CN100595699C - 一种互锁和报警的处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种互锁和报警的处理方法，包括：预置针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；当所述设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的报警处理；当所述取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的安全操作以及报警处理。总之，应用本发明的方法，可以有效地提高设备控制软件在处理互锁和报警方面的可靠性，极大地降低系统开销，更有效的保护设备的安全，同时方便软件的设计以及更新。特别是针对需要控制多个设备的复杂逻辑，可以极大地体现出本发明的优势。

Description

一种互锁和报警的处理方法及系统

技术领域

本发明涉及针对制造设备的控制管理领域，特别是涉及一种针对制造设备的互锁和报警的处理方法及系统。

背景技术

现代制造工艺涉及到多种学科的交叉领域，多数工艺处理都需要在极为苛刻的环境条件，如一定的压力，温度等等下才能进行；此外，现代制造所使用的设备往往非常昂贵。因此，为了保护这些制造设备，在设备控制管理软件的逻辑中，很大一部分是关于互锁和报警的处理。从理论上来说，设备控制逻辑中的报警是对于某些异常情况的提示，并会给用户提供可进行的下一步操作的选项；互锁则是对于制造设备中某些特定条件的限定，以保护相关的制造设备。

一般的，在设备控制领域，互锁条件通常用于设定系统的特定工作条件，保证设备的安全状态以及正常工作，而报警机制则为操作员提供相应的异常信号，并提供一系列处理异常的选项。设备控制领域的很大一部分报警都与互锁条件直接相关，因此将设备内部的互锁条件与报警处理进行关联处理，是实现设备控制软件的一项重要内容。

参照图1，示出了一种目前在设备控制领域常用的对于互锁和报警的处理方法。该种技术方案是通过建立一个系统(涉及多个制造设备)唯一的互锁-报警映射关系表，将全部的互锁控制放入互锁-报警映射关系表中；然后，启动一个独立的线程不断的查询该映射关系表中的各个互锁条件，判断其是否被满足，当互锁条件满足时，通过映射关系表查找相应的报警识别号，抛出该报警，并根据用户的选择进行相应的处理。

上述现有技术方案的缺点在于：需要始终维护一个独立的线程用于不断的进行多个互锁条件的查询，从而极大的增加了系统的开销，也降低了系统的稳定性。并且，由于设备控制逻辑往往牵涉到很多的设备，其中会存在大量的互锁情况，需要查询的互锁条件以及执行的操作数量太多，所以虽然上述现有技术防范非常容易实现，但是随着设备长时间的运行，缺点就暴露出来了，其导致的系统开销是实际设备控制软件无法接受的。此外，由于需要维护一个独立的线程不停的访问大量的设备状态值，很容易导致系统发生死锁、甚至崩溃，降低了系统的稳定性。

总之，上述现有技术的方案，系统开销大、安全性不高，无法满足越来越复杂的设备控制领域的需求。即需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提出一种能够安全高效的完成互锁和报警关联处理的技术方案，以满足越来越复杂的设备控制领域的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对制造设备进行互锁和报警的处理方法和系统，能够安全高效的实现对于多个制造设备的控制管理，能够有效降低系统开销和资源占用，能够满足越来越复杂的设备控制领域的需求。

为了解决上述问题，本发明公开了一种互锁和报警的处理方法，包括：预置针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；当所述设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的报警处理；当所述取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的安全操作以及报警处理。

其中，当设定参数互锁的触发条件满足时，还可以包括：阻塞主系统线程，所述主系统线程用于控制各制造设备的运行。

优选的，当取值互锁的触发条件满足时，启动一个新的线程，用于执行所述相应的安全操作。

进一步，在执行所述安全操作之前，该方法还可以包括：判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程。

其中，可以每一个互锁对应一个报警；也可以，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；也可以，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；还可以，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。

优选的，所述互锁-报警的对应关系以独立于主程序之外的数据形式进行存储。

依据本发明的另一实施例，还公开了一种互锁和报警的处理系统，包括：

针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系表；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；

设定参数互锁处理模块，用于当所述设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用报警模块；

取值互锁处理模块，用于当所述取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用执行模块和报警模块；

执行模块，用于执行相应的安全操作；

报警模块，用于执行相应的报警处理。

优选的，当设定参数互锁的触发条件满足时，所述设定参数互锁模块还用于调用阻塞主系统线程的模块，所述主系统线程用于控制各制造设备的运行。

优选的，所述执行模块执行所述相应的安全操作是通过启动一个新的线程而完成的。

优选的，所述的系统还可以包括：连接取值互锁处理模块和执行模块的并发互锁处理模块，用于判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程。

在该系统中，互锁和报警的关系可以包括：每一个互锁对应一个报警；或者，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；或者，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；或者，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。

优选的，所述互锁-报警的对应关系表以独立于主程序之外的数据形式进行存储。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本申请的发明人通过对互锁情况的仔细分析，从处理逻辑的角度将互锁情况分为设定参数互锁和取值互锁两类，然后针对设定参数互锁和取值互锁分别设定具体的处理流程。一般的，设定参数互锁用于保证当一系列条件都满足的前提下才可对某个值进行设定，它是预防性的，可以防止对某个值进行错误的设定；而取值互锁则是当某个条件满足时，自动触发一系列的操作，它是保护性的，自动监视系统的状态，一旦发现危险，自动执行一系列的操作，使系统回到安全状态。所以本发明依据各自的特点，设定相适应的、有针对性的处理流程，从而可以提高效率和安全性。

在具体的处理流程中，针对设定参数互锁，由于其属于预防性的，是用来防止参数被错误的设定，所以只要在需要修改某个参数时，进行相应的互锁条件的判断，根据结果来决定是否允许修改，是否抛出报警即可；而取值互锁是保护性的，是用来防止某些参数的值不满足某些条件，为了保证设备的安全，自动进行一系列操作，使设备恢复安全状态，因此，本发明仅仅当取值互锁所涉及的参数值变化时启动互锁条件的判断。从上面的分析过程可以看出，本发明减少了启动互锁条件的判断次数，进而减少了系统开销；并且，当互锁所涉及的参数发生变化时，才启动互锁条件的判断，可以减少对大量的设备状态值的访问次数，从而提高安全性。

进一步，当取值互锁的条件满足时，本发明启动一个新的线程用于执行该取值互锁所对应的相关安全操作，原来的主系统线程(用于控制制造设备运行的线程)仍然继续执行，执行安全操作的新线程执行完毕之后自行终止即可，从而不影响主系统线程下制造设备的运行。

再者，由于本发明的方案可以将互锁的触发及处理脱离程序的业务流程。如：流程中有开阀的操作，软件设计人员不用考虑开阀可能引起的互锁，只需要编写开阀的流程，可由其它人员专门设计所有操作的互锁。这样一旦开阀的流程或开阀所涉及的互锁发生改变，均可由专门人员独立修改，不会对其它人的设计造成影响。

总之，应用本发明的方法，可以有效地提高设备控制软件在处理互锁和报警方面的可靠性，极大地降低系统开销，更有效的保护设备的安全，同时方便软件的设计以及更新。特别是针对需要控制多个设备的复杂逻辑，可以极大地降低系统的开发复杂度，更快速的开发出安全性高，可靠性高以及系统占用硬件资源少的设备控制软件。

附图说明

图1是一种现有的互锁和报警的处理方法流程图；

图2是本发明一种互锁和报警的处理方法实施例的步骤流程图；

图3是本发明一种互锁和报警的处理系统实施例的结构框图；

图4是本发明具体例子1的步骤流程图；

图5是本发明具体例子2的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

参照图2，示出了本发明一种互锁和报警的处理方法的实施例，具体可以包括以下步骤：

步骤101、预置针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁。

其中，所述互锁-报警的对应关系可以通过数据表的方式，或数据库的方式，或者文件的方式存在。实际上，本发明可以建立唯一的互锁-报警的对应关系表，也可以建立两个互锁-报警的对应关系表，用于分别针对设定参数互锁和取值互锁。

优选的，所述互锁-报警的对应关系以独立于主程序之外的数据形式进行存储。由于该互锁-报警的对应关系以某种可行的数据形式存在于程序外部，因此，系统不需要重新编译即可识别修改过的互锁-报警的对应关系，即该方式可以满足现代制造工艺中互锁-报警的对应关系的频繁变化。进一步，由于实际中可能存在设定参数互锁和取值互锁并发的情况，而由于所述互锁-报警的对应关系位于主程序之外，也就是说编写操作流程时不用考虑是否会触发互锁，可以更专注于流程的逻辑，从而使程序的结构更加清晰，更加独立。

对于互锁-报警的对应关系而言，可以存在以下的多种对应关系：每一个互锁对应一个报警；或者，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；或者，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；或者，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。也就是说，每一个设定参数互锁包括但不局限于一个需要保护的值、一个或多个触发条件、报警；每一个设定参数互锁可以对应一个报警，每一个触发条件也可以对应一个报警。每一个取值互锁包括但不局限于一个或多个触发条件、报警以及一系列触发后需要执行的操作；每一个取值互锁可以对应一个报警，每一个操作也可以对应一个报警。总之，本发明可以非常灵活的建立报警和触发报警的条件或需要执行的操作之间的关系，可以根据该对应关系抛出相应的报警，提供足够多的信息给用户。

步骤102、当设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的报警处理。一般的，设定参数互锁所保护的值都是针对某个操作命令的，所以具有预防性。

步骤103、当取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的安全操作以及报警处理。

步骤102和步骤103中所述的报警处理一般包括为操作员提供各种形式的异常信号报警(例如，各种声光信号等)，以及提供一系列处理异常的选项，等待操作员的处理，并依据操作员的具体选择进行相应的处理，待处理完成之后继续判断报警条件，如果已经清除，则继续制造设备的运行。

优选的，当设定参数互锁的触发条件满足时，还包括：阻塞主系统线程，所述主系统线程用于管理控制各制造设备的运行。而当取值互锁的触发条件满足时，则可以不需要阻塞主系统线程，只需执行相应的安全操作以及报警处理即可。这是因为：取值互锁是保护性的，而设定参数互锁是预防性的，也就是说取值互锁所保护的值是硬件设备的实际值，而设定参数互锁所保护的值是软件系统尝试赋的值。所以取值互锁触发后，必须马上执行安全操作，否则可能对硬件造成损害；而设定参数互锁则需要阻塞线程，等待用户处理，因为并没有实际将参数给硬件赋值下去。

进一步，为了不影响互锁查询线程，当取值互锁的触发条件满足时，启动一个新的线程，用于执行所述相应的安全操作，使设备恢复安全状态。

需要说明的是，当触发取值互锁后，可能需要执行一系列安全操作，这些操作应该被立即执行，但是执行某个操作时可能触发设定参数互锁，这就有可能阻塞处理线程，导致所有的操作没有被及时执行。为了解决这个问题，本发明还可以进一步包括以下步骤：判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程；如果否，则启动一个新的线程，用于执行相应的安全操作。由于线程池中针对每个可能触发设定参数互锁的操作都拥有一个独立线程，所以可以保证所有的操作都会被尝试执行，最大限度的保证了设备的安全。当然，由于某些操作可能导致设定参数互锁，并没有真正的执行成功。但是如果不采用线程池的方法，可能一些不会导致设定参数互锁的操作也没有被执行。

参照图3，示出了一种互锁和报警的处理系统的实施例，可以包括：

针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系表201；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；优选的，所述互锁-报警的对应关系表以独立于主程序之外的数据形式进行存储。需要指出的是，此处所说的对应关系表，并不限定于数据表这一种数据存储形式，而仅仅是为了方便描述而已。

关于互锁-报警具体的对应关系，可以各种各样，例如：每一个互锁对应一个报警；或者，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；或者，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；或者，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。

设定参数互锁处理模块202，用于当设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用报警模块205；

取值互锁处理模块203，用于当取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用执行模块204和报警模块205；

执行模块204，用于执行相应的安全操作；优选的，所述执行相应的安全操作是通过启动一个新的线程而完成的。

报警模块205，用于执行相应的报警处理。

进一步，当设定参数互锁的触发条件满足时，所述设定参数互锁模块还用于调用阻塞模块206，用于阻塞主系统线程，所述主系统线程用于管理各制造设备的运行。

为了解决并发互锁的问题，在本发明的另一优选实施例中，还可以包括：并发互锁处理模块207，连接所述取值互锁处理模块203和执行模块204，用于判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了更清晰的描述本发明，下面通过两个具体的例子进行说明：

例1

参照图4，假定本实施例是针对半导体真空处理设备的，而在半导体真空处理设备的控制系统中，如果要打开两个相连的腔室之间的阀门，必须是两个腔室处于同样的压力条件，即同时为真空或者同时为大气。例如预先定义好腔室的压力小于80mTorr为真空，大于740Torr为大气，一旦两个腔室处于不同的压力条件下，则不会执行开阀的操作，阻塞系统主线程，并发出报警，等待用户进行相应的恢复操作。

上述互锁和报警处理方法，即为本发明提及的设定参数互锁的处理方式，具体步骤如下：

建立系统中互锁和报警的对应关系，即：建立一个设定参数互锁，保护阀门开启对应的命令值，触发条件：1、两个腔室一个为真空一个为大气；2、两个腔室一个为大气一个既不为真空也不为大气；3、两个腔室一个为真空一个既不为真空也不为大气。对应每一个触发条件，建立一个报警，将触发条件满足的信息加入报警中。

运行整个半导体真空处理设备，当系统发出开阀的命令时，检测是否有设定参数互锁保护该命令，如果没有，则执行实际的设备；如果有，则判断设定参数互锁中的触发条件是否有一个满足，有则抛出对应于该触发条件的报警，如果全部不满足，则执行实际的设备。一旦抛出报警，则阻塞系统主线程，等待用户的处理；待处理完成后，恢复主线程。

例2

参照图5，该例子仍然是针对半导体真空处理设备的。

在半导体真空处理设备的控制系统中，腔室内的压力不能太大，太大可能导致设备出现危险。例如预先定义好腔室压力不能超过800Torr，当系统对腔室进行充气(充入氮气)操作时，一旦腔室内的压力大于800Torr，系统会自动关闭充气阀，停止充气。

上述互锁和报警处理方法，即为本发明所提及的取值互锁处理方式，具体步骤如下：

建立系统中互锁和报警的对应关系，即：建立一个取值互锁，包括触发条件：腔室的压力大于800Torr；操作：关闭充气阀。对应该互锁建立一个报警，将条件满足的信息加入报警中。

运行整个半导体真空处理设备，当系统发出充气的命令时，打开充气阀，由于腔室的压力发生变化，系统会不断的修改记录的压力值，每次修改都要判断取值互锁的触发条件(腔室的压力大于800Torr)是否满足，如果不满足则修改记录的压力值，如果满足，则启动一个新的线程执行该互锁的操作，即关闭充气阀，然后抛出对应的报警。整个过程都不阻塞系统主线程，执行操作的新线程执行完毕后终止即可。

以上对本发明所提供的一种针对制造设备的互锁和报警的处理方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1、一种互锁和报警的处理方法，其特征在于，包括：

预置针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；

当所述设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的报警处理；

当所述取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则执行相应的安全操作以及报警处理。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当设定参数互锁的触发条件满足时，还包括：阻塞主系统线程，所述主系统线程用于控制各制造设备的运行。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当取值互锁的触发条件满足时，启动一个新的线程，用于执行所述相应的安全操作。

4、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在执行所述安全操作之前，还包括：

判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

每一个互锁对应一个报警；

或者，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；

或者，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；

或者，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述互锁-报警的对应关系以独立于主程序之外的数据形式进行存储。

7、一种互锁和报警的处理系统，其特征在于，包括：

针对多个制造设备的互锁-报警的对应关系表；所述互锁包括设定参数互锁和取值互锁；

设定参数互锁处理模块，用于当所述设定参数互锁所保护的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用报警模块；

取值互锁处理模块，用于当所述取值互锁的触发条件所涉及的参数值发生变化时，判断是否满足该互锁的触发条件，如果满足，则调用执行模块和报警模块；

执行模块，用于执行相应的安全操作；

报警模块，用于执行相应的报警处理。

8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，当设定参数互锁的触发条件满足时，所述设定参数互锁模块还用于调用阻塞主系统线程的模块，所述主系统线程用于控制各制造设备的运行。

9、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述执行模块执行所述相应的安全操作是通过启动一个新的线程而完成的。

10、如权利要求7或9所述的系统，其特征在于，还包括：

连接取值互锁处理模块和执行模块的并发互锁处理模块，用于判断所述相应的安全操作是否会触发设定参数互锁，如果是，则将可能触发设定参数互锁的操作置入一线程池中，所述线程池对置入的每一个操作启动一个独立的线程。

11、如权利要求7所述的系统，其特征在于，

每一个互锁对应一个报警；

或者，一个互锁的一个触发条件对应一个报警；

或者，一个互锁的多个触发条件对应一个报警；

或者，一个或多个取值互锁的安全操作对应一个报警。

12、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述互锁-报警的对应关系表以独立于主程序之外的数据形式进行存储。

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