CN106104530B

CN106104530B - 自动化处理自动化系统的多个协议数据的方法

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Publication number: CN106104530B
Application number: CN201580012955.1A
Authority: CN
Inventors: 米哈伊尔·罗辛; 亚历山大·施托尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: EP2927819B1; US11113236B2; WO2015150164A1; EP2927819A1; US20170024400A1; CN106104530A

Abstract

本发明涉及一种用于自动处理技术设施的自动化系统(1)的不同类型的多个协议数据(P1至Pn)的方法，包括以下步骤：根据至少一个协议参数从多个生成的协议数据(P1至Pn)中测定不同类型的多个相关的协议数据(PR1至PRx)，借助基于代理的软件将测定的不同类型的相关的协议数据(PR1至PRx)转换成相同类型的相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)，借助统一的评估方法分析和/或处理相同类型的相关的标准化的协议数据(PR1’至PRx’)的数据记录(DS)，以及输出和/或存储相关的标准化的协议数据(PR1’至PRx’)的数据记录(DS)。

Description

自动化处理自动化系统的多个协议数据的方法

技术领域

本发明涉及一种用于自动化处理技术设施，如发电设施的自动化系统的多个协议数据的方法。

背景技术

如蒸汽和废气涡轮设施、化学设施、钢厂、轧制车间的大型技术设施是复杂的技术系统，其具有多个(例如超过一百个)组件，如传感器、作动器、驱动装置等等，其中的每个或许每秒钟检测和提供多个测量值，以用于进一步的处理和传输。

为了监控和控制技术设施的例如像涡轮机、蒸汽机、发电机、传感器、驱动装置、作动器等的组件，对从组件获得的数据进行处理、分析和解译。因此能够尽可能早地识别出与预设的正常状态的偏差，并且也许阻止诸如像涡轮机一样的组件的损坏和/或故障。

在此，待评估的数据/测量信号的数量以及在数据/测量信号之间的可能的依赖关系的复杂度通常可能远远大于操作人员对数据/测量信号的有效分析。

技术设施在此为控制和监控设施而包括自动化系统，其通常划分为操作和监控层面、自动化/处理层面和现场层面中，这些层面通过通信单元、尤其是一个或者多个数据总线系统彼此连接。

像测量信号，如传感器、作动器、驱动装置、涡轮机、自动化单元等等的各个组件的状态信号一样的数据通常集合成协议数据，其描述了一个或者多个组件和/或组件组的一个或者多个出现的事件，并且传输给技术设施的涉及的组件。

在自动化控制和/或传输的实践中，在技术设施中出现事件时，例如在出现故障情况时出现生成的协议数据的数量上升的问题。对此的典型原因是例如故障的传感器和/或故障的设施部分，其提供了附加的测量值并进而提供附加的协议数据。这使得生成的协议数据的一目了然性和可检测性对于操作人员来说变得困难。为此，对于操作人员来说困难的是正确地判断出现的事件。

此外产生了大量不同类型的数据，其内容是不兼容的并且不能比较。

由US 2003/0167406 A1公开了一种用于根据设施的多个事件提供报警信号的方法。该方法包括提供设施的多个输出信息，这些信息中的至少一些具有彼此不同的格式。每个输出信息都包含与设施相联系的事件。输出信息被转换成共同的格式，其中在使用附加信息时获得数据的情况下，共同的格式通过附加信息进行补充。该报警信号根据应用守则中的至少一个规则而应用到包含附加信息的共同格式上。

由FR 2 806 494 A1公开一种用于管理和更新事件协议以及减少多个事件协议的数据(也被描述为日志文件)的方法，其中，各一个单独的事件协议的信息被过滤并且减少到事件协议的这些被无懈可击地分级的信息。

发明内容

根据本发明的用于自动处理技术设施的自动化系统的不同类型的多个生成的、尤其是异质的和/或不兼容的协议数据的方法，至少包括以下步骤：

-根据至少一个协议参数、尤其是检测时间戳、检测时间段、检测类型和/或检测区域，从多个生成的协议数据中测定不同类型的多个相关的协议数据，

-借助基于代理的软件将不同类型的测定的相关的协议数据转换成具有所属的数据记录的相同类型的相关的标准化协议数据，

-借助统一的评估方法、例如统计评估、时间分析、事件分析、模型分析、文本分析、顺序分析，分析和/或处理相同类型的相关的标准化协议数据，以及

-输出和/或存储相关的标准化协议数据。

利用本发明实现的优点尤其在于，状态、时间、报告和/或报警信息的输出并不依赖于协议类型来统一处理、分析和输出。由此明显地加快了对生成的多个协议数据及其内容的分析并使其一目了然。为此能够减少双倍或者多倍信息，从而降低了信息的输出并且一目了然，并且降低了存储需求。尤其能够较快速地识别以及也许输出和修正不同地生成的协议数据的依赖关系/或可信度检测/不一致性。根据本发明的方法尤其能够实现用于完全地分析技术设施的所有类型的所有生成的协议数据的唯一的分析方法。

在第一步骤中，多个生成的协议数据例如通过过滤，例如根据时间、事件、地点，以及通过分类/分组减少成一系列或者一组相关协议数据。通过这样的减少实现了在该系列或者组中的相关于一个单个事件的协议数据的简单和快速的分析。尤其是能够在没有耗费成本的附加分析的情况下确定相关协议数据在测定的系列和/或其关系中的简单的依赖关系。

附加地或者可替换的是，多个相关协议数据能够尤其在测定的系列内部集合成至少一组相关协议数据。

在借助基于代理的软件将不同类型测定的相关协议数据转换成具有所属的和可选的另外标准化/降低的数据记录的相同类型的相关标准化协议数据时，例如具有固定的场长度和每个数据记录各一行列的像log数据、txt数据、dmp数据、csv数据、xml数据的简单的文本数据被转换成CSV数据或者XML数据(CSV＝逗号分隔值或者XML＝可扩展标记语言)。

基于代理的软件例如这样地设定，即软件代理被安装在操作系统、尤其是Windows系统上。该软件代理实时地根据条件来审查相关协议数据(定义的日志文件)，该条件通过正则表达式来定义。还有可能性来将这些条件在相关协议数据上使用，其被全自动地审查。

例如，借助该方法在带有基于windows的操作系统的管理单元中测定和观察CPU负载，是否其在操作系统上给出了定义的极限值损害。如果CPU负载高于90％，那么就向远离的装置，尤其是远程服务中心发送事件报告，并且操作人员，尤其是相应的技术人员就能够积极主动地获取相关的信息并采取措施。

在另一个示例中，可以搜索相关协议数据、尤其是日志文件PDLRTSEH.log寻找预设的内容，尤其是项目“ACCESS_VIOLATION”。为此，例如在所谓的WinCC-Scada系统的相关的协议数据中执行相应的模型，例如所谓的PDLRT模型或者图表-运行时间模型。如果在相关协议数据中存在该项目，那么其被发送给远程服务中心。

此外，已经被编组的不同类型的相关协议数据能够被转换成相同类型的唯一组数据，尤其是转换成唯一的XML数据。可替换地或者附加地，所有相关协议数据都被转换成相同类型的唯一集合数据，尤其是转换成唯一的XML数据。每个区块组或者行列中不同类型的相关协议数据也能够被转换成各一个相同类型的区块/单元数据，尤其是XML-区块/单元数据。在此能够使用常规的转换方法。附加的是，可以使用在编号为14163510.2的平行的欧洲专利申请中描述的方法，该方法用于借助协议压缩器处理，尤其是压缩每个协议数据的内容。编号为14163510.2的欧洲专利申请的内容，尤其是相关协议数据的数据记录的压缩的方式和类型在此引用作为参考。

此外，在编号为14163511.0的平行的欧洲专利申请中描述的方法能够被使用，用于从技术设施的自动化系统的多个生成的协议数据中分析和/或计算出技术设施的至少一个事件，尤其是用于将多个生成的协议数据进一步降低为一系列，尤其是编组的相关协议数据。编号为14163511.0的欧洲专利申请的内容，尤其是所说明的将生成的协议数据进一步降低成一系列相关协议数据的类型和方式在此被引用作为参考。

一个可能的设计方案提出，相关的标准化协议数据的数据记录借助统计评估来处理。例如，其能够通过所谓的编辑距离处理，其中，相关的标准化协议数据的数据记录被编纂并且尤其是减少该标准化协议数据的节点并且被缩短以进一步加速该分析。

一个可能的设计方案提出，相关的标准化协议数据的数据记录借助时间分析来处理。尤其是测定作为数据记录的基础的检测时间戳、检测时间段、检测类型和/或检测位置，并且用于对数据记录进行分类和/或编组和/或过滤/缩减。

例如，相关的协议数据的数据记录能够借助事件分析来处理。可替换地或者附加的是，相关的标准化协议数据的数据记录能够借助模型分析和/或文本分析来处理。

例如，在一个和相同的时间点生成的两个或者多个相关的标准化协议数据能够被集合。由此能够简化，尤其缩短该分析，因为放弃了对在相关的标准化协议数据之间的时间关系的复杂的测定。

相关的协议数据的数据记录也能借助顺序分析和/或故障分析来处理。在此，所谓的分析方法能够任意组合。

例如用于待分析的时间段和/或待分析的事件的一系列的相关的标准化协议数据中的至少一个的至少一个参考模型能够被测定。对于在技术设施中的返回的事件，尤其是状态和/或处理流程来说，至少一个参考模型能够被测定，该参考模型描述或者代表了描述和生成该状态和/或该处理流程的顺序的相关的标准化协议数据。由此明显简化了对生成的标准化协议数据的比较和分析。

所描绘的方法的特征在于，即不同类型的协议数据的原始不兼容并且不能比较的消息部分能够通过将所有不同类型的相关协议数据至少转换成唯一相同类型的标准化协议数据而明显更快和更简单地分类和分析。附加的是，相同类型的标准化协议数据的数据记录借助在编号为14163510.2的平行的欧洲专利中描述的方法来进一步处理，该方法用于处理协议数据以便例如通过减少标识和对其减少的标识链进行编码以及对类似的和/或相同的编码的标识链进行编组来压缩数据记录，并且借助在编号为14163511.0的平行的欧洲专利中描述的方法来进一步处理，该方法用于由技术设施的自动化系统的生成的多个协议数据中分析和/或计算技术设施的至少一个结果，尤其用于将多个生成的协议数据减少至一系列编组的相关协议数据。

优选的是，该方法应用在技术设施，如发电设施的自动化系统中。

在一个简单的设计方案中，根据本发明的方法在技术设施的自动化组件中实施，其中，自动化系统包括至少一个操作和观察层面、自动化层面和现场层面，这些层面彼此通过通信系统连接。

附图说明

本发明的上述特征，特点和优点以及方式和方法如已经实现的那样联系到接下来对实施例的描述而变得清晰和易懂，这些实施例联系到附图来进一步描述。在此示出：

图1示意性地示出了用于控制和监控技术设施的自动化系统的实施例，以及

图2示意性地示出了用于处理在自动化系统中生成的不同类型的协议数据的方法的实施例。

具体实施方式

彼此相应的部分在所有的附图中具有相同的参考标号。

图1在框图中示意性地示出了用于技术设施，如发电设施或者化工设施的自动化系统1的实施例。

自动化系统1在处理层面AS中(也被称为自动化层面)包括多个自动化设备2，其通过公共的数据总线3彼此连接并且与在操作和观察层面BB中的管理单元4连接和通信。自动化设备2此外通过现场总线5与在现场层面FE中的现场设备6彼此连接和通信。

数据总线3例如可以是以太网总线或者另外合适的数据传输单元。现场总线5例如可以是以太网为基础的现场总线5或者作为另外合适的数据传输单元无线或有线连接地设计。数据总线3和/或现场总线5在此能够形成计算机网络。

自动化设备2不仅能够由自由可编程的而且也能够由存储器可编程的处理器、尤其是处理器单元构成，并且控制、调节和/或监控技术设施的各个设备部分的相应多个组件组7或者部分系统。尤其是技术设施的控制、调节和/或监控尤其还包括对数据的分析和另外的处理，数据例如测量信号、控制信号、输入信号和输出信号、中间信号、存储的数据、加工数据。

管理单元4可以是数据处理单元，如个人计算机或者另外合适的操纵和观察单元，借助其对技术设施进行监控和控制。

现场设备6例如能够是紧凑的能自由编程的或者存储器可编程的控制装置、尤其是处理器单元和/或至少部分固定布线的或者逻辑开关布置，各个组件8由设施部件、如测量探针(传感器)和/或调节机构(作动器)控制、调节和/或监控，并且通过现场总线5以通信为目的地与自动化设备2(还称为控制设备)连接。

在技术设施、如发电设施运行时，通过数据总线3和现场总线5移动协议数据P1至Pn的形式的大数据量，其包括控制指令、状态报告和/或干扰报告，它们在管理单元4中通过控制干涉来触发或者能够在显示器上或管理单元4的另外的可视设备上看到。在此，尤其是在运行中以及在设施的启动/减速运行时需要多个控制干涉，其导致导致相应大量的待观察的反馈。这导致操作人员的大的负荷。

图2示意性地示出了用于处理、尤其是处理协议数据P1至Pn的方法的实施例，协议数据在自动化系统1中生成并且通过数据总线3和/或现场总线5传输，并且在自动化系统1的单元之间、尤其是在操作单元4、自动化设备2和现场设备6之间交换。

协议数据P1至Pn分别包括至少一个检测时间戳和文本，尤其是消息、报告、状态文本，其描述至少一个事件。附加的是，协议数据P1至Pn能够作为文本包括系统时间、版本号/修正号和另外的信息。在此，多个协议数据P1至Pn例如可以描述一个事件或者多个事件。作为协议数据P1至Pn，例如在技术设施的自动化系统1产生和生成不同类型的数据，例如*log、*xml、*txt、*nfo和/或*dmp数据。

在自动化系统1的组件中的至少一个中尤其执行计算机程序产品，其能够直接载入数字计算机、如管理单元4的存储器中，其包括程序编码部分，它们适合于执行接下来描述的方法的步骤。可替换的是，计算机程序产品也可以载入自动化设备中。

可替换的是能够设置计算机可读的存储介质例如任意的存储器，其包括能够由计算机/如管理单元4执行的指示(例如程序编码的形式)，其适合，即管理单元4执行接下来描述的方法的步骤。

作为协议转换器9实施的、用于自动处理，尤其处理多个生成的、尤其是异质的或者不兼容的协议数据P1至Pn的方法至少包括接下来的步骤：

-根据至少一个协议参数，尤其是检测时间戳、检测时间段、检测类型和/或检测区域，从多个生成的协议数据P1至Pn中测定不同类型的多个相关的协议数据PR1至PRx，

-通过基于代理的软件将不同类型的测定的相关的协议数据PR1至PRx转换成具有所属的数据记录DS的相同类型的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’，

-借助统一的评估方法，例如统计评估、时间分析、事件分析、模型分析、文本分析、顺序分析来分析和/或处理相同类型的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’，以及

-输出和/或存储具有数据记录DS的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’。

相关协议数据PR1至PRx通过转换成唯一类型的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’来预处理以及尤其是标准化，实现了不依赖于协议类型来统一处理、分析和/或输出状态、时间、报告和/或报警信息。由此，对多个生成的协议数据P1至Pn以及其内容的分析被明显加速并且是一目了然了的。换句话说：根据本发明的方法实现了用于完整地分析技术设施的所有类型的所有生成的协议数据P1至Pn的唯一的分析方法。

在第一步骤中，例如通过时间、事件、位置以及通过分类/编组将多个生成的协议数据P1至Pn减少成一系列或者一组相关协议数据PR1至PRx。由此能够在没有耗费成本的附加分析的情况下确定相关协议数据PR1至PRx在测定的系列和/或其关系中的简单依赖关系。

在此，协议数据P1至Pn的每个数据记录DS的消息部分可以包括例如文本消息，如报告、状态、文本、消息、报警等等。相应的数据记录DS能够具有例如表格或者数据库的形式或者带有现场部分的另外的合适格式。

相应的生成的协议数据P1至Pn的消息部分例如可以包含在所属的数据记录DS的一个或多个场中。数据记录DS的另外的场包含协议和/或系统信息，例如像系统时间、版本号、修改号等等。

数据记录DS在此能够根据分别所属的时间戳来分类，尤其是按时间顺序地分类，例如升序或者降序地分类。

所属的时间戳尤其可以是用于作为基础的消息的检测时间戳，其尤其描述在技术设施中的事件，如“在允许范围中的环境温度”、“激活首次启动”、“泵故障”、“涡轮启动”等等。可替换地或者附加的是，数据记录DS能够根据可替换的或者附加的协议参数、如检测区域、检测类型和/或检测时间段分类。

在借助基于代理软件将不同类型的测定的相关协议数据PR1至PRx转换成具有数据记录DS的相同类型的相关标准化的协议数据PR1’至PRx’时，例如简单的文本数据，如具有固定场长和相应每个数据记录一个行列的log、txt、dmp、csv、xml数据被转换成CSV数据或者XML数据(CSV＝逗号分隔值或者XML＝可扩展标记语言)。

视预先给定的参数而定，已经被编组的不同类型的相关协议数据PR1至PRx能够被转换成相同类型的唯一组数据，尤其是转换成唯一XML数据。可替换地或者附加的是，所有相关的协议数据PR1至PRx都被转换成相同类型的唯一集合数据，尤其是转换成唯一的XML数据。

常规的转换方法可以作为转换方法使用。

协议数据例如原始地包括以下内容：

在转换之后，协议数据包含具有标准化的格式的以下内容，尤其是在去掉空格、空行等等之后：

附加的是，可以使用在编号为14163510.2的平行的欧洲专利申请中描述的方法，该方法用于借助协议压缩器10来处理，尤其是压缩每个相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的内容。

此外，在编号为14163511.0的平行的欧洲专利申请中描述的方法能够被使用，用于从技术设施的自动化系统1的多个生成的协议数据P1至Pn中分析和/或计算出技术设施的至少一个事件，尤其是用于借助协议分析器11将多个生成的协议数据P1至Pn进一步降低为一系列编组的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’。

在此，协议压缩器10和协议分析器11设计为单独的单元并且连接在协议转换器9的后面(未进一步示出)。可替换的是，其能够作为集成的单元在协议转换器9中实施(如所示的那样)。

一个可能的设计方案提出，相关标准化的协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS通过统计上的评估来处理。例如，其能够通过概率计算，尤其是时间的出现概率以及所谓的编辑距离来处理。为此，相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS被编纂并且尤其是减少该标准化的协议数据的节点并且被缩短以进一步加速该分析。

另一个可能的设计方案提出，相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS借助时间分析来处理。尤其是测定作为数据记录DS的基础的检测时间戳、检测时间段、检测类型和/或检测位置，并且用于对数据记录DS进行分类和/或编组和/或过滤/缩减。

例如，相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS能够借助事件分析来处理。可替换地或者附加的是，相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS能够借助模型分析和/或文本分析来处理。

例如，在一个和相同的时间点生成的两个或者多个相关的标准化协议数据PR1’至PRx’能够被集合。相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的数据记录DS也能借助顺序分析和/或故障分析来处理。在此，前述的分析方法能够任意组合。

例如用于待分析的时间段和/或待分析的事件的一系列的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’中的至少一个的至少一个参考模型能够被测定。对于在技术设施中的返回的事件、尤其是状态和/或处理流程来说，至少一个参考模型能够被测定，该参考模型描述或者代表了描述和生成该状态和/或该处理流程的顺序的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’。由此明显简化了对生成的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’的比较和分析。

描绘的方法的特征在于，即不同类型的协议数据P1至Pn的原始不兼容并且不能比较的消息部分或者数据记录DS能够通过将所有不同类型的相关协议数据PR1至PRx至少转换成唯一相同类型的相关的标准化协议数据PR1’至PRx’而明显更快和更简单地分类和分析。

为了进一步处理相关的标准化协议数据PR1’至PRx’和/或其数据记录DS，其为了输出到显示器上和为了进一步分析和评估一个/多个事件而被提供给管理单元4并且例如存储在存储器12中。

尽管本发明在细节上通过优选的实施例进一步描述和说明，然而本发明并不收到公开的实例的限制并且本领域技术人员能够由此推到出另外的变体方案，而不脱离本发明的保护范围。尤其是协议转换器9能够在合适的位置上在自动化系统1的组件中实施。

Claims

1.一种用于自动处理技术设施的自动化系统(1)的不同类型的多个协议数据(P1至Pn)的方法，包括以下步骤：

-根据至少一个协议参数从多个生成的协议数据(P1至Pn)中测定不同类型的多个相关的协议数据(PR1至PRx)，

-借助基于代理的软件将所述测定的不同类型的所述相关的协议数据(PR1至PRx)转换成相同类型的相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)，

-借助统一的评估方法分析和/或处理相同类型的所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的数据记录(DS)，以及

-输出和/或存储所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)，其中由所述自动化系统监控和控制所述技术设施，并且输出所述相关的标准化协议数据的数据记录，以借助所述自动化系统监控和控制所述技术设施的各个组件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助统计评估来处理。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助时间分析来处理。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助事件分析来处理。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助模型分析来处理。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助文本分析来处理。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助顺序分析来处理。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述相关的标准化协议数据(PR1’至PRx’)的所述数据记录(DS)借助错误分析来处理。

9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法在技术设施的自动化系统(1)中的应用。

10.一种技术设施的自动化系统(1)，包括彼此通过通信系统连接的至少一个操作和观察层面(BB)、自动化层面(AS)和现场层面(FE)，其中，在这些层面中的至少一个中实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。