CN116260710A - ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于现场总线网络间歇性中断故障定位技术领域,具体提供ProfiBus‑DP网络中断定位装置及方法,所述装置包括通讯接口与被测网络相连接,实时接收通讯报文用于获取被测网络通讯状态并将接收到的通讯报文传输到微处理器;微处理器,用于将接收到的通讯报文进行转换处理分析确定被测网络是否存在间歇性网络中断,当被测网络正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检进行故障定位并输出报警信息,将定位故障信号和报警信息输出到显示模块进行显示。在不介入原有ProfiBus‑DP通讯网络的情况下,在线监控并定位存在的间歇性网络中断问题,实现了快速的故障定位有效减少生产制造企业非计划停机时间、提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及现场总线网络间歇性中断故障定位技术领域,具体涉及ProfiBus-DP网络中断定位装置及方法。
背景技术
Profibus-DP是一种高速、低成本通信,目前较普遍的应用于工业制造设备级控制系统与分散式I/O的通信方式,属于单元级、现场级的网络,适用于传输中、小量的数据。PROFIBUS–DP的DP即Decentralized Periphery,是一种计算机电子元件。它具有高速低成本,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。作为众多现场总线家族的成员之一,ProfiBus-DP是广泛应用的现场总线标准,也是目前国际上通用的现场总线标准之一,其物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤、无线传输。
在钢铁生产等流程工业制造场景中,ProfiBus-DP用于底层控制单元间通讯连接,但由于受粉尘、高温、强电磁场等复杂工况干扰信号影响,通讯过程中经常会出现网络异常,致使通讯单元节点设备停机,部分网段甚至反复发生无规律间歇性网络中断,严重影响到生产的稳定运行。而由于问题存在不确定性,且缺乏便捷有效地定位手段,因此,系统运行维护人员往往无法及时彻底的解决问题。
此为现有技术的不足,因此,针对现有技术中的上述缺陷,提供ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置及方法,是非常有必要的。
发明内容
在钢铁生产等流程工业制造场景中,ProfiBus-DP用于底层控制单元间通讯连接,但由于受粉尘、高温、强电磁场等复杂工况干扰信号影响,通讯过程中经常会出现网络异常,致使通讯单元节点设备停机,部分网段甚至反复发生无规律间歇性网络中断,严重影响到生产的稳定运行。而由于问题存在不确定性,且缺乏便捷有效地定位手段,因此,系统运行维护人员往往无法及时彻底的解决问题。鉴于此,本发明提供ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置及方法。
第一方面,本发明技术方案提供ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,包括微处理器和与微处理器连接的通讯接口和显示模块;
通讯接口与被测网络相连接,实时接收通讯报文用于获取被测网络通讯状态并将接收到的通讯报文传输到微处理器;
微处理器,用于将接收到的通讯报文进行转换处理分析确定被测网络是否存在间歇性网络中断,当被测网络正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检进行故障定位并输出报警信息,将定位故障信号和报警信息输出到显示模块进行显示。
该装置可以实时检测ProfiBus-DP网络状态,并根据网络状态情况发出预警和故障信息,及时告知运行维护人员做出科学准确地处理。该装置有效解决了ProfiBus-DP网络间歇性中断无法及时有效定位的问题,为运行维护人员提供了一种有效地解决手段。该装置在不介入原有ProfiBus-DP通讯网络的情况下,在线监控并定位存在的间歇性网络中断问题,同时,由于实现了快速的定位和解决问题,在有效减少生产制造企业非计划停机时间、提高生产效率。
作为本发明技术方案的优选,该装置还包括电源模块,电源模块外接AC220V电源,将外接的AC220V电源进行转换通过背板总线形式为定位装置供电。
作为本发明技术方案的优选,微处理器确定被测profibus-DP网络是否存在间歇性网络中断,并实现故障定位,具体包括信号转换模块、逻辑判断模块、分析处理模块和定位巡检模块;
信号转换模块,用于将通讯接口接收的通讯报文进行转换,以二进制形式输出到逻辑判断模块和分析处理模块,对报文进行对比分析;
逻辑判断模块,用于将信号转换模块传来的通讯数据进行初步判断,以确定网络通讯是否正常,并将结果输出到分析处理模块进行最终分析处理;
分析处理模块,用于将信号转换模块和逻辑判断模块输出的通讯数据深入分析处理,确定被测网络通讯状态是否正常,正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检模块并输出报警信息,并将定位巡检模块输出的带定位的故障信号输出到显示模块进行显示。
定位巡检模块,用于快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并将定位的故障位置信息传输给分析处理模块。
作为本发明技术方案的优选,分析处理模块,判断网络状态异常时,则发出定位巡检指令到定位巡检模块,持续跟踪通讯状态,滤除干扰信号后,再次将结果返回分析处理模块进行比对分析。
作为本发明技术方案的优选,该装置还包括系统配置模块和数据存储模块;
系统配置模块通过人机接口与外部相连进行定位装置相关逻辑判断、网络配置参数设置和优化,实现对被测网络中断的准确判断和定位;
数据存储模块,用于对获取的通讯数据及报警信息进行存储,并根据配置参数设定值定期进行清理。
作为本发明技术方案的优选,显示模块,用于接收微处理器处理分析的网络状态,并实时进行显示;
该装置还包括信号外传接口,用于将分析处理后的网络状态信息远传至外部的监控中心实时显示。
ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置工作进行间歇性网络中断定位的工作步骤:
1、该装置与被测profibus-DP网络主站单独组建网络并进行信息机交互,适时读取被测网络通讯状态报文,以从站身份单独与主站组网并进行通讯,实时获取所要检测的主站profibus-DP网络通讯报文信息,读取网段各节点通讯报文,实时监控网段上整体设备运行情况。
2、与主站通讯并读取被检测profibus-DP网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息等数据,相关数据在经过通讯接口、微处理器进行转换分析后,形成分析处理结果,为快速判断间歇性网络中断定位提供依据。
3、当间歇性网络中断定位装置从被测网络主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检功能,快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,从而定位间歇性网络中断位置,装置发出机旁显示和报警信息,同时具备远传功能,并将带定位的故障信号远传至监控中心提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
所述定位装置以网络形式与被测网络主站单独组建网络并进行信息机交互,实时获取所要检测的主站ProfiBus-DP网络通讯报文信息,当从主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检功能,快速判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置,实现网络状态实时显示。
与主站通讯的报文中包括要检测的ProfiBus-DP网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息。定位装置将获取的用于表征网络状态的通讯数据远传至外部的监控中心进行显示,提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
本发明技术方案还提供ProfiBus-DP网络间歇性中断定位方法,所述方法包括如下步骤:
步骤a:设置定位装置以网络形式与被测网络主站单独组建网络并进行信息机交互,实时获取所要检测的主站网络通讯报文信息;
步骤b:读取被检测网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息数据,并将相关数据经微处理器进行转换分析后,形成分析处理结果;
步骤c:根据分析处理结果判定当定位装置从被测网络主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检模块快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并输出报警信息;并将带定位的故障信号远传至监控中心提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
1.该装置可以实时检测ProfiBus-DP网络状态,并根据网络状态情况发出预警和故障定位信息,及时告知运行维护人员进行处理。
2.该装置有效解决了ProfiBus-DP网络间歇性中断无法及时有效定位的问题,为运行维护人员提供了一种有效地解决手段。
3.该装置在不介入原有ProfiBus-DP通讯网络的情况下,在线监控并定位存在的间歇性网络中断问题,同时,由于实现了快速的故障定位,有效减少生产制造企业非计划停机时间、提高生产效率。
此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。
由此可见,本发明与现有技术相比,具有突出的实质性特点和显著地进步,其实施的有益效果也是显而易见的。
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,对于本领域普通技术人员而言,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是本发明一个实施例的装置的示意性框图。
图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体,不一定必须与物理上独立的实体相对应。即,可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。
此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置的示意性框图,所述装置包括微处理器和与微处理器连接的通讯接口和显示模块;
通讯接口与被测网络相连接,实时接收通讯报文用于获取被测网络通讯状态并将接收到的通讯报文传输到微处理器;
微处理器,用于将接收到的通讯报文进行转换处理分析确定被测网络是否存在间歇性网络中断,当被测网络正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检进行故障定位并输出报警信息,将定位故障信号和报警信息输出到显示模块进行显示。
该装置可以实时检测ProfiBus-DP网络状态,并根据网络状态情况发出预警和故障信息,及时告知运行维护人员做出科学准确地处理。该装置有效解决了ProfiBus-DP网络间歇性中断无法及时有效定位的问题,为运行维护人员提供了一种有效地解决手段。该装置在不介入原有ProfiBus-DP通讯网络的情况下,在线监控并定位存在的间歇性网络中断问题,同时,由于实现了快速的定位和解决问题,在有效减少生产制造企业非计划停机时间、提高生产效率。
该装置还包括电源模块,电源模块外接AC220V电源,将外接的AC220V电源进行转换通过背板总线形式为定位装置供电。
微处理器确定被测profibus-DP网络是否存在间歇性网络中断,并实现故障定位,具体包括信号转换模块、逻辑判断模块、分析处理模块和定位巡检模块;
信号转换模块,用于将通讯接口接收的通讯报文进行转换,以二进制形式输出到逻辑判断模块和分析处理模块,对报文进行对比分析;
逻辑判断模块,用于将信号转换模块传来的通讯数据进行初步判断,以确定网络通讯是否正常,并将结果输出到分析处理模块进行最终分析处理;
分析处理模块,用于将信号转换模块和逻辑判断模块输出的通讯数据深入分析处理,确定被测网络通讯状态是否正常,正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检模块并输出报警信息,并将定位巡检模块输出的带定位的故障信号输出到显示模块进行显示。分析处理模块判断网络状态异常时,则发出定位巡检指令到定位巡检模块,持续跟踪通讯状态,滤除干扰信号后,再次将结果返回分析处理模块进行比对分析。
定位巡检模块,用于快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并将定位的故障位置信息传输给分析处理模块。
该装置还包括系统配置模块和数据存储模块;
系统配置模块通过人机接口与外部相连进行定位装置相关逻辑判断、网络配置参数设置和优化,实现对被测网络中断的准确判断和定位;
实际上,系统配置模块通过人机接口与外部相连,在专用软件上进行定位装置相关逻辑判断、网络参数等设置和优化,实现对被测profibus-DP网络间歇性中断的准确判断和定位。
数据存储模块,用于对获取的通讯数据及报警信息进行存储,并根据配置参数设定值定期进行清理,为数据分析和故障追溯等提供依据;
显示模块,用于接收微处理器处理分析的网络状态,并实时进行显示;本发明实施例中的显示模块实际上是LCD通讯状态显示模块,LCD通讯状态显示模块接收微处理器处理分析的网络状态,并实时进行显示,同时,模块具备信号外传接口,可将检测的网络状态远传至运行维护人员监控中心实时显示,提醒相关人员进行检查处理。
该装置还包括信号外传接口,用于将分析处理后的网络状态信息远传至外部的监控中心实时显示。
ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置工作进行间歇性网络中断定位的工作步骤:
1、该装置与被测profibus-DP网络主站单独组建网络并进行信息机交互,适时读取被测网络通讯状态报文,以从站身份单独与主站组网并进行通讯,实时获取所要检测的主站profibus-DP网络通讯报文信息,读取网段各节点通讯报文,实时监控网段上整体设备运行情况。
2、与主站通讯并读取被检测profibus-DP网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息等数据,相关数据在经过通讯接口、微处理器进行转换分析后,形成分析处理结果,为快速判断间歇性网络中断定位提供依据。
3、当间歇性网络中断定位装置从被测网络主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检功能,快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,从而定位间歇性网络中断位置,装置发出机旁显示和报警信息,同时具备远传功能,并将带定位的故障信号远传至监控中心提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
本发明提供的装置可以在实时显示被检测网络通讯状态并具备远传功能,便于运行维护人员掌握运行情况。可以定位间歇性网络中断位置,并将标记位置代码的信息反馈相关运行维护人员。将数据转换处理、定位巡检、系统配置、逻辑判断等功能集中于定位装置,实现便捷的检测和定位。
所述定位装置以网络形式与被测网络主站单独组建网络并进行信息机交互,实时获取所要检测的主站ProfiBus-DP网络通讯报文信息,当从主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检功能,快速判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置,实现网络状态实时显示。
需要说明的是,与主站通讯的报文中包括要检测的ProfiBus-DP网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息。
定位装置将获取的用于表征网络状态的通讯数据远传至监控中心进行显示,提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
图2是本发明实施例提供的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位方法的示意性流程图,所述方法包括如下步骤:
步骤a:设置定位装置以网络形式与被测网络主站单独组建网络并进行信息机交互,实时获取所要检测的主站网络通讯报文信息;
步骤b:读取被检测网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息数据,并将相关数据经微处理器进行转换分析后,形成分析处理结果;
步骤c:根据分析处理结果判定当定位装置从被测网络主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检模块快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并输出报警信息;并将带定位的故障信号远传至监控中心提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
作为本发明的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置及方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,包括微处理器和与微处理器连接的通讯接口和显示模块;
通讯接口与被测网络相连接,实时接收通讯报文用于获取被测网络通讯状态并将接收到的通讯报文传输到微处理器;
微处理器,用于将接收到的通讯报文进行转换处理分析确定被测网络是否存在间歇性网络中断,当被测网络正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检进行故障定位并输出报警信息,将定位故障信号和报警信息输出到显示模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,该装置还包括电源模块,电源模块外接AC220V电源,将外接的AC220V电源进行转换通过背板总线形式为定位装置供电。
3.根据权利要求1所述的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,微处理器包括信号转换模块、逻辑判断模块、分析处理模块和定位巡检模块;
信号转换模块,用于将通讯接口接收的通讯报文进行转换,以二进制形式输出到逻辑判断模块和分析处理模块,对报文进行对比分析;
逻辑判断模块,用于将信号转换模块传来的通讯数据进行初步判断,以确定网络通讯是否正常,并将结果输出到分析处理模块进行最终分析处理;
分析处理模块,用于将信号转换模块和逻辑判断模块输出的通讯数据深入分析处理,确定被测网络通讯状态是否正常,正常时直接输出到显示模块,若异常则启动定位巡检模块并输出报警信息,并将定位巡检模块输出的带定位的故障信号输出到显示模块进行显示;
定位巡检模块,用于快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并将定位的故障位置信息传输给分析处理模块。
4.根据权利要求3所述的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,分析处理模块,判断网络状态异常时,则发出定位巡检指令到定位巡检模块,持续跟踪通讯状态,滤除干扰信号后,再次将结果返回分析处理模块进行比对分析。
5.根据权利要求4所述的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,该装置还包括系统配置模块和数据存储模块;
系统配置模块通过人机接口与外部相连进行定位装置相关逻辑判断、网络配置参数设置和优化,实现对被测网络中断的准确判断和定位;
数据存储模块,用于对获取的通讯数据及报警信息进行存储,并根据配置参数设定值定期进行清理。
6.根据权利要求5所述的ProfiBus-DP网络间歇性中断定位装置,其特征在于,显示模块,用于接收微处理器处理分析的网络状态,并实时进行显示;
该装置还包括信号外传接口,用于将分析处理后的网络状态信息远传至外部的监控中心实时显示。
7.一种ProfiBus-DP网络间歇性中断定位方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤a:设置定位装置以网络形式与被测网络的主站单独组建网络并进行信息机交互,实时获取所要检测的网络通讯报文信息;
步骤b:读取被检测网段上各节点相关设备的通讯状态、通讯标志、站点信息数据,并将相关数据经微处理器进行转换分析后,形成分析处理结果;
步骤c:根据分析处理结果判定当定位装置从被测网络的主站读取的通讯报文异常时,启动故障定位巡检模块快速分析判断网段通讯节点设备工作状态,定位间歇性网络中断位置并输出报警信息;并将带定位的故障信号远程传输到远端提醒维护人员对相关网段进行故障排除。
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CN116545961A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-04 | 明阳时创(北京)科技有限公司 | 一种网络交换机集群智能检测方法及系统 |
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- 2023-03-14 CN CN202310257142.5A patent/CN116260710A/zh active Pending
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