達(dá)到，則結(jié)束，否則修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置并利 用第一計(jì)算模塊重新計(jì)算失效率。
[0043] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過優(yōu)化模塊采用FRACAS方法能夠?qū)z查 結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，從而避免需要修改現(xiàn)場(chǎng)總線配置重新進(jìn)行評(píng)測(cè)。
[0044] 進(jìn)一步，還包括故障插入測(cè)試模塊和修改模塊；
[0045] 所述故障插入測(cè)試模塊，用于在將丟包率和實(shí)際測(cè)得的丟包率比較完并且在達(dá)到 可靠性要求之后進(jìn)行故障插入測(cè)試，所述故障插入測(cè)試包括：針對(duì)所述任務(wù)剖面的現(xiàn)場(chǎng)總 線配置進(jìn)行故障插入測(cè)試，并將故障插入測(cè)試結(jié)果與所述實(shí)際測(cè)得的丟包率進(jìn)行比較，若 兩者之差在所設(shè)定的差值范圍內(nèi)，則結(jié)束；否則采用FRACAS方法對(duì)已經(jīng)進(jìn)行的分析和故障 插入測(cè)試過程進(jìn)行優(yōu)化，若完成優(yōu)化，則結(jié)束；否則利用修改模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線配置進(jìn)行修 改并返回利用第一計(jì)算模塊重新計(jì)算失效率。
[0046] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過故障插入測(cè)試模塊進(jìn)行故障插入測(cè)試， 能夠?qū)G包率進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)