CN113960987A - Io端子模块诊断信息可视化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IO端子模块诊断信息可视化系统,充分利用了电控系统中的PLC与人机界面工控机,无需额外的硬件设施与专业的授权软件,PLC完成硬件配置后,诊断程序只需调用相关通讯控件,通过以太网即可获得相应的诊断信息,同时将诊断信息保存在数据库中,并结合历史诊断记录进行计算,能在人机界面上准确地显示I/O端子模块当前的诊断信息,对于诊断信息有异常的I/O端子模块,在人机界面上显示这些异常端子模块的历史诊断记录,人机界面上显示的诊断信息能够帮助维修人员快速定位发生故障的端子模块,提高故障排除效率。
Description
技术领域
本发明涉及电控系统,特别涉及一种IO端子模块诊断信息可视化系统。
背景技术
总线端子模块是一种独立于现场总线的开放式I/O系统,由总线耦合器和I/O端子模块组成。I/O端子模块主要是数字量输入模块(Digital input)、数字量输出模块(Digital output)、模拟量输入模块(Analog input),模拟量输出模块(Analog output)组成。在许多电控系统中(例如,烟盒包装机电控系统),I/O端子模块是电控系统中故障率较高的部件,一旦发生故障就会造成电控设备(力图烟盒包装机)较长时间的停机,需要及时更换。所以准确的掌握I/O端子模块的诊断信息对于排除电控设备的故障显得尤为重要。
目前,I/O端子模块诊断信息的获取方法有两种:
一种是通过I/O端子模块的LED灯的显示状态来判断,这是维修人员最常用的方法。通常,绿色常亮表示模块正常工作,绿色闪烁表示模块正在通讯,红色表示模块故障。但是,这种方法获得的信息较为粗略,因为I/O端子模块的故障信息会达到甚至超过八种状态,仅仅依靠LED灯的显示来判断是不够的;
另一种是通过装有专用软件的笔记本电脑连接PLC(可编程逻辑控制器)后,通过硬件扫描获得I/O端子模块的确切诊断代码。但是,这种方法对检测设备和操作人员都有一定的要求,需要通过专业软件和硬件配置信息,才能获得I/O端子模块诊断信息,并且只能获得当前的I/O端子模块诊断信息,无法得到I/O端子模块的历史诊断记录。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种IO端子模块诊断信息可视化系统,无需额外的硬件设施与专业的授权软件,即可在人机界面上准确地显示I/O端子模块当前的诊断信息,提高故障排除效率。
为解决上述技术问题,本发明提供的IO端子模块诊断信息可视化系统,其包括人机界面工控机、PLC、总线端子模块、PLC硬件配置单元、PLC数据读取单元、数据库单元、诊断信息统计分析单元及诊断信息可视化单元;
人机界面工控机和PLC通过EtherNet相连接;
PLC通过实时现场总线EtherCAT与总线端子模块的I/O端子模块相连接;
所述PLC硬件配置单元,集成于PLC的PLC程序中,用于进行PLC硬件配置;
所述PLC数据读取单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于从PLC读取数据;
所述数据库单元,配置于人机界面工控机上,独立于人机界面程序,用于保存所述PLC数据读取单元从PLC读取的数据;
所述诊断信息统计分析单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于根据所述数据库单元存储的数据统计I/O端子模块的历史诊断记录,并进行分析;
所述诊断信息可视化单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于显示I/O端子模块当前的诊断信息和/或历史诊断记录。
较佳的,所述人机界面工控机、PLC、总线端子模块同属于一烟盒包装机电控系统。
较佳的,所述PLC数据读取单元从PLC通过ADS通讯协议读取诊断数据。
较佳的,所述PLC硬件配置单元进行PLC硬件配置的过程如下:
首先在PLC中,通过实时现场总线EtherCAT获得I/O端子模块代码;
然后,将WcState赋值给PLC程序中的全局变量数组BusModuleDiagn,将InfoData赋值给PLC程序中的BusAlarmCode;WcState表示I/O端子模块的诊断代码,InfoData表示I/O端子模块的状态代码。
较佳的,所述PLC数据读取单元从PLC读取诊断数据的过程如下:
S21.获取PLC的AMS地址,AMS地址是在ADS通讯协议中分配给PLC的通讯地址,每个PLC都有唯一的AMS地址;
S22.判断是否已建立人机界面工控机与PLC的连接,若是则进入S23,否则继续尝试连接;
S23.获得变量数组WcState与InfoData的变量句柄,并读取相应的WcState的变量值、InfoData的变量值;
S24.判断是否有I/O端子模块发生故障,若是则进入S25,否则进行S23;
S25.将WcState的变量值、InfoData的变量值写入所述数据库单元的数据库,并将发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录发送给所述诊断信息统计分析单元。
较佳的,所述诊断信息统计分析单元,工作过程如下:
S31.获得发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录后,根据所述数据库单元的数据库中预先导入的I/O端子模块配置表,将BusModuleDiagn和BusAlarmCode的值依次填入对应的数据表中;
S32.对诊断数据进行分析计算。
较佳的,步骤S32中,如果第i个I/O端子模块处于故障状态,则把第i个I/O端子模块的累计故障次数DiagSumi加1,并计算该数值占所有I/O端子模块已发生故障次数的百分比Pi并存入所述数据库单元的数据库中;N为正整数,表示I/O端子模块的个数,i、j均为小于或等于N的正整数。
较佳的,所述诊断信息可视化单元,从所述数据库单元的数据库中获得I/O端子模块的实时诊断信息和Pi在人机界面工控机的人机界面上进行显示。
较佳的,不同的Pi值以不同的颜色在人机界面工控机的人机界面上进行显示。
本发明的IO端子模块诊断信息可视化系统,充分利用了电控系统中的PLC(可编程逻辑控制器)与人机界面(HMI)工控机,无需额外的硬件设施与专业的授权软件,PLC(可编程逻辑控制器)完成硬件配置后,诊断程序只需调用相关通讯控件,通过以太网(EtherNet)即可获得相应的诊断信息,同时将诊断信息保存在数据库中,并结合历史诊断记录进行计算,能在人机界面上准确地显示I/O端子模块当前的诊断信息,对于诊断信息有异常的I/O端子模块,在人机界面上显示这些异常端子模块的历史诊断记录,人机界面上显示的诊断信息能够帮助维修人员快速定位发生故障的端子模块,提高故障排除效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍,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他的附图。
图1是本发明的IO端子模块诊断信息可视化系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示,一种IO端子模块诊断信息可视化系统包括人机界面(Human MachineInterface,HMI)工控机、嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)、总线端子模块、PLC硬件配置单元、PLC数据读取单元、数据库单元、诊断信息统计分析单元及诊断信息可视化单元;
人机界面(HMI)工控机和PLC(可编程逻辑控制器)通过以太网(EtherNet)相连接;
PLC(可编程逻辑控制器)通过实时现场总线EtherCAT((以太网控制自动化技术))与总线端子模块的I/O端子模块相连接;
所述PLC硬件配置单元,集成于PLC(可编程逻辑控制器)的PLC程序中,用于进行PLC(可编程逻辑控制器)硬件配置;
所述PLC数据读取单元,集成于人机界面(HMI)工控机的人机界面程序中,用于从嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)读取数据;
所述数据库单元,配置于人机界面(HMI)工控机上,独立于人机界面程序,用于保存所述PLC数据读取单元从嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)读取的数据;
所述诊断信息统计分析单元,集成于人机界面(HMI)工控机的人机界面程序中,用于根据所述数据库单元存储的数据统计I/O端子模块的历史诊断记录,并进行分析;
所述诊断信息可视化单元,集成于人机界面(HMI)工控机的人机界面程序中,用于显示I/O端子模块当前的诊断信息和/或历史诊断记录。
较佳的,所述人机界面(HMI)工控机、嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)、总线端子模块同属于一烟盒包装机电控系统。
较佳的,所述PLC数据读取单元从嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)通过ADS通讯协议读取诊断数据。
实施例一的IO端子模块诊断信息可视化系统,充分利用了电控系统中的PLC(可编程逻辑控制器)与人机界面(HMI)工控机,无需额外的硬件设施与专业的授权软件,PLC(可编程逻辑控制器)完成硬件配置后,诊断程序只需调用相关通讯控件,通过以太网(EtherNet)即可获得相应的诊断信息,同时将诊断信息保存在数据库中,并结合历史诊断记录进行计算,能在人机界面上准确地显示I/O端子模块当前的诊断信息,对于诊断信息有异常的I/O端子模块,在人机界面上显示这些异常端子模块的历史诊断记录,人机界面上显示的诊断信息能够帮助维修人员快速定位发生故障的端子模块,提高故障排除效率。
实施例二
基于实施例一的IO端子模块诊断信息可视化系统,所述PLC硬件配置单元进行PLC(可编程逻辑控制器)硬件配置的过程如下:
首先在PLC(可编程逻辑控制器)中,通过实时以太网(EtherCAT)获得I/O端子模块代码;
然后,将WcState赋值给PLC程序中的全局变量数组BusModuleDiagn,将InfoData赋值给PLC程序中的BusAlarmCode;WcState表示I/O端子模块的诊断代码,InfoData表示I/O端子模块的状态代码。
实施例三
基于实施例二的IO端子模块诊断信息可视化系统,所述PLC数据读取单元从嵌入式PLC(可编程逻辑控制器)读取诊断数据的过程如下:
S21.获取PLC(可编程逻辑控制器)的AMS地址,AMS地址是在ADS通讯协议中分配给PLC的通讯地址,每个PLC都有唯一的AMS地址;
S22.判断是否已建立人机界面(HMI)工控机与PLC(可编程逻辑控制器)的连接,若是则进入S23,否则继续尝试连接;
S23,获得变量数组WcState与InfoData的变量句柄,并读取相应的WcState的变量值(即I/O端子模块的诊断代码)、InfoData的变量值(即I/O端子模块的状态代码);
S24,判断是否有I/O端子模块发生故障,若是则进入S25,否则进行S23;
S25,将WcState的变量值(即I/O端子模块的诊断代码)、InfoData的变量值(即I/O端子模块的状态代码)写入所述数据库单元的数据库,并将发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录发送给所述诊断信息统计分析单元。
实施例四
基于实施例三的IO端子模块诊断信息可视化系统,所述诊断信息统计分析单元,工作过程如下:
S31.获得发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录后,根据所述数据库单元的数据库中预先导入的I/O端子模块配置表,将BusModuleDiagn和BusAlarmCode的值依次填入对应的数据表中;
S32.对诊断数据进行分析计算。
较佳的,步骤S32中,如果第i个I/O端子模块处于故障状态,则把第i个I/O端子模块的累计故障次数DiagSumi加1,并计算该数值占所有I/O端子模块已发生故障次数的百分比Pi并存入所述数据库单元的数据库中;N为正整数,表示I/O端子模块的个数,i、j均为小于或等于N的正整数。
较佳的,所述诊断信息可视化单元,从所述数据库单元的数据库中获得I/O端子模块的实时诊断信息和Pi在人机界面(HMI)工控机的人机界面上进行显示。
较佳的,不同的Pi值以不同的颜色在人机界面(HMI)工控机的人机界面上进行显示。
因为诊断信息表示异常并不能说明该I/O端子模块已损坏,有可能是相邻的I/O端子模块发生故障,所以需更逐个替换显示故障的I/O端子模块,才能最终确认引起故障的是哪一个I/O端子模块。实施例四的IO端子模块诊断信息可视化系统,根据I/O端子模块以往发生故障概率的高低,依次替换I/O端子模块,可以加速故障I/O端子模块的定位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,其包括人机界面工控机、PLC、总线端子模块、PLC硬件配置单元、PLC数据读取单元、数据库单元、诊断信息统计分析单元及诊断信息可视化单元;
人机界面工控机和PLC通过EtherNet相连接;
PLC通过实时现场总线EtherCAT与总线端子模块的I/O端子模块相连接;
所述PLC硬件配置单元,集成于PLC的PLC程序中,用于进行PLC硬件配置;
所述PLC数据读取单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于从PLC读取数据;
所述数据库单元,配置于人机界面工控机上,独立于人机界面程序,用于保存所述PLC数据读取单元从PLC读取的数据;
所述诊断信息统计分析单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于根据所述数据库单元存储的数据统计I/O端子模块的历史诊断记录,并进行分析;
所述诊断信息可视化单元,集成于人机界面工控机的人机界面程序中,用于显示I/O端子模块当前的诊断信息和/或历史诊断记录。
2.根据权利要求1所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述人机界面工控机、PLC、总线端子模块同属于一烟盒包装机电控系统。
3.根据权利要求1所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述PLC数据读取单元从PLC通过ADS通讯协议读取诊断数据。
4.根据权利要求1所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述PLC硬件配置单元进行PLC硬件配置的过程如下:
首先在PLC中,通过实时现场总线EtherCAT获得I/O端子模块代码;
然后,将WcState赋值给PLC程序中的全局变量数组BusModuleDiagn,将InfoData赋值给PLC程序中的BusAlarmCode;WcState表示I/O端子模块的诊断代码,InfoData表示I/O端子模块的状态代码。
5.根据权利要求4所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述PLC数据读取单元从PLC读取诊断数据的过程如下:
S21.获取PLC的AMS地址,AMS地址是在ADS通讯协议中分配给PLC的通讯地址,每个PLC都有唯一的AMS地址;
S22.判断是否已建立人机界面工控机与PLC的连接,若是则进入S23,否则继续尝试连接;
S23.获得变量数组WcState与InfoData的变量句柄,并读取相应的WcState的变量值、InfoData的变量值;
S24.判断是否有I/O端子模块发生故障,若是则进入S25,否则进行S23;
S25.将WcState的变量值、InfoData的变量值写入所述数据库单元的数据库,并将发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录发送给所述诊断信息统计分析单元。
6.根据权利要求5所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述诊断信息统计分析单元,工作过程如下:
S31.获得发生故障的I/O端子模块的当前诊断信息和历史诊断记录后,根据所述数据库单元的数据库中预先导入的I/O端子模块配置表,将BusModuleDiagn和BusAlarmCode的值依次填入对应的数据表中;
S32.对诊断数据进行分析计算。
8.根据权利要求7所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
所述诊断信息可视化单元,从所述数据库单元的数据库中获得I/O端子模块的实时诊断信息和Pi在人机界面工控机的人机界面上进行显示。
9.根据权利要求8所述的IO端子模块诊断信息可视化系统,其特征在于,
不同的Pi值以不同的颜色在人机界面工控机的人机界面上进行显示。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 2555 Jinxiu East Road, Pudong New Area, Shanghai, June 2012 Applicant after: SHANGHAI TOBACCO MACHINERY Co.,Ltd. Address before: 201206 building 10, 1888 Xinjinqiao Road, Pudong New Area, Shanghai Applicant before: CHINA TOBACCO MACHINERY TECHNOLOGY CENTER Co.,Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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