CN109725587A

CN109725587A - 一种基于人机界面的操作履历记录方法

Info

Publication number: CN109725587A
Application number: CN201711024925.XA
Authority: CN
Inventors: 柯思远; 李慧; 卫万勇
Original assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: CN109725587B

Abstract

本发明公开了一种基于人机界面的操作履历记录方法，包括数据采集网关、操作履历数据分析模块、HMI系统、数据存储模块，包括以下步骤：将所述数据采集网关部署在人机界面计算机或者HMI系统的CS服务器上；通过所述HMI系统生成CS服务器的通讯电文；操作履历数据分析记录模块通过原始套接字方式过滤出所有CS服务器的通讯电文；将CS服务器的通讯电文重新组包，转发至所述操作履历数据分析模块；操作履历数据分析模块根据电文类型进行分解，分析其中数据，保存入所述数据存储模块的关系型数据库；所述数据存储模块存储相应画面信息及画面操作。本发明使用网卡混杂模式对数据进行采集，不需要安装第三方软件。

Description

一种基于人机界面的操作履历记录方法

技术领域

本发明涉及自动化领域，尤其涉及到一种基于人机界面的操作履历记录方法，用于记录终端用户。

背景技术

在自动化系统领域，利用操作履历记录对生产管理过程进行管理和工艺回溯是一种比较常见的手段。但是通常是针对控制系统来进行定量分析，常用的手段是采用IBA进行分析，而对于人机界面的操作记录相对来说比较少，针对ABB的800XA系统的人机界面操作履历记录尚处于空白。

采用IBA软件进行操作履历记录存在如下局限性：IBA系统连接到控制网上直接进行数据采集，所采集到的数据是已经写入到PLC的数据，数据来源于哪台操作终端，数据处理的中间的过程无法被定位。IBA系统可以实时高效的采集数据，故障发生后，借助IBA提供的的工具软件IBA-Analysis进行曲线分析，为故障的分析和判断提供信息，但IBA按数据采集点数定价，用户受制于价格，不会把所有需要跟踪的信号点配置进去。通常故障发生后，可能对应操作的数据点没有被加入进来，导致无法跟踪，因此，用IBA分析操作履历，需要带有预见性。

现在也有通过设置OPC数据采集的方式获取操作履历的方法，同IBA方式类似，存在如下缺点：

受限于不同厂家实现的OPC标准和OPC SERVER实现方法，所需要的人机界面数据来源不一定能够在OPC SERVER上配置，配置的话也存在工作量大的问题，即使实现了配置，也存在无法定位于哪一台计算机，有的厂家的OPC Server仅提供与PLC的数据部分，这样同IBA存在的问题类似。

不考虑溯源问题，OPC存在数据采集的周期问题，不仅取决于数据客户端的采集周期问题，即使客户端采用回调模式，也需要考虑到OPC SERVER端数据采集的周期问题。笔者按ABB的800XA系统文档中对应的OPC标准实现了一个回调客户端，将800XA系统中的OPC服务端采集周期调到最低，也无法捕获所有操作。如果需要能够准确采集，需要在程序中将对应的数据点采用延时。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于人机界面的操作履历记录方法，通过将网卡置于混杂模式的方法，将人机界面与服务器的交互数据获取后，发送至履历服务器,履历服务器根据电文内容，记录下用户的操作界面名称、界面显示元素，再将用户操作信息与操作界面对应，确定操作履历，含操作来源、操作内容、操作时间其中操作来源包括IP地址，操作内容包括操作画面和操作数据值。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种基于人机界面的操作履历记录方法，包括数据采集网关、操作履历数据分析模块、HMI系统、数据存储模块，其特征在于，包括以下步骤：

将所述数据采集网关部署在人机界面计算机或者HMI系统的CS服务器上；

通过所述HMI系统生成CS服务器的通讯电文；

操作履历数据分析记录模块通过原始套接字方式过滤出所有CS服务器的通讯电文；

将CS服务器的通讯电文重新组包，转发至所述操作履历数据分析模块；

操作履历数据分析模块根据电文类型进行分解，分析其中数据，保存入所述数据存储模块的关系型数据库；

所述数据存储模块存储相应画面信息及画面操作。

上述技术方案中，所述HMI系统包括HMI客户端、AS服务器、CS服务器，所述AS服务器为画面服务器，CS服务器为数据及通讯服务器，所述CS服务器的通讯电文是通过以下方式生成的：

打开一个跟踪画面或者修改画面，HMI客户端通过电文组织方式将CLSID编号发送至AS服务器；

AS服务器在接收到来自HMI客户端的CLSID模块请求后，向HMI客户端发送CLSID模块对应的模块类型，输入输出管脚；

HMI客户端在接收到CLSID模块的类型、管脚后，组织出CLSID模块对应的所有变量，然后将画面所有模块对应对的所有变量进行编号，组合成电文包，发送给CS服务器；

CS服务器接收到这些变量和变量编号后，与PLC进行通讯，生成一个服务器编号，所述服务器编号将作为CS服务器与HMI客户端对应的变量的标识；

在该画面周期内，如果检测到有画面对应的变量发生变化，CS服务器则向该HMI客户端发送画面的数据刷新电文；

当用户在画面上修改值后，HMI客户端将向CS服务器发送画面修改电文，如果CS服务器确认修改成功，则向HMI客户端发送回电文。

上述技术方案中，所述数据刷新电文包括服务器编号、数据值、数据类型。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明对操作履历的采集，只需要在网络上某一计算机上安装一个网关软件，不需要在系统的服务器上进行任何配置，也不与CS、DS、AS任一台服务器进行通讯，对服务器的性能无任何影响，对在线的HMI和控制系统也无影响。

数据采集网关和履历数据分析模块及数据库可以放在同一台计算机上，也可以分别放在不同计算机上，配置安装灵活。

采集方法先进准确，采用了直接跟踪电文的方式来判定操作，不仅具备准确性的优点，还有快速性的特点，只要用户产生了操作，无论修改成功，均可以在线捕捉到。

操作履历信息全面，本方法可以确定操作来源、操作名称、操作时间、操作值、操作类型等全面信息，全面包括了操作履历所必需的各要素。

检索方便，本方法能够方便的根据来源、名称、时间来查询各种操作信息，能够根据这些信息，快速的还原故障发生时情景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的HMI系统的运行场景示意图；

图2为本发明的CLSID的示意图；

图3为本发明的系统功能架构图；

图4为本发明的电文发送示意图；

图5为本发明的电文数据关系图；

图6为本发明的数据记录示意图；

图7为本发明的应用实例架构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明的一种基于人机界面的操作履历记录方法，包括数据采集网关、操作履历数据分析模块、HMI系统、数据存储模块，包括以下步骤：

通过所述HMI系统生成CS服务器的通讯电文；

所述数据存储模块存储相应画面信息及画面操作。

图1为本发明的HMI系统的运行场景示意图，如图所示，本发明的HMI系统包括HMI客户端、AS服务器、CS服务器，所述AS服务器为画面服务器，CS服务器为数据及通讯服务器，所述CS服务器的通讯电文是通过以下方式生成的：

打开一个跟踪画面或者修改画面，HMI客户端通过电文组织方式将CLSID编号发送至AS服务器，每个模块单元，都有一个32位的CLSID编号，该编号为唯一，其中CLSID如图2所示；

数据刷新电文包括服务器编号、数据值、数据类型。

本软件的数据采集网关无论部署在哪里，只要能够处于Client/Server网络内即可，操作履历数据分析模块和关系型数据库可以部署在其它网络内，只要操作履历软件能够够与网关软件进行通讯。

操作履历数据分析模块通过对数据采集网关分组转发HMI与CS的电文进行归类分析，根据数据关联，存储入数据库，再将之前用户配置的界面变量与操作数据进行关联，获取操作记录，当操作成功，CS服务器返回操作后修改的数据。本发明系统功能架构图如图3所示。

本发明的数据采集网关是为获取CS服务器与HMI客户端通讯电文而开发的一套网络监听转发工具。数据采集网关需要配置在Client/Server网上，由于画面操作不直接参与控制，而是通过CS服务器间接控制，因此不影响控制系统的正常运行。

本发明直接采用API函数，没有采用第三方开发包，降低软件的部署及配置难度。

HMI客户端向CS服务器的通讯方向有两种电文：1、打开画面后，向CS服务器发送的序号和变量名称，以后简称为A电文。2、修改画面后，向CS服务器发出的修改电文，以后简称为B电文。CS向HMI的通讯电文有两种：1、向HMI发送的序号和服务器端编号，对上面1类电文的回复，以后简称为C电文。2、画面对应的变量被修改后(其它HMI操作或内部状态变化)，向客户端HMI发送的修改电文，以后简称为D电文。这几类电文都有自己的数据电文分隔头，其中HMI向CS发送的第二种和CS向HMI发送的第二种为同一种。

数据采集网关简单的获取此四种电文，其中HMI客户端向CS服务器发送的电文A与CS向与CS向HMI的电文D都是超大字节电文，几十倍于MTU，由于网关软件同时监控多个HMI客户端,因此，因此，数据采集网关向履历服务器发送的电文不仅需要进行标记，还需要进行缓存及发送控制，如图4所示。

操作履历数据分析模块主要功能为：对网关软件发送过来的电文进行分析，解析出相应的操作履历，结合用户配置的画面信息，IP地址信息，生成操作履历记录。

电文A为超大电文，在HMI某画面打开时，根据CLSID向AS服务器请求，AS将该CLSID下对应的所有变量名称发送到HMI，HMI根据这些变量发送电文A，电文A内包括了该画面CLSID,电文总长度，变量名称，变量长度，变量，变量编号信息。记录软件将该电文按对应一一保存，除了变量编号，不同终端HMI，不同时刻打开同一画面，该电文数据不同的仅为编号。

将A电文对应的数据保存入数据库中，在系统初次投用时，用户可以根据画面CLSID、画面变量模块，编辑对应的画面名称，画面变量名称描述。

B电文为CS服务器对HMI的应答，为画面端变量编号和服务端编号的一一对应，将该对应保存入关系型数据库。凡HMI进行的操作，或者画面刷新，使用的变量编号均为服务器端编号。

C电文在HMI发送修改时向CS服务器发送，包括，电文长度，电文头，变量编号，变量数据类型，变量值。

D电文在画面变量发生变更时，向各HMI发送的刷新变量值，电文结构与C相同，在同一HMI上，可以作为修改成功的应答电文来处理。

当用户进行操作，对HMI上数据进行修改或者按按钮时，将产生上文中的C电文。来源IP即操作来源，和我们预设的HMI终端名称绑定，我们就可以产生操作来源。

根据编号，我们可以从存储的第二类电文信息中检索到当初HMI向CS服务器发送的客户端编号，根据客户端编号，再在第一类电文信息中检索到ITEM名称，根据ITtem名称，我们可以预先设定Item名称和操作画面操作名称的对应。这样我们就可以获得操作名称。

由此，可以形成一条完成的操作履历记录，包括操作时间、地点、操作画面及操作名称、操作的数据名称、数据类型、值，如图5所示。

操作履历人机界面提供一个配置HMI系统的画面全局变量与实际画面的对应，配置操作变量与操作名称的对应。可根据时间区段、操作来源、操作名称来查询操作记录，其中操作来源将IP地址与HMI终端名称绑定，操作名称将操作变量与实际操作名称进行配置数据记录如图6。

本发明的应用实例架构如图7所示，本发明应用在需要获取系统操作履历数据的场景中，IP与终端可以事先进行配置，操作名称与数据名称的结合可以事先根据A电文结果进行配置。在此实例中，新增了一台服务器，安装了网关、数据库、履历分析记录模块。其中，PLC为ABB的AB800服务器，有一台AS，两台CS，一台DS。操作履历采集服务器：在此实例中部署网关软件、操作履历分析软件、人机界面、数据库的服务器为HP GL580 G5，服务器中安装了ORALCE数据库。操作履历的人机界面供用户监控、查询操作履历，部署在新增服务器上。

该实例的使用此步骤为：

A、运行网关，网关会提示与履历服务器连接状态。

B、打开操作履历记录模块

C、打开人机界面-〉画面配置，配置采集到的画面全局变量与实际画面名称对应关系，该配置为一次性配置，同一画面只需要配置一次，以后无需再次配置。

D、打开人机界面-〉操作配置，配置采集到的画面变量与实际操作名称对应关系，该配置为一次性配置，同一画面中的操作变量只需要配置一次，以后无需再次配置。

E、打开人机界面-〉操作站配置，将IP地址与实际物理操作站名称进行对应

F、在人机界面上即可监视操作履历，如C、D、E三步没有做，也可查询到操作履历，则操作来源显示为IP地址，操作名称不会显示，可显示操作变量名称来判断，画面名称不会显示，操作时间和操作值、数据类型不受影响。

使用本发明，用户对在操作履历记录系统上对人机界面计算机、画面名称进行简单的分组定义后，部署好数据采集网关后，通过操作履历记录系统可以实时监控现场所有人机界面的操作，包括人机界面计算机IP地址/名称、画面名称、操作的目标名称、操作值、时间，也可以进行历史数据查询。

在安装必要的通讯网关后，将用户打开的画面名称、画面显示数据、用户操作数据转发到操作履历记录服务器，经过分析，存入关系型数据库，为生产管理人员，工艺分析人员提供管理及数据分析依据。本发明使用网卡混杂模式对数据进行采集，不需要安装第三方软件。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种基于人机界面的操作履历记录方法，包括数据采集网关、操作履历数据分析模块、HMI系统、数据存储模块，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述HMI系统生成CS服务器的通讯电文；

所述数据存储模块存储相应画面信息及画面操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于人机界面的操作履历记录方法，其特征在于：所述HMI系统包括HMI客户端、AS服务器、CS服务器，所述AS服务器为画面服务器，CS服务器为数据及通讯服务器，所述CS服务器的通讯电文是通过以下方式生成的：

3.根据权利要求2所述的一种基于人机界面的操作履历记录方法，其特征在于：所述数据刷新电文包括服务器编号、数据值、数据类型。