CN107800568A - 一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，该发明基于EPCIS进行设计，将alarm插件嵌入CSS之中；采用EPICS数据库定义所有可能触发报警的变量，IOC程序将采集到的物理信号转换为EPICS标准变量；创建并配置alarm报警系统，包括服务端、客户端、接口与关系数据库;操作者通过界面查看故障信息，或执行某些动作，实现对设备的实时状态监视与保护。

Description

一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法
技术领域
本发明涉及工业控制技术应用技术领域，尤其涉及一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法。
背景技术
EAST（Experimental Advanced Super-conducting Tokamak）超导托卡马克聚变实验装置是国家九五重大科学工程，极向场电源系统是EAST装置的核心子系统之一，它为等离子体的产生、约束、维持、加热、以及等离子体电流、位置、形状的控制，提供必要的工程基础和控制手段。极向场电源系统由12套电源组成，每套电源主要有AC/DC整流器、晶闸管开关网络、失超保护系统、隔离开关组成。
极向场电源系统的稳定与安全运行对EAST实验有着重要的影响。以前的电源监控系统运行于Windows系统，采用组态软件实现，作为商业软件，虽然有着良好的功能与性能，但是与开源软件EPICS相比，使用起来不够灵活，兼容性较差，不能很好实现电源系统功能。
EPCIS是开放式软件开发包，应用非常广泛，高能物理、核聚变、粒子加速器、天文望远镜等，通过全世界各国的用户群体维护与升级系统。EPICS提供很多标准工具供用户使用，减少了接口代码的编写工作，确保统一的标准接口。EPCIS特别适合创建大型分布式控制系统工程，在该系统中，所有控制器中定义的标准变量（PV）都可以通过标准协议CA（Channel Access）被OPI（Operation Interface）访问。
CSS是基于eclipse的插件系统工具包，用于监视和操作大型控制系统，用户可以自由添加插件，alarm报警、archive归档以及操作接口和控制系统诊断工具等。最初设计的设备状态报警显示方法，采用在CSS界面中的脚本程序检测报警、汇制表格实现，该方法实现了报警显示的基本功能，但是脚本程序的设计非常繁琐，同时显示界面不美观、功能不齐全。本文将alarm插件与EPICS结合，搭建报警系统，代替之前繁琐的报警检测方法，创建了完整的alarm报警系统，同时可以帮助操作者在正确的时间采取正确的措施。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，运行于Linux操作系统，基于EPICS进行设计，将alarm插件嵌入CSS之中，实现对现场设备的状态监视，并在触发故障时给操作者指导意见或自动执行动作，实现对设备的保护；
通过EPICS数据库定义所有记录与PV，EPICS IOC 是EPCIS系统和硬件设备的接口，通过EPICS IOC 设备驱动中将采集的物理信号转换为PV数值；所述alarm报警系统通过人工创建实现；编写alarm配置文件并导入关系数据库；所述客户端CSS是用于查看报警的人机界面。
所述的alarm报警系统人工创建，包括alarm服务器、关系数据库RDB 、消息服务接口JMS 与客户端CSS 的安装与配置，所述的关系数据库RDB用于存储alarm配置及数据，alarm服务器从关系数据库RDB中读取配置并监视变量变化，当alarm被触发或状态变化时，服务器通过消息服务接口JMS通知CSS，关系数据库RDB中为报警系统创建数据库及访问该数据库的用户与密码，配置所需的各种表格。
编写alarm配置文件并导入关系数据库用于设置报警行为，包括PV表中的部分属性，以及Guidance、command、display与automatic action， PV表中的部分属性包括编号、描述、延时、锁存、数值、alarm触发时间，将变量设置为锁存表示当故障恢复后，由操作者点击确认，报警变量从表格中消失，Guidance是故障发生原因与解决办法的说明性描述，Command是EPCIS指令，设置PV置位或清零，Display打开当前故障相关的网页或者界面，Automatic action是故障发生时自动执行的动作。
所述的CSS 是基于eclipse的用户开发界面，CSS中配置关系数据库RDB数据库地址，以及用户名和密码，以正确访问数据库，打开alarm视图后选择与alarm服务端相同的根目录名字，alarm视图包括alarm panel ，alarm tree 与alarm table ，alarm panel显示总系统状态，alarm tree以树形形式显示所有可能触发alarm的子系统以及PV的状态，alarm table显示当前已经触发报警的PV状态，当点击acknowledge时PV从alarm table移到acknowledge table ，表示操作者已经确认该故障，当PV恢复正常时自动从acknowledgetable中消失，当EAST系统失超时，EPCIS IOC程序读取信号并转换为对应PV，程序自动发送断开快速开关控制信号，以保护设备；alarm服务器检测到该故障，自动发送邮件给管理者，并通过JMS通知CSS更新PV状态；alarm视图中显示该PV报警，并自动弹出一个窗口提示操作者失超已经发生；操作者右击该PV查看故障发生的原因及解决办法；当报警消失后，操作者可右击该PV闭合快速开关，恢复系统。
EPICS数据库定义所有记录与PV（Process Variables），EPICS IOC设备驱动中将采集的物理信号转换为PV数值；所述alarm报警系统通过人工创建实现，包括服务端、客户端、接口与关系数据库；编写alarm配置文件并导入关系数据库；所述客户端CSS是用于查看报警的人机界面。
EPICS IOC（Input/Output Controller）是EPCIS系统和硬件设备的接口，通过IOC中的设备驱动将采集的物理信号转换为PV数值。EPCIS数据库实现对记录的定义，以及属性域（fields）的设置，数字信号的报警属性包括ZSV、OSV、ZNAM、ONAM，ZSV与OSV是严重度等级。
alarm报警系统创建，包括alarm服务器、关系数据库RDB（Relational Database）、消息服务接口JMS（Java Message Service）与客户端CSS（Control System Studio）的安装与配置。RDB用于存储alarm配置及数据，服务器从RDB中读取配置并监视变量变化，当alarm被触发或状态变化时，服务器通过JMS通知CSS。
设置报警行为。主要包括PV表中的部分属性，以及guidance、command、display与automatic action等。PV表包含变量的基本属性，编号、描述、延时、锁存、数值、alarm触发时间等。
基于eclipse的用户开发界面。CSS中配置RDB数据库地址，以及用户名和密码，以正确访问数据库。
本发明的优点是：1、本发明使用开源软件EPICS，EPICS应用非常广泛，通过全世界各国的用户群体维护与发展。EPICS是分布式控制系统架构，基于客户端/服务器模型，服务端定义的标准变量都可以通过标准协议CA被客户端随意访问，特别适合多个控制角色的大型控制系统。
2、EPICS提供很多标准工具，降低了接口代码的编写工作，保障了接口的一致性，具有优秀的系统开放性及兼容性特点。
3、CSS是基于eclipse的插件系统工具包，用于监视和操作大型控制系统，作为开源软件，被广泛的应用与测试，用户可以自由添加插件，具有很强的兼容性与集成性特点。
4、alarm作为CSS的插件之一，其主要目的是帮助操作者在正确的时间采取正确的措施，实现对设备的报警显示与实时保护。
附图说明
图1 EAST极向场电源的alarm系统设计总体框图。
图2 EAST极向场电源alarm系统监视视图。
图3 EAST极向场电源失超故障响应图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，运行于Linux操作系统，基于EPICS进行设计，将alarm插件嵌入CSS5之中，实现对现场设备的状态监视，并在触发故障时给操作者指导意见或自动执行动作，实现对设备的保护；
通过EPICS数据库6定义所有记录与PV，EPICS IOC 1是EPCIS系统和硬件设备的接口，通过EPICS IOC 1设备驱动中将采集的物理信号转换为PV数值；所述alarm报警系统通过人工创建实现；编写alarm配置文件并导入关系数据库；所述客户端CSS5是用于查看报警的人机界面。
所述的alarm报警系统人工创建，包括alarm服务器2、关系数据库RDB 3、消息服务接口JMS 4与客户端CSS 5的安装与配置，所述的关系数据库RDB3用于存储alarm配置及数据，alarm服务器2从关系数据库RDB3中读取配置并监视变量变化，当alarm被触发或状态变化时，服务器通过消息服务接口JMS4通知CSS5，关系数据库RDB3中为报警系统创建数据库及访问该数据库的用户与密码，配置所需的各种表格。
编写alarm（报警）配置文件并导入关系数据库用于设置报警行为，包括PV表中的部分属性，以及Guidance（指导）、command（命令）、display（显示）与automatic action（自动动作）， PV（过程变量）表中的部分属性包括编号、描述、延时、锁存、数值、alarm触发时间，将变量设置为锁存表示当故障恢复后，由操作者点击确认，报警变量从表格中消失，Guidance是故障发生原因与解决办法的说明性描述，Command是EPCIS(实验物理和工业控制系统) 指令，设置PV置位或清零，Display打开当前故障相关的网页或者界面，Automaticaction是故障发生时自动执行的动作。
所述的CSS5 （控制系统工作台）是基于eclipse（一种基于JAVA的可扩展开发平台）的用户开发界面，CSS5中配置关系数据库RDB（关系数据库）数据库地址，以及用户名和密码，以正确访问数据库，打开alarm视图后选择与alarm服务端相同的根目录名字，alarm视图包括alarm panel7（报警总界面） ，alarm tree 8（报警树）与alarm table 9（报警表），alarm panel7显示总系统状态，alarm tree8以树形形式显示所有可能触发alarm的子系统以及PV的状态，alarm table9显示当前已经触发报警的PV状态，当点击acknowledge（确认）时PV从alarm table9移到acknowledge table（确认表），表示操作者已经确认该故障，当PV恢复正常时自动从acknowledge table中消失，当EAST（托卡马克装备）系统失超时，EPCIS IOC（输入输出控制器）程序读取信号并转换为对应PV，程序自动发送断开快速开关控制信号，以保护设备；alarm服务器检测到该故障，自动发送邮件给管理者，并通过JMS（JAVA消息服务）通知CSS更新PV状态；alarm视图中显示该PV报警，并自动弹出一个窗口提示操作者失超已经发生；操作者右击该PV查看故障发生的原因及解决办法；当报警消失后，操作者可右击该PV闭合快速开关，恢复系统。

Claims (4)

1.一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，其特征在于：运行于Linux操作系统，基于EPICS进行设计，将alarm插件嵌入CSS之中，实现对现场设备的状态监视，并在触发故障时给操作者指导意见或自动执行动作，实现对设备的保护；
通过EPICS数据库定义所有记录与PV，EPICS IOC 是EPCIS系统和硬件设备的接口，通过EPICS IOC 设备驱动中将采集的物理信号转换为PV数值；所述alarm报警系统通过人工创建实现；编写alarm配置文件并导入关系数据库；所述客户端CSS是用于查看报警的人机界面。
2.根据权利要求1所述的一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，其特征在于：所述的alarm报警系统人工创建，包括alarm服务器、关系数据库RDB 、消息服务接口JMS 与客户端CSS 的安装与配置，所述的关系数据库RDB用于存储alarm配置及数据，alarm服务器从关系数据库RDB中读取配置并监视变量变化，当alarm被触发或状态变化时，服务器通过消息服务接口JMS通知CSS，关系数据库RDB中为报警系统创建数据库及访问该数据库的用户与密码，配置所需的各种表格。
3.根据权利要求2所述的一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，其特征在于：编写alarm配置文件并导入关系数据库用于设置报警行为，包括PV表中的部分属性，以及Guidance、command、display与automatic action， PV表中的部分属性包括编号、描述、延时、锁存、数值、alarm触发时间，将变量设置为锁存表示当故障恢复后，由操作者点击确认，报警变量从表格中消失，Guidance是故障发生原因与解决办法的说明性描述，Command是EPCIS指令，设置PV置位或清零，Display打开当前故障相关的网页或者界面，Automaticaction是故障发生时自动执行的动作。
4.根据权利要求3所述的一种基于alarm插件的设备状态报警保护方法，其特征在于：所述的CSS 是基于eclipse的用户开发界面，CSS中配置关系数据库RDB数据库地址，以及用户名和密码，以正确访问数据库，打开alarm视图后选择与alarm服务端相同的根目录名字，alarm视图包括alarm panel ，alarm tree 与alarm table ，alarm panel显示总系统状态，alarm tree以树形形式显示所有可能触发alarm的子系统以及PV的状态，alarm table显示当前已经触发报警的PV状态，当点击acknowledge时PV从alarm table移到acknowledge table ，表示操作者已经确认该故障，当PV恢复正常时自动从acknowledgetable中消失，当EAST系统失超时，EPCIS IOC程序读取信号并转换为对应PV，程序自动发送断开快速开关控制信号，以保护设备；alarm服务器检测到该故障，自动发送邮件给管理者，并通过JMS通知CSS更新PV状态；alarm视图中显示该PV报警，并自动弹出一个窗口提示操作者失超已经发生；操作者右击该PV查看故障发生的原因及解决办法；当报警消失后，操作者可右击该PV闭合快速开关，恢复系统。
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