基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，屬于故障診斷領(lǐng)域，本發(fā)明對所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)定義：0為正常、1為異常，采集多個所述監(jiān)控回路的數(shù)據(jù)形成布爾矩陣數(shù)據(jù)，通過布爾運算和設(shè)定的診斷方法，實現(xiàn)對儀表以及整條回路上所有設(shè)備的狀態(tài)進行診斷，從而定位故障點位置。本發(fā)明適用于對低智能設(shè)備或非智能設(shè)備的故障點診斷排查。
【專利說明】
基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于故障診斷方法領(lǐng)域，具體涉及基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工控領(lǐng)域，人們更加關(guān)注工藝流程的運行數(shù)據(jù)及參數(shù)，而往往忽略了對被監(jiān)控 設(shè)備運行狀況的監(jiān)測。企業(yè)用戶通常通過工藝上監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行診斷，確認數(shù)據(jù)是否正 常，而數(shù)據(jù)的異常不只是因為工藝誤操作導(dǎo)致的結(jié)果，往往是因為監(jiān)控設(shè)備、被監(jiān)控設(shè)備及 其回路中節(jié)點設(shè)備的故障導(dǎo)致的結(jié)果。因此對監(jiān)控設(shè)備、被監(jiān)控設(shè)備及其回路中節(jié)點設(shè)備 運行狀況的監(jiān)測也是有必要的。
[0003] 目前，行業(yè)內(nèi)具備設(shè)備監(jiān)測功能的系統(tǒng)，如AMS智能設(shè)備管理系統(tǒng)依靠現(xiàn)在的智能 儀表，以HART、FF和Prof ibus協(xié)議為基礎(chǔ)，集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析于一體，主要用于實現(xiàn)工 廠儀表的遠程配置與診斷、在線調(diào)校、標定管理、預(yù)測性維護以及日志記錄跟蹤等功能。但 此系統(tǒng)均要求被監(jiān)測設(shè)備具有足夠高的智能性，具備HART、FF和Prof ibus等協(xié)議，因此不可 避免增加高額的投資成本，同時此系統(tǒng)只能檢測現(xiàn)場儀表設(shè)備，不能進行回路檢測及非智 能設(shè)備的檢測，工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須以現(xiàn)場總線通訊方式采集，降低實時性，適用于新建工 程，而對老系統(tǒng)改造困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于布爾算法的工控系 統(tǒng)故障診斷的方法，實現(xiàn)對設(shè)備故障的診斷。
[0005] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，所述方法應(yīng)用于所述工控系統(tǒng)診斷儀 表連接至被監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控回路中所述儀表、所述監(jiān)控回路中的多個節(jié)點設(shè)備以及被監(jiān)控 設(shè)備的狀態(tài)，所述方法包括如下步驟：
[0007] S1、對所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)定義:0為正常、1 為異常；
[0008] S2、采集多個所述監(jiān)控回路的數(shù)據(jù)形成布爾矩陣數(shù)據(jù)，具體如下： ?^11 '.12 … 尤丨("卜丨） ^im ?^2:1 X22 *" X2{m-i) X2m
[0009] _Xn] -^nl …：Xnm _
[0010]其中，布爾矩陣中每行的數(shù)據(jù)表示一個所述監(jiān)控回路中所述儀表、多個所述節(jié)點 設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備依次序的狀態(tài)數(shù)據(jù)，具體為：Xnl表示所述儀表狀態(tài)數(shù)據(jù)，^2至 XnU4表示多個所述節(jié)點設(shè)備依次的狀態(tài)數(shù)據(jù)，X?表示所述被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0011] S3、對所述布爾矩陣數(shù)據(jù)中每行最后一個數(shù)據(jù)之間作邏輯或運算，若運算結(jié)果為 0,表示被監(jiān)控設(shè)備狀況正常，轉(zhuǎn)入步驟S4診斷所述監(jiān)控回路數(shù)據(jù)狀態(tài);若運算結(jié)果為1，表 示所述被監(jiān)控設(shè)備狀況異常，解決所述被監(jiān)控設(shè)備故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S3;
[0012] S4、所述布爾矩陣數(shù)據(jù)從第一行開始每行按Xnu-D ? ? ? xnl由數(shù)據(jù)流向從后向前 的倒置順序進行診斷，若數(shù)據(jù)為〇，表示狀況正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)為1，表示狀況 異常，解決故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S4。
[0013] 進一步地，對于多個所述被監(jiān)控設(shè)備，預(yù)設(shè)報警診斷優(yōu)先級，并按由高到低的診斷 優(yōu)先級順序排列形成行布爾矩陣：[X1 x2…Xl]，其中，Xl由步驟S2布爾矩陣中所有數(shù)據(jù)作 邏輯或運算得到，0表示所述被監(jiān)控設(shè)備及其所述監(jiān)控回路正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù)；1表示 所述被監(jiān)控設(shè)備及其所述監(jiān)控回路異常，轉(zhuǎn)入步驟S3。
[0014] 進一步地，所述儀表包括變送器設(shè)備和485設(shè)備。
[0015]進一步地，所述變送器設(shè)備的狀態(tài)定義具體為:預(yù)設(shè)4-20mA電流為工作電流范圍， 所述變送器設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)，表示狀態(tài)正常，記錄為0;所述變送 器設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之外，表示異常狀態(tài)，記錄為1。
[0016] 進一步地，所述節(jié)點設(shè)備包括端子、浪涌設(shè)備和通道設(shè)備。
[0017] 進一步地，所述端子和所述浪涌設(shè)備的狀態(tài)定義具體為:預(yù)設(shè)端子和浪涌設(shè)備的 額定工作電流范圍，流經(jīng)所述端子和所述浪涌設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)， 表示狀態(tài)正常，記錄為〇;流經(jīng)所述端子和所述浪涌設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之 外，表示異常狀態(tài)，記錄為1。
[0018] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果：
[0019] 本發(fā)明提供的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法適用于對低智能設(shè)備或 非智能設(shè)備的故障點排查，通過對所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備的狀 態(tài)定義:〇為正常、1為異常，采集多個所述監(jiān)控回路的數(shù)據(jù)形成布爾矩陣數(shù)據(jù)，通過布爾運 算和設(shè)定的診斷方法，實現(xiàn)對儀表以及整條回路上所有設(shè)備的狀態(tài)進行診斷，從而定位故 障點位置。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明工控系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)流向示意圖。
[0021] 1、第一監(jiān)控回路;2、第二監(jiān)控回路;3、第三監(jiān)控回路;4、被監(jiān)控設(shè)備。
【具體實施方式】
[0022] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0023] 本發(fā)明基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，所述方法應(yīng)用于所述工控系統(tǒng) 診斷儀表連接至被監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控回路中所述儀表、所述監(jiān)控回路中的多個節(jié)點設(shè)備以及 被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，所述方法包括如下步驟：
[0024] S1、對所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)定義:0為正常、1 為異常；
[0025] S2、采集多個所述監(jiān)控回路的數(shù)據(jù)形成布爾矩陣數(shù)據(jù)，具體如下： xn xn Xlm 飛1 X22 ... -^2(w?-l) X2m
[0026] -義Hi ^n2 Xn(m-l) ^nm _
[0027] 其中，布爾矩陣中每行的數(shù)據(jù)表示一個所述監(jiān)控回路中所述儀表、多個所述節(jié)點 設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備依次序的狀態(tài)數(shù)據(jù)，具體為：x nl表示所述儀表狀態(tài)數(shù)據(jù)，^2至 XnU^表示多個所述節(jié)點設(shè)備依次的狀態(tài)數(shù)據(jù)，x?表示所述被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0028] S3、對所述布爾矩陣數(shù)據(jù)中每行最后一個數(shù)據(jù)之間作邏輯或運算，若運算結(jié)果為 〇,表示被監(jiān)控設(shè)備狀況正常，轉(zhuǎn)入步驟S4診斷所述監(jiān)控回路數(shù)據(jù)狀態(tài);若運算結(jié)果為1，表 示所述被監(jiān)控設(shè)備狀況異常，解決所述被監(jiān)控設(shè)備故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S3;
[0029] S4、所述布爾矩陣數(shù)據(jù)從第一行開始每行按Xnu-D ? ? ? xnl由數(shù)據(jù)流向從后向前 的倒置順序進行診斷，若數(shù)據(jù)為〇，表示狀況正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)為1，表示狀況 異常，解決故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S4。
[0030] 以下內(nèi)容為結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的所述方法作進一步的具體說明。
[0031] 如圖1所示，為本發(fā)明工控系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)流向示意圖。圖1中有第一監(jiān)控回路1、 第二監(jiān)控回路2和第三監(jiān)控回路3,每個監(jiān)控回路由儀表通過多個節(jié)點設(shè)備連接至被監(jiān)控設(shè) 備4。通過定義各個設(shè)備的狀態(tài)實現(xiàn)工控系統(tǒng)采集記錄各設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中儀表可以為 變送器設(shè)備和485設(shè)備，485設(shè)備本身具有故障信息診斷功能，設(shè)備本身可以記錄0為正常，1 為故障。變送器設(shè)備不具有故障信息診斷功能，但變送器設(shè)備能夠轉(zhuǎn)換輸出4-20mA電流信 號，可以預(yù)設(shè)為工作電流范圍，當變送器設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)，表示狀 態(tài)正常，記錄為0;當變送器設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之外，表示異常狀態(tài)，記錄 為1〇
[0032] 所述節(jié)點設(shè)備包括端子、浪涌設(shè)備和通道設(shè)備。其中，通道設(shè)備本身具備故障信息 診斷功能，因此通道設(shè)備可以記錄〇為正常，1為故障。端子和浪涌設(shè)備不具有故障信息診斷 功能，但可以預(yù)設(shè)端子和浪涌設(shè)備的額定工作電流范圍，流經(jīng)端子和浪涌設(shè)備的實際電流 在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)，表示狀態(tài)正常，記錄為〇;流經(jīng)端子和浪涌設(shè)備的實際電流在預(yù) 設(shè)工作電流范圍之外，表示異常狀態(tài)，記錄為1。
[0033] 被監(jiān)控設(shè)備本身具備故障信息診斷功能，因此通道設(shè)備可以記錄0為正常，1為故 障。
[0034] 以下通過示例說明，第一監(jiān)控回路1中箭頭為數(shù)據(jù)的流向，儀表1、端子1、浪涌設(shè)備 1、通道1依次采集記錄的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如示例1:0100,說明端子1出現(xiàn)故障，可能端子保險燒 毀，也可能端子接線虛接等等。當然也可能在第一監(jiān)控回路1中有多個故障點，如示例2: 1100,這樣就實現(xiàn)了把點故障連成了線故障，工控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)流向從后向前的倒置順序進 行診斷，若數(shù)據(jù)為0，表示狀況正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)為1，表示狀況異常，解決故 障后，重新診斷確認。
[0035] 由多個監(jiān)控回路故障數(shù)據(jù)，組成布爾矩陣故障數(shù)據(jù)，圖1由第一監(jiān)控回路1、第二監(jiān) 控回路2和第三監(jiān)控回路3形成矩陣數(shù)據(jù)，示例3如下： '1 1 () § ~
[0036] 1010 10 0 1
[0037] 針對上述布爾矩陣數(shù)據(jù)，常規(guī)方式為人工逐個系統(tǒng)檢查，或逐個儀表檢修，浪費時 間及資源，影響生產(chǎn)經(jīng)濟效益。本發(fā)明工控系統(tǒng)對采集的布爾矩陣數(shù)據(jù)從第一行開始由數(shù) 據(jù)流向從后向前的倒置順序進行診斷，過程如下:對于第一監(jiān)控回路1，有儀表1故障和端子 1故障。從故障排查優(yōu)先級來定，先檢查端子1，如果端子1故障取消后，系統(tǒng)會再次判斷，此 時可能會出現(xiàn)兩種情況，一種為第一監(jiān)控回路1數(shù)據(jù)變?yōu)?〇〇〇〇,儀表1故障報警取消，因為 儀表1故障報警極有可能是由于端子1損壞導(dǎo)致的誤報警，問題解決。另外一種情況，第一監(jiān) 控回路1數(shù)據(jù)變?yōu)椋?000,此時說明儀表1確實有故障，應(yīng)及時處理。第二監(jiān)控回路2和第三監(jiān) 控回路3依次按以上過程均可完成處理。
[0038] 上述矩陣示例是對監(jiān)控回路的診斷方法，而該方法沒有包括被監(jiān)控設(shè)備4的診斷， 而被監(jiān)控設(shè)備4如出現(xiàn)故障，必然會影響與之聯(lián)系的儀表的數(shù)據(jù)狀態(tài)，以下給出第一監(jiān)控回 路1、第二監(jiān)控回路2、第三監(jiān)控回路3和被監(jiān)控設(shè)備4形成布爾矩陣數(shù)據(jù)的診斷方法，示例4 如下： I 0 0 0 1'
[0039] 1 10 0 0 0 10 0 1
[0040] 對布爾矩陣數(shù)據(jù)中每行最后一個數(shù)據(jù)之間作邏輯或運算，若結(jié)果為0,表示被監(jiān)控 設(shè)備4狀況正常，轉(zhuǎn)入示例3針對監(jiān)控回路的診斷方法，診斷監(jiān)控回路數(shù)據(jù);若算法結(jié)果為1， 表示被監(jiān)控設(shè)備4狀況異常，解決被監(jiān)控設(shè)備4故障后，重復(fù)該方法對被監(jiān)控設(shè)備4狀態(tài)確 認。示例4中每行最后一個數(shù)據(jù)之間作邏輯或運算，運算結(jié)果為1，表示被監(jiān)控設(shè)備4自身異 常，解決被監(jiān)控設(shè)備4故障后，重復(fù)該方法對被監(jiān)控設(shè)備4狀態(tài)確認。
[0041] 對于多個被監(jiān)控設(shè)備，可預(yù)設(shè)報警診斷優(yōu)先級，并按由高到低的診斷優(yōu)先級順序 排列形成行布爾矩陣，其中各個設(shè)備的狀態(tài)由示例4中布爾矩陣所有數(shù)據(jù)作邏輯或運算得 到，〇表示被監(jiān)控設(shè)備及其監(jiān)控回路正常，診斷下一數(shù)據(jù)；1表示被監(jiān)控設(shè)備及其監(jiān)控回路異 常，按示例4方法診斷故障異常點，解決故障后，重新診斷確認。
[0042] 以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，所述方法應(yīng)用于所述工控系統(tǒng)診斷儀表 連接至被監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控回路中所述儀表、所述監(jiān)控回路中的多個節(jié)點設(shè)備以及被監(jiān)控設(shè) 備的狀態(tài)，其特征在于:所述方法包括如下步驟： 51、 對所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備以及所述被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)定義:0為正常、1為異 常； 52、 采集多個所述監(jiān)控回路的數(shù)據(jù)形成布爾矩陣數(shù)據(jù)，具體如下：其中，布爾矩陣中每行的數(shù)據(jù)表示一個所述監(jiān)控回路中所述儀表、多個所述節(jié)點設(shè)備 以及所述被監(jiān)控設(shè)備依次序的狀態(tài)數(shù)據(jù)，具體為:Xnl表示所述儀表狀態(tài)數(shù)據(jù)，Xn2至Xnu-υ表 示多個所述節(jié)點設(shè)備依次的狀態(tài)數(shù)據(jù)，x?表示所述被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)； 53、 對所述布爾矩陣數(shù)據(jù)中每行最后一個數(shù)據(jù)之間作邏輯或運算，若運算結(jié)果為0,表 示被監(jiān)控設(shè)備狀況正常，轉(zhuǎn)入步驟S4診斷所述監(jiān)控回路數(shù)據(jù)狀態(tài);若運算結(jié)果為1，表示所 述被監(jiān)控設(shè)備狀況異常，解決所述被監(jiān)控設(shè)備故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S3; 54、 所述布爾矩陣數(shù)據(jù)從第一行開始每行按Xn(m-O. . .χη1?數(shù)據(jù)流向從后向前的倒置順 序進行診斷，若數(shù)據(jù)為〇，表示狀況正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)為1，表示狀況異常，解 決故障后，重復(fù)執(zhí)行步驟S4。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，其特征在于:對于 多個所述被監(jiān)控設(shè)備，預(yù)設(shè)報警診斷優(yōu)先級，并按由高到低的診斷優(yōu)先級順序排列形成行 布爾矩陣：[ X1 Χ2 ... Xl]，其中，Xl由步驟S2布爾矩陣中所有數(shù)據(jù)作邏輯或運算得到，0表 示所述被監(jiān)控設(shè)備及其所述監(jiān)控回路正常，繼續(xù)診斷下一數(shù)據(jù)；1表示所述被監(jiān)控設(shè)備及其 所述監(jiān)控回路異常，轉(zhuǎn)入步驟S3。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，其特征在于： 所述儀表包括變送器設(shè)備和485設(shè)備。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，其特征在于:所述 變送器設(shè)備的狀態(tài)定義具體為:預(yù)設(shè)4-20mA電流為工作電流范圍，所述變送器設(shè)備的實際 電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)，表示狀態(tài)正常，記錄為0;所述變送器設(shè)備的實際電流在預(yù) 設(shè)工作電流范圍之外，表示異常狀態(tài)，記錄為1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，其特征在于： 所述節(jié)點設(shè)備包括端子、浪涌設(shè)備和通道設(shè)備。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于布爾算法的工控系統(tǒng)故障診斷的方法，其特征在于:所述 端子和所述浪涌設(shè)備的狀態(tài)定義具體為:預(yù)設(shè)端子和浪涌設(shè)備的額定工作電流范圍，流經(jīng) 所述端子和所述浪涌設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之內(nèi)，表示狀態(tài)正常，記錄為〇; 流經(jīng)所述端子和所述浪涌設(shè)備的實際電流在預(yù)設(shè)工作電流范圍之外，表示異常狀態(tài)，記錄 為1。
【文檔編號】G05B23/02GK105929816SQ201610370623
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】陸偉慶
【申請人】北京天鴻同信科技有限公司, 陸偉慶