CN108255646B - 一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法本发明公开了一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，应用在工业控制及物联网远程监控系统中，其特征在通过监测现场计算机(工控机)运行状况，实时监测工控机中应用程序的运行状态，一旦工控机或者工控应用程序发生死机或者异常崩溃情况，通过远程监控软件及嵌入式设备实现工控机的复位或者重启操作，从而实现对工控机的自动监控和自动恢复，减少由于人工监控的人力浪费和懈怠造成的事故，为工控系统正常稳定的工作提供了保障。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化在线监测领域，尤其涉及一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法。
背景技术
工控机(Industrial Personal Computer，IPC)即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工业控制软件系统主要包括系统软件、工控应用软件和应用软件开发环境等三大部分。其中工控应用软件(工控应用程序)主要是根据用户工业控制和管理的需求而生成的，因此具有专用性。
工控机由于应用行业极为广泛，在诸如无人值守、监控安防、工矿厂房、军事等一些特殊应用领域，对其可靠性有着苛刻要求。在长期使用过程中，工控应用程序和操作系统随着运行时间增加，不可避免的会出现各种问题，最严重时甚至会出现系统死机，造成工作停止，重要数据丢失，从而可能导致严重的经济损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法。该方法兼顾了工控应用程序和工控机的共同状态，采用心跳检测的方法监测工控应用程序的运行状态，采用物联网远程监控系统监测工控机的运行状态，当工控应用程序发生异常崩溃状况立即结束该进程并重新启动该程序，当工控机发生死机状况时立即接通重置开关进行复位，工控应用程序设置开机自启，从而使系统恢复正常的工作状态。
本发明是通过这样的技术方案实现的：一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，其特征在于，该系统包括含有工控应用程序、附加程序(用于启动批处理文件)、批处理文件、网口、重置开关RST的工控机，含有CPU、定时器、继电器、温度传感器、网口的嵌入式工控程序监测系统，以及远程监控系统。嵌入式工控程序监测系统通过网络和继电器电路与工控机相连，远程监控系统通过网络与工控机和嵌入式工控程序监测系统相连。
本发明所述的一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，其特征在于，该实现方法有如下步骤：
步骤1，启动所述的嵌入式工控程序监测系统，其作为心跳检测的服务器端和工控机复位执行端，长期保持开机状态。
步骤2，启动所述被监控工控机，将所述工控应用程序和所述附加程序均设置为开机自启，分别作为客户端1和客户端2，分配不同的端口。所述工控应用程序执行自身相应功能，同时，通过网口(基于TCP/IP网络)定时发送心跳包给所述嵌入式工控程序监测系统；其中，所述工控机包括工控机阵列。
步骤3，所述嵌入式工控程序监测系统实时接收所述工控应用程序的心跳包，并根据是否接收到心跳包来判断所述工控应用程序或工控机状态是否正常，达到心跳检测目的。
步骤4，所述物联网远程监控系统实时获取监控数据，远程监控工控机和工控应用程序的运行状态，当监测到工控机死机或工控应用程序异常崩溃，则进行系统自恢复。
本发明的有益技术效果为：本发明基于嵌入式监测和在线监测技术实现，技术成熟可靠，简单合理，可操作性强，监测器采用嵌入式工控程序监测系统和物联网远程监控系统相结合的方式，一套系统可集中监测多个工控机，外围电路简单，硬件成本较低。采用本发明可实时监测工控应用程序和工控机工作状态。工控应用程序异常崩溃后可自动重启程序，工控机死机后可自动复位工控机，恢复工控机应用程序正常工作，提高了工业控制的可靠性，避免由于死机导致工作停止，造成重大经济损失，具有非常重要的使用价值和现实意义。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的场景模拟图。
图2为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的系统结构图。
图3为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的系统流程图，其中，包含主程序流程图和子程序流程图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图进行详细描述：
图1为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的场景模拟图，图2为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的系统结构图。包括以下系统：工控机；嵌入式工控程序监测系统；物联网远程监控系统。嵌入式工控程序监测系统通过网络和继电器电路与工控机相连，远程监控系统通过网络与工控机和嵌入式工控程序监测系统相连，其中，工控机为工控机阵列，嵌入式工控程序监测系统中的继电器同为继电器阵列，环境温度传感器置于嵌入式工控程序监测系统内，工控机机内温度传感器置于每台工控机内。整个系统运行的过程为：
1)首先将嵌入式工控程序监测系统启动，长期保持开机状态；
2)然后将工控机开机，工控应用程序和附加程序均开机自启，工控应用程序自启后自动与嵌入式工控程序监测系统建立心跳检测连接，开始检测心跳；
3)物联网远程监控系统启动，远程获取工控机的性能数据和嵌入式工控程序监测系统检测到的温度等数据，决策出工控机的健康状况；
4)当决策出工控机即将处于死机状态，远程监控系统发出指令对工控机实行复位操作；
5)当嵌入式工控程序监测系统检测到工控应用程序心跳异常，首先通过物联网远程监控系统Ping工控机IP检测是否通信故障，通信故障则提醒工作人员维修，反之则判断为工控应用程序故障，重启工控应用程序。
图3为本发明所述基于心跳检测的工控机应用程序故障系统恢复的方法的系统流程图，具体实现步骤如下：
步骤1，嵌入式工控程序监测系统(从机)对工控机(主机)进行心跳检测，方法具体如下：
心跳检测是在服务端保存下来所有客户端的状态信息，然后等待客户端定时来访问服务器端，更新自己的当前状态，如果客户端超过指定的时间没有来更新状态，则认为客户端已经宕机或者其状态异常。心跳检测充分利用TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)本身的可靠性机制来发送心跳包。
本发明中主机工控应用程序作为客户端1，从机作为服务器端，当客户端1连接上服务器端，首先给服务器端发送一个工控应用程序成功启动指令，在能接收到控制对象的数据的前提下，客户端1每隔一段时间向服务器发送一次心跳包，服务器端维护一个在线用户字典，服务器每接收到一次包，字典数据的值更新一次，表明工控应用程序运行正常，继续检测；一旦服务端超过规定时间没有接收到客户端1发来的包，字典数据将会递增加一，当字典数据的值累计大于等于n(以5为例)，则视为客户端1掉线，此时停止发送心跳包，等待整个系统的处理。
步骤2，整个系统对掉线的客户端进行处理的方法具体如下：
首先判断系统通信：当所述嵌入式工控程序监测系统接收不到心跳包超过规定次数n次(以5次为例)，便通过网络给物联网远程监控系统发送一个标志信号，远程监控系统接收到标志信号后立即Ping所述工控机通信地址IP，Ping通即为工控应用程序异常崩溃，Ping不通则提示通信问题需要维修。而当所述工控应用程序异常崩溃时，所述嵌入式工控程序监测系统通过TCP协议给工控机附加程序(客户端2)发送重启指令，所述附加程序启动批处理文件终止工控应用程序进程并重新启动。其中Ping(Packet Internet Groper)，因特网包探索器，是Windows、Unix和Linux系统下的一个命令，用于测试网络连接量的程序。
步骤3，远程监控的具体过程如下：
远程监控系统通过Windows管理规范(Windows Management Instrumentation，简称WMI)协议远程登录到所述工控机上，在Windows下通过调用系统的应用程序编程接口(Application Programming Interface,简称API)实时获取工控机性能数据；通过网口实时获取嵌入式工控程序监测系统中的传感器采集到的环境参数。其中，所述工控机性能数据包括CPU温度、CPU占用率、内存占用率、网络数据流、硬盘占用率等，所述工控机的环境参数包括工控机环境温度和机内温度等。
Claims (4)
1.一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，系统包括被监控工控机系统、嵌入式工控机监测系统和物联网远程监控系统三部分；其中，被监控工控机系统至少包含工控应用程序、附加程序、批处理文件、网口和重置开关RST，附加程序用于启动批处理文件；嵌入式工控程序监测系统包含CPU、定时器、继电器、温度传感器和网口，以及远程监控系统主要包含监控应用程序；
包括如下步骤进行：
步骤1，启动所述的嵌入式工控程序监测系统，其作为心跳检测的服务器端和工控机复位执行端，长期保持开机状态；
步骤2，启动所述被监控工控机，将所述工控应用程序和所述附加程序均设置为开机自启，分别作为客户端1和客户端2，分配不同的端口；所述工控应用程序执行自身相应功能，同时，通过网口定时发送心跳包给所述嵌入式工控程序监测系统，网口基于TCP/IP网络；其中，所述工控机包括工控机阵列；
步骤3，所述嵌入式工控程序监测系统实时接收所述工控应用程序的心跳包，并根据是否接收到心跳包来判断所述工控应用程序或工控机状态是否正常，达到心跳检测目的；
步骤4，所述物联网远程监控系统实时获取监控数据，远程监控工控机和工控应用程序的运行状态，当监测到工控机死机或工控应用程序异常崩溃，则进行系统自恢复；
所述步骤2-3心跳检测的具体方法如下：
所述心跳信号为工控应用程序与嵌入式工控程序监测系统之间的TCP握手协议，工控应用程序为客户端，嵌入式工控程序监测系统为服务器端，具体如下：客户端1连接上服务器端，服务器端维护一个在线用户字典，客户端1每隔一段时间向服务器端发送一次心跳包；服务器端每接收到一次心跳包，字典数据的值更新一次，表明工控应用程序运行正常；服务器端设置超时定时器，一旦服务器端超过规定时间没有接收到客户端发来的心跳包，字典数据将会递增，当字典数据的值累计大于等于n，则视为客户端1掉线，工控应用程序运行异常；其中，所述心跳包就是在客户端和服务器间定时通知对方自己状态的一个自己定义的命令字，按照一定的时间间隔发送，类似于心跳。
2.根据权利要求1所述的一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，其特征在于，所述步骤4远程监控的具体方法如下：
远程监控系统通过Windows管理规范WMI协议远程登录到所述工控机上，在Windows下通过调用系统的应用程序编程接口API实时获取工控机性能数据；通过网口实时获取嵌入式工控程序监测系统中的传感器采集到的环境参数；其中，所述工控机性能数据包括CPU温度、CPU占用率、内存占用率、网络数据流和硬盘占用率，所述工控机的环境参数包括工控机环境温度和机内温度。
3.根据权利要求1所述的一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，其特征在于，所述步骤4自恢复方法如下：
当检测到工控机死机，则发送复位指令到嵌入式工控程序监测系统，所述嵌入式工控程序监测系统对故障工控机执行复位操作，即自动重置开关RST，重启工控机；当所述嵌入式工控程序监测系统接收不到心跳包超过n次，首先检查整个系统内通信是否中断，如果通信中断，则远程监控系统提示人工维护，否则判断所述工控应用程序意外崩溃所致，重启被监测的工控应用程序。
4.根据权利要求2所述的一种基于心跳检测的工控应用程序故障自恢复的方法，其特征在于，所述工控应用程序重启的具体方法如下：
首先判断系统通信：当所述嵌入式工控程序监测系统接收不到心跳包超过n次，便通过网络给远程监控系统发送一个标志信号，远程监控系统接收到标志信号后立即Ping所述工控机通信地址IP，Ping通即为工控应用程序异常崩溃，Ping不通则提示通信问题需要维修；而当所述工控应用程序异常崩溃时，所述嵌入式工控程序监测系统通过TCP协议给工控机附加程序发送重启指令，工控机附加程序为客户端2，所述附加程序启动批处理文件终止工控应用程序进程并重新启动；其中Ping，因特网包探索器，是Windows、Unix和Linux系统下的一个命令，用于测试网络连接量的程序。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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