一种基于树形拓扑的诊断监视方法及系统

技术领域

本发明属于可编程控制技术领域，涉及诊断信息及组态软件展示，特别涉及一种基于树形拓扑的诊断监视方法及系统。

背景技术

自动控制系统中的异常虽然概率很低，但一旦发生不及时消除，则会对正在进行的生产或后续的生产造成影响或损失。为了快速消除异常，将系统恢复正常运行，首先需要定位异常的发生点，进而进一步进行异常分析，根据收集的信息制订合理的维护措施，如恢复通信，恢复供电以及更换模块等等。

对于可编程控制系统而言，随着计算机信息技术的发展，使用I/O网络构建更大的信号输入、输出系统已成为典型的配置。随之而来的是，对大规模系统的需求和满足现场复杂的系统部署要求，I/O网络的结构也从单一的控制器+I/O模块的层级，转变为I/O总线、I/O站、I/O站分支和I/O模块的结构。虽然通过大多数I/O网络的组态采用图形化的方式，但诊断信息与I/O网络分开展示的方式，使得异常发生时根据各类告警结合组态软件监视分析异常极为不变，用户需要在同一组态环境下掌握系统的运行状态，而不是通过不同的来源汇总分析。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于树形拓扑的诊断监视方法及系统，能够实现I/O网络各层级元素异常的直观显示，并实现自下而上的异常汇总，提升在线监视体验。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于树形拓扑的诊断监视方法，包括如下步骤：

步骤1，控制器根据组态配置文件生成I/O模块诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构；

步骤2，诊断信息获取任务周期获取诊断信息，并将诊断信息写入I/O网络诊断信息结构；

步骤3，控制器根据I/O模块诊断信息、I/O网络诊断信息以及结合树形I/O网络拓扑关系，自下而上逐级汇总判断网络各元素状态；

步骤4，组态软件从控制器获取判断汇总后的I/O网络拓扑各元素状态并以图形化方式展示。

上述步骤1中，I/O网络诊断信息结构按作为I/O网络拓扑元素的I/O总线、I/O站、I/O站分支和I/O模块组织。

上述步骤2中，诊断信息获取任务除获取I/O模块的诊断信息外，还通过其与I/O模块的通信判断通信链路的正常与否，并将其与该通信链路下的元素状态求或判断后写入I/O网络诊断信息结构。

上述步骤3中，I/O网络诊断信息的判断按I/O模块、I/O站分支、I/O站和I/O总线的顺序进行。

上述步骤4中，组态软件首先保证组态配置与控制器内配置一致，然后以图形化方式展示I/O网络拓扑各元素状态。

一种基于树形拓扑的诊断监视系统，包括，

控制器，所述控制器被配置为根据组态配置文件生成I/O模块诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构，所述诊断信息获取任务被配置为周期获取诊断信息，并将诊断信息写入I/O网络诊断信息结构；所述控制器还被配置为根据I/O模块诊断信息、I/O网络诊断信息以及结合树形I/O网络拓扑关系，自下而上逐级汇总判断网络各元素状态；以及，

组态软件，所述组态软件被配置为从所述控制器获取判断汇总后的I/O网络拓扑各元素状态并以图形化方式展示。

上述I/O网络诊断信息结构被配置为按作为I/O网络拓扑元素的I/O总线、I/O站、I/O站分支和I/O模块组织。

上述诊断信息获取任务还被配置为通过其与I/O模块的通信判断通信链路的正常与否，并将其与该通信链路下的元素状态求或判断后写入I/O网络诊断信息结构。

上述控制器还被配置为在对I/O网络诊断信息进行判断时，按I/O模块、I/O站分支、I/O站和I/O总线的顺序进行。

上述组态软件被配置为在保证组态配置与控制器内配置一致时，才以图形化方式展示I/O网络拓扑各元素状态。

采用上述方案后，本发明无需用户任何组态或配置，以直观的方式展示I/O网络元素的异常状态，且支持异常自下而上逐级汇总，在I/O网络树形拓扑折叠情况下快速了解I/O网络运行状态，降低维护人员定位异常的难度，为制订维护措施提供更准确的依据，提升维护效率。

附图说明

图1是本发明是I/O网络诊断监视的流程图；

图2是诊断信息示意图；

图3是元素状态判断流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于树形拓扑的诊断监视方法，包括如下步骤：

步骤1，控制器根据组态配置文件生成I/O模块诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构；其中，I/O网络诊断信息结构按作为I/O网络拓扑元素的I/O总线、I/O站、I/O站分支和I/O模块组织；

步骤2，诊断信息获取任务周期获取诊断信息，并将诊断信息写入I/O网络诊断信息结构；其中，诊断信息获取任务除获取I/O模块的诊断信息外，还通过其与I/O模块的通信判断通信链路的正常与否，并将其与该通信链路下的元素状态求或判断后写入I/O网络诊断信息结构；

步骤3，控制器根据I/O模块诊断信息、I/O网络诊断信息以及结合树形I/O网络拓扑关系，自下而上逐级汇总判断网络各元素状态；其中，I/O网络诊断信息的判断按I/O模块、I/O站分支、I/O站和I/O总线的顺序进行；

步骤4，组态软件从控制器获取判断汇总后的I/O网络拓扑各元素状态并以图形化方式展示；在具体实施时，组态软件在保证组态配置与控制器内配置一致时，才以图形化方式展示I/O网络拓扑各元素状态。

以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

图1是I/O网络诊断监视流程示意图，包括以下步骤：

步骤S101，生成诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构。在该步骤，控制器根据组态配置文件内对网络拓扑的描述生成I/O模块诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构。I/O网络拓扑由I/O总线、I/O站、I/O站分支和I/O模块元素构成，其中I/O总线为树形拓扑结构的顶层，I/O模块为最底层。I/O网络的诊断信息结构也按此层级进行组织。

步骤S102，获取诊断信息。I/O模块诊断信息获取任务周期执行，根据前序解析的I/O网络拓扑结构，遍历网络内的各个I/O模块，获取各个I/O模块的状态。在通过通信方式获取I/O模块状态的同时，也判断控制器与I/O模块之间的通信链路是否正常，若通信不正常，则同样标记I/O模块状态异常。

步骤S103，根据树形拓扑及诊断信息判断网络各元素状态。按照树形拓扑结构和自下而上的顺序，逐层判断当前层级网络元素状态，判断基于获得的下一级网络元素状态及网络通信状态。判断的结果写入I/O网络诊断信息结构。

步骤S104，组态软件获取状态并展示。组态软件从控制器获取保存在I/O网络诊断信息结构内的网络拓扑各元素状态，并根据状态以图形化方式展示状态，如采样报警感叹号或元素底色变为黄色报警色。

图2是诊断信息示意图。如图2所示，诊断状态按网络拓扑的元素分类I/O总线状态201、站状态202、分支状态203和模块状态204。

I/O总线状态201为控制器下I/O总线的运行状态，其下任一I/O站异常或控制器与I/O站的通信异常均会导致I/O总线状态异常。

站状态202为I/O网络内任一I/O站的运行状态，其下任一I/O分支状态异常或I/O站与I/O分支的通信异常均会导致I/O站异常。

分支状态203为I/O站内任一I/O分支的运行状态，其下任一I/O模块状态异常或I/O分支与I/O模块的通信异常均会导致I/O分支异常。

模块状态204为I/O当前的运行状态，分为正常和异常。

图3是元素状态判断流程示意图。如流程图所示，流程包括以下步骤：

步骤S301，获取低一级网络元素异常状态。在该步骤，控制器获取低一级网络元素的异常状态，如本级为I/O分支，则获取该I/O分支下所有I/O模块的运行状态，如本级为I/O总线，则获取该I/O总线下所有I/O站的状态。状态包括网络元素的自身状态，也包括本级网络元素与下级网络元素的通信状态。

条件T301，低一级网络元素存在异常。获得低一级网络元素状态后，对所有元素遍历，判断是否存在异常，该异常包括元素自身的异常也包括本级网络元素与下级网络元素的通信异常。

步骤S302，置本级网络元素异常状态。若在T301中判断出现任一异常，则置本级网络元素异常，并将该异常写入I/O网络诊断信息结构，以便更高层级的网络元素判断。

步骤S303，清除本级网络元素异常状态。若在T301中判断未出现任何异常，则清除本级网络元素异常状态，恢复正常，并将该正常写入I/O网络诊断信息结构，以便更高层级的网络元素判断。

步骤S304，转入高一级网络元素异常判断/结束。当本级网络元素异常判断完成后，转入高一级网络元素异常判断。若当前判断层级已为I/O总线层级，则结束判断流程。

基于以上技术方案，本发明还提供一种基于树形拓扑的诊断监视系统，包括：

控制器，所述控制器被配置为根据组态配置文件生成I/O模块诊断信息获取任务及I/O网络诊断信息结构，所述诊断信息获取任务被配置为周期性获取诊断信息，并将诊断信息写入I/O网络诊断信息结构；所述控制器还被配置为根据I/O模块诊断信息、I/O网络诊断信息以及结合树形I/O网络拓扑关系，自下而上逐级汇总判断网络各元素状态；以及，

组态软件模块，所述组态软件模块被配置为从所述控制器获取判断汇总后的I/O网络拓扑各元素状态并以图形化方式展示。

作为本发明的一个较佳实施例，所述组态软件模块被配置为在保证组态配置与控制器内配置一致时，才以图形化方式展示I/O网络拓扑各元素状态。

所述控制器与组态软件模块的工作方式遵循前述诊断监视方法的内容执行，在此不再赘述。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。