CN113421355A - 一种工业现场短距离数据传输系统及巡检方法 - Google Patents
一种工业现场短距离数据传输系统及巡检方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种工业现场短距离数据传输系统及巡检方法,传输系统中,工业互联网服务平台用于存储巡检数据和身份ID信息;I/O数据采集卡用于采集工业现场仪表的实时数据并将该实时数据及I/O数据采集卡的诊断信息上传给控制器;控制器用于生成事件记录、对实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器的诊断信息进行处理并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台;NFC移动终端用于采集控制器中的诊断信息、事件记录和NFC芯片中的时间记录,并发送至工业互联网服务平台;智能终端设备用于读取工业互联网服务平台的信息,查询任意节点的控制器的诊断信息和事件记录,还用于将智能终端设备的身份ID信息上传至工业互联网服务平台。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域,具体涉及一种工业现场短距离数据传输系统及巡检方法。
背景技术
目前,工业控制系统的诊断信息只有通过组播上送,在故障诊断软件或者系统报警界面上显示。当人员不在操作站旁边或者网络故障时,尤其是现场机柜间巡检、或者网络故障后排查控制器的问题等情况下,不能很方便的获取控制器的诊断信息。尤其当控制系统出现异常,工业互联网服务平台已无法获取控制系统历史操作记录以及异常发生的原因。
申请号为CN201310189405X的中国专利公开了一种基于NFC移动终端的巡检系统及巡检方法。但是,该技术方案所述的方法并未运用于工业现场,同时在控制系统异常情况下的诊断情况并未支持。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足,提供了一种工业现场短距离数据传输系统及巡检方法。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
一种工业现场短距离数据传输系统,至少包括控制系统、工业互联网服务平台、NFC移动终端和智能终端设备,所述控制系统至少包括I/O数据采集卡和控制器;
所述工业互联网服务平台至少用于存储巡检数据和身份ID信息;
所述I/O数据采集卡至少用于采集工业现场仪表的实时数据并将该所述实时数据以及I/O数据采集卡自身的诊断信息上传给控制器;
所述控制器内部至少设有CPU、NFC芯片和NFC天线,所述控制器与I/O数据采集卡双向连接,至少用于生成事件记录,对I/O数据采集卡采集的实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台,同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片内;
所述NFC移动终端与控制器和工业互联网服务平台均为双向通信连接,至少用于采集控制器中的诊断信息、事件记录和NFC芯片中的时间记录,并通过无线网络发送至工业互联网服务平台;
所述智能终端设备至少用于读取工业互联网服务平台的信息,查询任意节点的控制器的诊断信息和事件记录,还用于将智能终端设备的身份ID信息上传至工业互联网服务平台。
进一步地,事件记录的生成至少根据控制器与I/O数据采集卡的通讯状态、I/O数据采集卡的诊断信息以及控制器的诊断信息而生成。
进一步地,所述NFC移动终端上安装有客户端APP,所述客户端APP用于巡检人员登录时进行登录身份验证。
进一步地,所述NFC移动终端为具有NFC功能的智能手机或平板电脑。
进一步地,所述智能终端设备包括移动终端和/或电脑终端,所述移动终端上安装有用户APP,电脑终端上安装有云端数据软件。
进一步地,所述用户APP用于巡检人员登录移动终端时进行身份ID信息识别,所述云端数据软件用于巡检人员登录电脑终端时进行身份ID信息识别。
进一步地,所述控制器与工业互联网服务平台之间为无线或有线网络连接,所述NFC移动终端与控制器之间为无线通信近场连接,所述NFC移动终端与工业互联网服务平台之间以及移动终端与工业互联网服务平台之间通过均为无线网络连接,所述电脑终端与工业互联网服务平台之间为有线网络连接。
进一步地,所述NFC芯片内设有存储单元,该存储单元至少用于存储诊断信息和事件记录,还用于存储和上传控制器的过程状态参数、异常报警事件、出厂信息。
本发明还公开了一种上述所述的工业现场短距离数据传输系统的巡检方法,至少包括如下步骤:
S1、所述I/O数据采集卡采集工业现场仪表的实时数据,然后将该所述实时数据以及I/O数据采集卡自身的诊断信息上传至控制器中;
S2、所述控制器生成事件记录、对步骤S1采集的实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理,并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台,同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片内;
S3、当控制器的CPU发生异常导致控制器无法正常运行时,所述NFC移动终端靠近控制器的NFC天线进行扫描,获取控制器中存储的诊断信息和事件记录并上传至工业互联网服务平台;
S4、管理人员通过智能终端设备查看并获取工业互联网服务平台内存储的巡检数据。
进一步地,步骤S1之前还包括S0,所述S0具体包括:通过上位机中的组态软件配置I/O数据采集卡模块及通道信息,通过控制器下载至I/O数据采集卡中。
本发明的有益效果是:
本发明通过NFC移动终端读取带有NFC功能的控制器中的相关监控巡检数据,并以电子数据的形式将巡检数据上传至工业互联网服务云平台,管理人员可以通过工业互联网服务云平台、智能终端设备快速查看并获取巡检数据;此外,由于读取的电子巡检数据存储于带有数据加密的工业互联网服务云平台,数据无法被随意修改,安全可靠,同时提高了巡检过程的数据化水平,巡检过程高效科学且可被溯源,方便管理人员对巡检工作的跟踪监督。
1、本发明是利用近场通讯手段对控制器进行状态监测、故障诊断、报警记录查阅和出厂信息读取,从而达到现场操作人员对控制器进行无线、实时巡检的目的。
2、当控制器中的CPU发生异常导致控制器无法正常运行时,但由于NFC芯片中的存储单元内记录了历史诊断信息和事件记录,在供电状态下,NFC并没有断电,NFC芯片依旧可以正常工作,通过NFC移动终端可以扫描读取NFC芯片中存储单元内的历史诊断信息和事件记录,以辅助排查控制器的异常原因。
3、低功耗:当无数据通信时,可以实现零功耗待机模式。
4、便携灵活:使用移动终端设备获取数据,不受环境配置的干扰。
5、NFC芯片自动在数据通信过程中加上CRC校验码,保证数据传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的工业现场短距离数据传输系统的原理框图。
具体实施方式
为了便于本领域人员更好的理解本发明,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明,下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
实施例1、
本实施例所述的一种工业现场短距离数据传输系统,如图1所示,至少包括控制系统、工业互联网服务平台1、NFC移动终端4和智能终端设备5;所述控制系统至少包括I/O数据采集卡2和控制器3,还包括工业现场仪表6和设置于上位机中的组态软件7,所述组态软件由用户配置I/O数据采集卡模块及通道信息,通过控制器3下载至I/O数据采集卡2中。
具体地,所述工业互联网服务平台1至少用于存储巡检数据和身份ID信息。
所述I/O数据采集卡2至少用于采集各个工业现场仪表6的实时数据并将该所述实时数据以及I/O数据采集卡自身的诊断信息上传给控制器3。
所述控制器3内部至少设有CPU 31、NFC芯片32和NFC天线33,所述NFC芯片32内设有存储单元EEPROM,该存储单元至少用于存储诊断信息和事件记录,还用于存储和上传控制器的过程状态参数、异常报警事件、出厂信息;NFC芯片32内还设有FIFO通道,所述FIFO通道用于支持实时数据的上传。所述控制器3与I/O数据采集卡2双向连接,至少用于根据控制器3与I/O数据采集卡2的通讯状态、I/O数据采集卡2的诊断信息以及控制器3的诊断信息生成事件记录,对I/O数据采集卡2采集的实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台1,同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片32内的存储单元EEPROM内,由于存储单元EEPROM的大小有限,一般只存储一些比较关键的诊断信息和事件记录。其中,控制器3对I/O数据采集卡2采集的实时数据进行处理至少包括码值转换、数据大小端转换和信号滤波等。
本实施例中,所述控制器3与工业互联网服务平台1之间为无线或有线网络连接均可,在控制器3正常运行状态下,一般是通过控制器3直接将采集到的实时数据通过无线或有线网络上传至工业互联网服务平台1;所述NFC移动终端4与控制器3和工业互联网服务平台1均为双向通信连接,具体是,所述NFC移动终端4与控制器3之间为无线通信近场连接,当NFC移动终端4靠近控制器3的NFC天线33时就能获取NFC芯片32中存储的数据信息,NFC芯片32自动在数据通信过程中加上CRC校验码,保证数据传输的可靠性;NFC移动终端4与工业互联网服务平台1之间为无线网络连接;所述NFC移动终端4至少用于采集控制器3中的诊断信息、事件记录和NFC芯片32中的时间记录,并通过无线网络发送至工业互联网服务平台1,此外,NFC移动终端4也可以读取工业互联网服务平台1中的巡检数据。本实施例中,所述NFC移动终端4上安装有客户端APP 41,所述客户端APP用于巡检人员登录时进行登录身份验证。本实施例优选,所述NFC移动终端4为具有NFC功能的智能手机或平板电脑。
所述智能终端设备5至少用于读取工业互联网服务平台1的信息,查询任意节点的控制器的诊断信息和事件记录,还用于将智能终端设备的身份ID信息上传至工业互联网服务平台1。所述智能终端设备5包括移动终端51和/或电脑终端52,为了确保管理人员通过手机和电脑均能获取工业互联网服务平台1内存储的巡检数据,本实施例所述智能终端设备5既包括移动终端51,也包括电脑终端52,其中,所述移动终端51上安装有用户APP 511,电脑终端52上安装有云端数据软件521,所述用户APP 511用于巡检人员登录移动终端51时进行身份ID信息识别,所述云端数据软件521用于巡检人员登录电脑终端52时进行身份ID信息识别。本实施例中,所述移动终端51与工业互联网服务平台1之间通过均为无线网络连接,所述电脑终端52与工业互联网服务平台1之间为有线网络连接。
进一步地,所述的无线网络为2G、3G、4G、5G或WIFI中的至少一种,本实施例中,优选所述无线网络采用5G或WIFI。
实施例2、
基于实施例1所述的工业现场短距离数据传输系统的巡检方法,至少包括如下步骤:
S0、通过上位机中的组态软件7配置I/O数据采集卡模块及通道信息,通过控制器3下载至I/O数据采集卡2中,其中,配置的信息至少包括:设置I/O数据采集卡的输出范围、上下限阈值、是否进行信号处理(比如是否进行滤波)等。
S1、所述I/O数据采集卡2采集工业现场仪表6的实时数据,然后上传至控制器3中。
S2、所述控制器3根据控制器3与I/O数据采集卡2的通讯状态、I/O数据采集卡2的诊断信息以及控制器3的诊断信息生成事件记录,对步骤S1采集的实时数据进行处理,对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理,并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台1,同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片32内的存储单元EEPROM内。
S3、当控制器的CPU 31发生异常导致控制器无法正常运行时,那么控制器与工业互联网服务平台1也无法建立连接,但NFC芯片32中的存储单元内记录了历史诊断信息和事件记录,在供电状态下,NFC并没有断电,NFC芯片32依旧可以正常工作,这时,巡检人员登录所述客户端APP 41,验证身份后,所述NFC移动终端4靠近控制器的NFC天线33进行扫描,获取控制器3中存储的诊断信息和事件记录,不仅可以辅助排查控制器的异常原因,同时还可以将控制器3中存储的诊断信息和事件记录上传至工业互联网服务平台1,确保控制器3中获取的诊断信息和事件记录等巡检数据都能上传至工业互联网服务平台1内。
S4、管理人员通过智能终端设备5查看并获取工业互联网服务平台1内存储的巡检数据,在管理人员登录智能终端设备5时,即管理人员登录移动终端51或电脑终端52时,用户APP 511对移动终端51发来的身份ID与预设的身份ID进行验证,云端数据软件521对电脑终端52发来的身份ID与预设的身份ID进行验证,验证匹配通过之后,将验证的身份ID信息也上传至工业互联网服务平台1。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式,本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进,这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种工业现场短距离数据传输系统,其特征在于,至少包括控制系统、工业互联网服务平台(1)、NFC移动终端(4)和智能终端设备(5),所述控制系统至少包括I/O数据采集卡(2)和控制器(3);
所述工业互联网服务平台(1)至少用于存储巡检数据和身份ID信息;
所述I/O数据采集卡(2)至少用于采集工业现场仪表的实时数据并将该所述实时数据以及I/O数据采集卡自身的诊断信息上传给控制器(3);
所述控制器(3)内部至少设有CPU(31)、NFC芯片(32)和NFC天线(33),所述控制器与I/O数据采集卡(2)双向连接,至少用于生成事件记录,对I/O数据采集卡采集的实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台(1),同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片内;
所述NFC移动终端(4)与控制器(3)和工业互联网服务平台(1)均为双向通信连接,至少用于采集控制器(3)中的诊断信息、事件记录和NFC芯片中的时间记录,并通过无线网络发送至工业互联网服务平台(1);
所述智能终端设备(5)至少用于读取工业互联网服务平台(1)的信息,查询任意节点的控制器的诊断信息和事件记录,还用于将智能终端设备的身份ID信息上传至工业互联网服务平台(1)。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,事件记录的生成至少根据控制器(3)与I/O数据采集卡(2)的通讯状态、I/O数据采集卡(2)的诊断信息以及控制器(3)的诊断信息而生成。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述NFC移动终端(4)上安装有客户端APP(41),所述客户端APP用于巡检人员登录时进行登录身份验证。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述NFC移动终端(4)为具有NFC功能的智能手机或平板电脑。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述智能终端设备(5)包括移动终端(51)和/或电脑终端(52),所述移动终端(51)上安装有用户APP(511),电脑终端(52)上安装有云端数据软件(521)。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述用户APP(511)用于巡检人员登录移动终端(51)时进行身份ID信息识别,所述云端数据软件(521)用于巡检人员登录电脑终端(52)时进行身份ID信息识别。
7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述控制器(3)与工业互联网服务平台(1)之间为无线或有线网络连接,所述NFC移动终端(4)与控制器(3)之间为无线通信近场连接,所述NFC移动终端(4)与工业互联网服务平台(1)之间以及移动终端(51)与工业互联网服务平台(1)之间通过均为无线网络连接,所述电脑终端(52)与工业互联网服务平台(1)之间为有线网络连接。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述NFC芯片(32)内设有存储单元,该存储单元至少用于存储诊断信息和事件记录,还用于存储和上传控制器的过程状态参数、异常报警事件、出厂信息。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的工业现场短距离数据传输系统的巡检方法,其特征在于,至少包括如下步骤:
S1、所述I/O数据采集卡(2)采集工业现场仪表(6)的实时数据,然后将该所述实时数据以及I/O数据采集卡自身的诊断信息上传至控制器(3)中;
S2、所述控制器(3)生成事件记录、对步骤S1采集的实时数据进行处理、对I/O数据采集卡的诊断信息和控制器自身的诊断信息进行处理,并将处理后的实时数据和诊断信息上传至工业互联网服务平台(1),同时将至少部分诊断信息和至少部分事件记录存储于NFC芯片(32)内;
S3、当控制器的CPU(31)发生异常导致控制器无法正常运行时,所述NFC移动终端(4)靠近控制器的NFC天线(33)进行扫描,获取控制器(3)中存储的诊断信息和事件记录并上传至工业互联网服务平台(1);
S4、管理人员通过智能终端设备(5)查看并获取工业互联网服务平台(1)内存储的巡检数据。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤S1之前还包括S0,所述S0具体包括:通过上位机中的组态软件(7)配置I/O数据采集卡模块及通道信息,通过控制器(3)下载至I/O数据采集卡(2)中。
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