CN115933561A - 一种工厂自动化设备的数据采集方法及其系统、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工厂自动化设备的数据采集方法及其系统、电子设备,利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈处理的有效性高。

Description

一种工厂自动化设备的数据采集方法及其系统、电子设备

技术领域

本发明涉及一种工厂自动化设备数据采集技术领域，具体地涉及一种工厂自动化设备的数据采集方法及其系统、电子设备。

背景技术

随着科技的发展，各个行业的智能化发展越来越快。目前的数据采集方案多为上层系统的底层接口，仅仅作为一个数据采集通道，用于将上层软件系统(如MES和ERP)与底层硬件设备联通起来。但由于上层系统涉及的信息多、系统复杂，其数据采集实时性低、对现场运行数据的诊断与反馈处理缺乏有效性。

因此，现有技术有待于进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种工厂自动化设备的数据采集方法及其系统、电子设备，以解决现有技术存在的问题。

为达到上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种工厂自动化设备的数据采集方法，所述方法包括：

利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述工作信号数据至少包括以下一项：

待监测自动化设备的电流数据、待监测自动化设备的电压数据、待监测自动化设备的温度数据以及待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据。

具体地，所述按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据还包括：

根据待监测自动化设备的电流数据和/或待监测自动化设备的电压数据和/或待监测自动化设备的温度数据和/或待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据分别计算得到各自的数据变化幅度，若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号还包括：

根据该项工作信号数据的数据变化幅度以及第三监测周期计算得到该项工作信号数据的数据变化速率，若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述第三监测周期小于第二监测周期，所述第二监测周期小于第一监测周期。

具体地，所述方法还包括：

若该项工作信号数据的数据变化速率小于或等于第三预设阈值，根据第三监测周期计算该项工作信号数据异常的持续时间，若该项工作信号数据异常的持续时间大于或等于第四预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述方法还包括：

若该项工作信号数据异常的持续时间小于第四预设阈值，返回步骤按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述方法还包括：

若动作时间差值的绝对值小于第一预设阈值，返回步骤继续按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，判断动作时间差值的绝对值是否大于或等于第一预设阈值，将所采集到的相关数据上传至服务器。

根据本发明的第二方面，提供了一种工厂自动化设备的数据采集系统，包括：

采集模块，用于采集待监测自动化设备的工作信号数据；

控制模块，用于利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，或按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并控制报警模块输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器；

服务器，用于接收所采集到的相关数据；

报警模块，用于输出报警信号。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至8中任意一项所述的工厂自动化设备的数据采集方法。

本发明的有益效果是：

1、本发明的技术方案中，利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间以及待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间计算动作时间差值的绝对值，通过判断动作时间差值的绝对值是否大于或等于第一预设阈值，判断实际动作时间是否处于合理范围内，将复杂的、抽象的自动化设备的运行状态监测问题具象化，大大简化了系统架构，无需复杂算法建模，很大程度上拓展了本发明的应用场景。

2、本发明的技术方案中，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。实现了不同紧急情况下的不同的数据采集方式，数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈处理具有十分高的有效性。

3、本发明通过将第三监测周期设置为小于第二监测周期，将所述第二监测周期设置为小于第一监测周期，降低了系统常态化监控时的系统数据采集、运算量，实现了系统常态化监控时的低功耗运行。

附图说明

图1是本发明具体实施例中提供的工厂自动化设备的数据采集方法的流程图；

图2是本发明具体实施例中提供的工厂自动化设备的数据采集系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，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其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种工厂自动化设备的数据采集方法，所述工厂自动化设备的数据采集方法包括：

S100、利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间。

具体地，所述工作信号数据至少包括以下一项：

待监测自动化设备的电流数据、待监测自动化设备的电压数据、待监测自动化设备的温度数据以及待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据。

这里需要说明的是，采集模块包括与自动化设备的各个电控器件电连接的高精度电流传感器、高精度电压传感器、高精度温度传感器和高精度振动传感器，用于采集目标自动化设备的电压数据、待监测自动化设备的温度数据以及待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据。

这里需要说明的是，步骤S100之前包括：预设第一监测周期、第二监测周期、第三监测周期、第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值和第四预设阈值，并将所述第三监测周期设置为小于第二监测周期，将所述第二监测周期设置为小于第一监测周期。此设置可实现降低了系统常态化监控时的系统数据采集、运算量，实现了系统常态化监控时的低功耗运行。实现了不同紧急情况下的不同的数据采集方式，数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈具有十分高的有效性。

S200、按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据。

将所述第三监测周期设置为小于第二监测周期，将所述第二监测周期设置为小于第一监测周期。此设置可实现降低了系统常态化监控时的系统数据采集、运算量，实现了系统常态化监控时的低功耗运行。实现了不同紧急情况下的不同的数据采集方式，数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈具有十分高的有效性。

S300、根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器。

本发明通过利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间以及待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间计算动作时间差值的绝对值，通过判断动作时间差值的绝对值是否大于或等于第一预设阈值，判断实际动作时间是否处于合理范围内，将复杂的、抽象的自动化设备的运行状态监测问题具象化，大大简化了系统架构，无需复杂算法建模，很大程度上拓展了本发明的应用场景。

S400、若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据还包括：

根据待监测自动化设备的电流数据和/或待监测自动化设备的电压数据和/或待监测自动化设备的温度数据和/或待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据分别计算得到各自的数据变化幅度，若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

所述按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号还包括：

根据该项工作信号数据的数据变化幅度以及第三监测周期计算得到该项工作信号数据的数据变化速率，若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，所述第三监测周期小于第二监测周期，所述第二监测周期小于第一监测周期。

具体地，若该项工作信号数据的数据变化速率小于或等于第三预设阈值，根据第三监测周期计算该项工作信号数据异常的持续时间，若该项工作信号数据异常的持续时间大于或等于第四预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

具体地，若该项工作信号数据异常的持续时间小于第四预设阈值，返回步骤按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

可以理解的是，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。实现了不同紧急情况下的不同的数据采集方式，数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈处理具有十分高的有效性。

具体地，若动作时间差值的绝对值小于第一预设阈值，返回步骤继续按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，判断动作时间差值的绝对值是否大于或等于第一预设阈值，将所采集到的相关数据上传至服务器。

请参阅图2，本发明提供另一种具体实施例，该实施例提供了工厂自动化设备的数据采集系统，所述系统包括：

采集模块100，用于采集待监测自动化设备的工作信号数据；

控制模块200，用于利用控制模块200的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，或按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器300，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并控制报警模块400输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

服务器300，用于接收所采集到的相关数据；

报警模块400，用于输出报警信号。

在优选实施例中，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现所述的工厂自动化设备的数据采集方法。该计算机设备可以广义地为服务器、终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作系统、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理器执行时执行本发明的方法的步骤。

本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致本发明实施例的方法的步骤被执行。在一个实施例中，所述计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得所述计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。

本领域普通技术人员可以理解，本发明的方法步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，所述的计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、外部高速缓冲存储器等。

可以理解的是，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。实现了不同紧急情况下的不同的数据采集方式，数据采集实时性高、对现场运行数据的诊断与反馈处理具有十分高的有效性。

以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

2.根据权利要求1所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述工作信号数据至少包括以下一项：

待监测自动化设备的电流数据、待监测自动化设备的电压数据、待监测自动化设备的温度数据以及待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据。

3.根据权利要求1或2所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据还包括：

根据待监测自动化设备的电流数据和/或待监测自动化设备的电压数据和/或待监测自动化设备的温度数据和/或待监测自动化设备的动作部位的震动频率数据分别计算得到各自的数据变化幅度，若某一项工作信号数据的数据变化幅度大于或等于第二预设阈值，按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

4.根据权利要求3所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述按第三监测周期获取待监测自动化设备的该项工作信号数据并输出有关于该项工作信号数据异常的警戒信号还包括：

根据该项工作信号数据的数据变化幅度以及第三监测周期计算得到该项工作信号数据的数据变化速率，若该项工作信号数据的数据变化速率超过第三预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

5.根据权利要求4所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述第三监测周期小于第二监测周期，所述第二监测周期小于第一监测周期。

6.根据权利要求5所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

若该项工作信号数据的数据变化速率小于或等于第三预设阈值，根据第三监测周期计算该项工作信号数据异常的持续时间，若该项工作信号数据异常的持续时间大于或等于第四预设阈值，输出关于该项工作信号数据严重异常的报警信号并控制待监测自动化设备停机，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

7.根据权利要求6所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

若该项工作信号数据异常的持续时间小于第四预设阈值，返回步骤按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并将所采集到的相关数据上传至服务器。

8.根据权利要求1所述的工厂自动化设备的数据采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

若动作时间差值的绝对值小于第一预设阈值，返回步骤继续按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，判断动作时间差值的绝对值是否大于或等于第一预设阈值，将所采集到的相关数据上传至服务器。

9.一种工厂自动化设备的数据采集系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集待监测自动化设备的工作信号数据；

控制模块，用于利用控制模块的计时器单元获取标准自动化设备的各动作的标准动作时间，或按照第一监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据，并根据实际动作时间和标准动作时间计算得到动作时间差值的绝对值，将所采集到的相关数据上传至服务器，若动作时间差值的绝对值大于或等于第一预设阈值，按第二监测周期获取待监测自动化设备的相应动作的实际动作时间以及待监测自动化设备的工作信号数据并控制报警模块输出预警信号，并将所采集到的相关数据上传至服务器；

服务器，用于接收所采集到的相关数据；

报警模块，用于输出报警信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至7中任意一项所述的工厂自动化设备的数据采集方法。

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