上位机的数据显示分析系统及方法

技术领域

本发明涉及工控技术领域，尤其涉及一种上位机的数据显示分析系统及方法。

背景技术

工控行业的上位机一般为了降低操作门槛，会将界面设计比较简洁，但是因为侧重点都放在如何将复杂操作封装成简单操作，所以一般都不具有对数据进行统计分析的功能。对于下位机的信息的监控，都是采用数字显示，并且是不断刷新地显示至人机交互界面，以满足用户对重要信息的监控和观察。

正是有着简单的特点，导致功能不够全面，因为总线上可能挂着很多台机器，导致功能一般只是运行停止命令的收发，或者是对反馈电流/电压/转速的监控，无法对数据的大致变化趋势有直观的表现。

传统的工控上位机，页面简单，数据一般以数字的形式在某个位置不停地刷新，比较注重当前值的显示，对过去值(历史值)的观察几乎没有，而且数据一旦多了之后，人肉眼无法同时观察多个值。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种上位机的数据显示分析系统及方法，以能够更明显表达出工况的信息。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种上位机的数据显示分析系统，包括：

通讯模块：负责与下位机通讯，发送数据至对应的下位机或进行广播命令，并接受所有下位机的数据，根据下位机的ID将数据进行划分并保存至对应的对象内；

数据处理模块：将已接收的数据进行进一步的处理，将高低位数据进行合并，并将数据填充至显示模块的接口和根据对象开辟的缓存里；

显示模块：显示页面，该页面包括背景、坐标轴、工具图标、对应数据的波形；

命令分析模块：根据用户的操作，执行相应的命令，将命令最终结果发送至显示模块以达到对波形进行放大缩小、左右上下平移、测量波形的操作；

保存数据模块：将显示的波形以图片或者点阵的形式保存至指定的路径里。

相应地，本发明实施例还提供了一种上位机的数据显示分析方法，包括：

步骤1：根据下位机的个数创建相应的对象，每个对象设置对应的字段来保存需要显示的数据；

步骤2：发送和接受CAN报文，根据CAN报文的ID对数据进行分类，并保存至创建的对象的对应字段中；

步骤3：根据协议将字段内的数据进行高低位合并，还原本来的数据，并将处理的数据填充；

步骤4：根据预先设置好的规格对背景、坐标轴、工具图标进行绘制并显示至屏幕，收到填充后的数据开始绘制波形，并启动计时；在计时时根据采样率的定义进行对应的计数，根据计数推进时间坐标轴；

步骤5：将所有波形的各数据根据采样率依次绘制到屏幕显示。

进一步地，波形绘制过程中，根据当前坐标的刻度计算当前屏幕可以显示的波形的点数；如果当前波形数据的个数超过可显示波形的点数就刷新坐标轴的起点，使得当前屏幕显示最新的波形。

进一步地，步骤5中，波形数据在不停更新时，根据用户操作显示从零点开始至最新的波形或显示某时间到最新处的波形；如果波形数据不再更新，则根据用户操作显示任何一段时间的波形至屏幕。

进一步地，步骤5之后还包括步骤6：根据用户当前的操作进行命令的解析，对波形进行放大缩小，并根据测量光标的位置来计算测量光标的△X和△Y，每个波形的MAX值和MIN值。

本发明的有益效果为：本发明模仿示波器的显示，将数据以波形的形式显示出来，就有了对历史值的表现，可以让数据更为直观地呈现给用户，而且多数据的情况下，波形相互之间能够轻易观察和对比；这种直观或者对比性强的图形能够更明显表达出某种趋势或者是工况的信息，对于用户排查问题，测量数据有着无可替代的作用。

附图说明

图1是本发明实施例的上位机的数据显示分析系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的页面显示示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1～图2，本发明实施例的上位机的数据显示分析系统由通讯模块、数据处理模块、显示模块、命令分析模块、保存数据模块组成。

通讯模块：负责与下位机通讯，发送对应的数据至某台下位机，或进行广播命令，并接受所有下位机的数据，根据下位机的ID将数据进行划分并保存至对应的对象内。

数据处理模块：将已接收的数据进行进一步的处理，将高低位数据进行合并，并将数据填充至显示模块的接口和根据对象开辟的缓存里以供后续保存等操作使用。

显示模块：显示页面，包括背景，坐标轴，工具图标，对应数据的波形等

命令分析模块：根据用户的操作，执行相应的命令，将命令最终结果发送至显示模块以达到对波形进行放大缩小，左右上下平移，测量波形等操作。

保存数据模块：能够将显示的波形以图片或者点阵的形式保存至电脑指定的路径里，保存的文件可以再次被加载并拷贝到其他电脑里，方便各种工况的分析。

本发明实施例的上位机与下位机通过通讯模块进行数据的交互，后台数据管理模块对数据进行排序，缓存，并输出至显示模块，显示模块将数据转换成波形的形式打印至屏幕，并根据用户的操作对波形进行一定程度的放大缩小等操作。

本发明实施例的上位机的数据显示分析方法包括以下步骤：

步骤1：上位机根据下位机的个数创建相应的对象，每个对象都有对应的字段来保存要发送到显示模块的数据。

步骤2：通讯模块发送和接受CAN报文，根据CAN报文的ID对数据进行分类，并保存至步骤1里创建的对象的对应字段中。

步骤3：数据处理模块根据协议，将字段内的数据进行高低位合并，还原本来的数据，并将处理的数据按要求传输至显示模块的接口和对象缓存使用的接口。

步骤4：显示模块先根据预先定义好的规格，对背景，坐标轴，工具图标等进行绘制并显示至屏幕，显示的波形数据接口收到填充的数据后开始绘制波形，并启动计时。计时会根据采样率的定义进行对应的计数，根据计数去推进时间坐标轴（x轴）。

步骤5：a、所有波形的第一个数据对应x轴的起始点（零点）并绘制到屏幕；

b、所有波形的第二个数据对应x轴的（零点+采样率）并绘制到屏幕，再绘制与第1个点的连线；

………

c、所有波形的第N个数据对应x轴的（起始点+（n-1）*采样率）并绘制到屏幕，再绘制与上一个点的连线。

………

作为一种实施方式，根据当前坐标的刻度计算当前屏幕可以显示的波形的点数。如果当前波形数据的个数超过可显示波形的点数就刷新坐标轴的起点，使得当前屏幕显示最新的波形。

作为一种实施方式，根据用户操作可以显示从零点开始至最新的波形也可以显示某时间到最新处的波形（波形数据还在不停更新）。如果波形数据不再更新，根据用户操作可以显示任何一段时间的波形至屏幕。

作为一种实施方式，根据用户当前的操作进行命令的解析，对波形进行放大缩小，并根据测量光标的位置来计算测量光标的△X，△Y，每个波形的MAX值，MIN值。

此外，用户还可以将波形分别进行上下平移，以提供强烈的视觉对比。

本发明可以在连接多台机器的前提下，收集和观察多台机器的数据，比如一个流水线上有5台机器，可以分别显示多台机器的电流，电压，故障等信息，假设我们正在排查某个故障，给出转速指令后，某台机器的电压跳变跳变异常，波形原本应该是一个上升缓慢的曲线，但实际观察到电压呈阶跃响应般的变化，这通过波形可以明显看出电压的上升过快，导致机器报故障，但是假如是传统的数字显示，有可能因为数字变化过快，电压上升之后报故障又立刻下跌导致错过真实的故障原因。又或者假设测量机器在某工况下的工作性能等，假如只是显示某些数据的当前值，就需要人为的去记录数据的特征，比如整个过程中的最大值，最小值，而这些通过波形的模块的功能是可以实现的，还能使用测量光标进行各种数据的测量和分析。

本发明实施例的波形的显示的横坐标轴是基于时间的变化，还可以修改坐标轴的显示，以达到用户需要的效果，比如横纵坐标为力矩和电流，力矩和转速，电压和电流，转速和电压等等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。