CN1561510A

CN1561510A - 监控自动化设备的方法

Info

Publication number: CN1561510A
Application number: CNA028190394A
Authority: CN
Inventors: 彼得·贝克尔
Original assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: DE10147490A1; WO2003027984A3; US20050027372A1; ES2248612T3; US6895369B2; DE10294374D2; EP1430458B1; CN100407240C; EP1430458A2; WO2003027984A2; DE50203983D1; ATE302452T1

Abstract

本发明涉及一种用于监控具有一个控制装置和多个终端装置的自动化设备的方法，其中所述终端装置可以采用至少两个状态值。提供了可用于随后再现几个先前状态改变的措施。

Description

监控自动化设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控具有一个控制装置和多个终端装置的自动化设备的方法。本发明尤其涉及在根据权利要求1的上位概念的自动化设备中可靠识别终端装置和控制装置之间的消息电报中的多次信号变化。

背景技术

在具有多个终端装置(也称为自动化装置)和控制装置(也称为操作和监控站或“操作站”)的自动化设备中将事件反映为二进制信号。信号改变(电平引发的改变)由终端装置采集，并借助消息电报报告给一个或多个显示并继续处理所报告的信号电平的控制装置。

在现有技术中，只有当控制装置确认终端装置接收了第一消息之后才能再次发送第二消息，其例如具有在此期间信号重新改变的内容。该确认利用答复消息实现。

如果在消息电报中报告了一个信号，则在现有技术中识别最后两次信号变化。对此的限制条件是：a)在消息电报中设置附加信息“溢出”，该消息显示不能报告一次或多次信号变化；b)接收一条具有与最后一次报告的并存储在控制装置中的信号相同信号状态的消息。

为了提高消息报告的效率并更有效地利用系统资源，采用包含不止一个信号、即例如8个信号的消息电报。在消息电报中以“溢出标志”形式存在的状态信息和接收了消息电报的事实，在多个信号时表示1:n的关系。不再能够将“溢出标志”中的附加信息以及事件“接收了消息电报”对应于多个信号中的单个信号。由此该对应不适用于普遍有效的信号序列。消息电报中可用的信息减少为各自的信号状态，而在此期间从初始状态到第二状态且又返回的变化就无法识别。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方法，利用该方法可以在事后再现至少几个先前进行的状态变化。

该技术问题是通过权利要求1所述的方法解决的。本发明的优选实施方式在从属权利要求给出。

根据本发明，将消息电报进行扩展以便在可能情况下通知控制装置，经过可以从消息电报读出的转变后又发生了另一个转变。为此，每个信号还设置一个或两个二进制信息。如果消息电报此外还传送了终端装置的当前状态，则根据终端装置的先前状态与当前状态的比较推测到其它的转变，或对通过消息电报传递的信息进行真实性检查。

根据本发明的监控包括至少一个终端装置和一个控制装置的自动化设备的方法，所述终端装置可以采用至少两个状态值并输出一个取决于至少两个状态值的消息电报，所述控制装置从至少一个终端装置读入该消息电报，其中所述至少一个终端装置在从控制装置接收了答复信号之后才输出另一个消息电报，所述方法的特征在于，所述消息电报包含至少一个第一转变成分，显示从至少两个状态值的第一状态值到第二状态值的转变，以及至少一个第二转变成分，显示从至少两个状态值的第二状态值到第一状态值的转变。

优选的，消息电报具有至少一个状态成分，显示终端装置的至少两个状态值的瞬时状态值，控制装置将终端装置的瞬时状态值与同一终端装置的先前状态值进行比较，根据该比较结果以及第一和/或第二转变成分在达到瞬时状态值之前获得各终端装置的状态转变。

在本发明的另一优选实施方式中，消息电报中的伴随值信息具有至少一个伴随值信息成分，其形成至少一个转变成分与该伴随值信息的对应。

在此，优选的至少一个消息电报的所有成分都以二进制表示。

本发明的一个优点在于，控制装置借助所接收的信号状态S1以及事件信息E01和E10可以复制最后两次信号变化的信号变化过程。

附图说明

本发明的其它特征和优点将在下面的优选实施例描述中给出，其中借助附图进行描述。

图1示出了根据现有技术状态转变时的状态改变次序以及有关表示。

图2示出了根据现有技术多个状态转变时的状态改变次序以及有关表示。

图3示出了根据现有技术多个消息电报和多个状态转变时的状态改变次序以及有关表示。

图4示出了根据本发明的多个消息电报和多个状态转变时的状态改变次序以及有关表示。

具体实施方式

图1示出了具有两个终端装置1和2以及一个控制装置3的自动化设备。控制装置包括输入键盘4和屏幕，用于显示与其相连的终端装置1、2的以及根据自动化设备的规模其它未示出的终端装置的信号和状态说明。

一般地满足自动化设备中特定任务的终端装置1和2中的每个都可以采用至少两个不同的状态值。这些状态值作为状态说明或作为状态值之间的转变消息通知控制装置3，其中，终端装置1或2和控制装置3之间的通信在图中以双箭头表示。控制装置3读入各终端装置的不同的异步消息，使得监控设备的人员可以获得设备整个状态的概貌，并在必要时下通过控制装置3进行调整。(这里以及在后面，“读入”理解为在控制装置中识别、采集和处理终端装置的消息，而无需首先在各终端装置中调用该消息，但这同样也是可以的。)

在此，控制装置应当延时地始终显示终端装置的当前状态，此外还识别终端装置的至少最后一个转变周期(“0”-＞“1”；“1”-＞“0”或“1”-＞“0”；“0”-＞“1”)。在确定的应用情况下，该第二方面具有特别的意义：在状态报告时(所谓的“事件”)确定是否已经发生了一个事件是很重要的，例如设备中的阀门是否已断开和重新关闭。其发生的频率并不重要，但如果需要将在终端装置中获得，然后作为状态信息使用。

在图1的右边示出了根据现有技术终端装置1的多个状态改变顺序、终端装置1和控制装置3之间交换的消息的内容，和控制装置3中的有关表示。

终端装置在时刻t0处于以“0”标示的逻辑状态。该状态值例如在自动化设备运行时出现或可以在稍后的时刻得到。在第一种情况下，控制装置3不能直接知道终端装置1的状态值，初始状态值要通过终端装置1的状态改变消息才能被控制装置3识别。

在时刻t1发生终端装置1从逻辑状态值“0”到逻辑状态值“1”的转变。该转变触发了通过终端装置1输出消息电报。该消息电报包括状态成分S1，其是与终端装置1的状态值相同的写照。(在此为简单起见采用一个其中一个信号只能采用两个状态值的系统，但是本发明并不仅限于此，状态成分S1一般可以采用多个状态值。)消息电报由控制装置3读入。该读入在通过图1中从下电平到上电平的斜箭头表示的、确定的持续时间内进行。除了该箭头外还给出该消息电报的内容，在这种情况下只由状态成分S1构成，其内容是“1”，也就是终端装置3现在采用的新状态值。在t1后的时刻结束读入。

如果通过控制装置3结束读入消息电报，则在控制装置3中与终端装置1的状态值S1的表示对应的信号D1，由逻辑状态值“0”跳转到逻辑状态值“1”。(这里为简单起见，终端装置的状态值转变方向与信号D1的转变方向相同作为前提。但是这不是实施本发明的前提，并且专业人员很清楚，状态S1和显示信号D1之间的关系也可以选择性地实现。)

在从终端装置1向控制装置3完全传送了消息电报之后，在控制装置3中进行进一步的处理步骤。处理步骤的持续时间通过在上面电平的水平箭头表示。在结束该处理步骤之后控制装置3才向发送终端装置1发送答复信号，利用该信号通知终端装置1，终端装置1的消息电报已经由控制装置3成功读入。答复信号的传送也具有通过从上面电平到下面电平的斜箭头Q表示的、确定的持续时间。随后终端装置1和控制装置3之间通信的静止状态由在下面电平上的水平箭头表示。在该时间内终端装置1处理控制装置3的消息。此后终端装置1才可以向控制装置3发送已进行了另一转变的消息。这样的转变在所示例中发生在t2时刻，即在从终端装置1向控制装置3发送第一消息之后不久。在t2时刻的转变过程中，进行终端装置1和控制装置3之间的通信和终端装置1或控制装置3中的处理。因此，从逻辑“1”到逻辑“0”的第二状态值转变由终端装置1进行了临时存储，并到现在才发送到控制装置3。显示信号D1设置为“0”，在这种情况下控制装置3没有发生转变。

图2中示出了扩展的消息电报，其使得可以在终端装置1的状态值改变发生率更高时，进行终端装置1和控制装置3之间的通信。如果信号非常快速地变化，可能会导致很高的消息负荷。由此自动化设备的负载增大，并大大限制了设备的通信能力。为了防止这一点，引入在现有技术中称为“答复触发消息(QTM)”的方法来交互影响消息。只有当控制装置借助电报释放一条信号之后，才由终端装置报告该消息。如果信号在终端装置中释放，终端装置报告一次信号变化并在终端装置中消除该释放。其它信号变化可能由于已消除释放而不再报告。如果丢失一次信号变化，则该信号不能再被释放。为了消除该自锁(“死锁”)，绝对需要识别至少两次最后的信号变化。

为此，根据图2的方法，在消息电报中采用了另一以OV(“溢出”)标示的成分。除了在图1中示出的在t1时刻从“0”到“1”以及在t2时刻从“1”到“0”的终端装置的转变之外，在t3时刻还发生从“0”到“1”的转变。根据上述原因，在t2时刻从“1”到“0”的转变不能马上由终端装置1报告控制装置3并由此丢失，因为在终端装置1可以向控制装置3发送另一消息的时刻，状态值又是“1”。终端装置1的该状态值“1”由此与最后报告的状态值对应，而控制装置3就不能识别终端装置1的一个已经结束的状态值转变。但为了也记录已经结束的转变，在下个消息电报中将成分OV设置为“1”，这向控制装置3显示除了已报告的转变之外还发生了一次“隐藏的”转变。因此，在接收报告终端装置1从“1”到“0”的转变的第二消息电报时，显示信号从“1”设置为“0”。但是由于除此之外消息电报的成分OV设置为“1”，因此显示信号D1马上又设置为“1”以考虑“隐藏的”转变。图2的右上方示出了产生的显示信号D1。

如图3所示，如果终端装置1可以采用多个独立状态且因此必须向控制装置3报告多于一个状态成分时，上述信息是不够的。在图3中示出了消息电报具有状态成分S1和状态成分S2的例子。

在图3中的例子中，状态成分S1进行和图2中相同的状态值转变顺序，也就是说，在t1时刻从“0”到“1”的第一状态值转变，在t2时刻从“1”到“0”的第二状态值转变以及在t4时刻从“0”到“1”的第三状态值转变。此外，第二状态成分S2在t2和t4之间的t3时刻还发生从“0”到“1”的状态值转变。在t1时刻从终端装置1向控制装置3发送的第一消息电报因此包含“1”或“0”作为用于成分S1和S2的值。在t4后从终端装置1向控制装置3发送的第二消息电报包含“1”和“1”作为用于成分S1和S2的值，因为在这一时刻S1和S2都取值“1”。在t2和t4时刻S1的“隐藏”转变由此被系统丢失。即使消息电报具有附加成分OV也不能改变这一点，因为系统无法再将该成分OV唯一对应于状态值S1和S2。

图4示出了用于在终端装置具有多个可能状态时，在QTM方法下通过扩展消息电报可靠识别状态值转变的实施方式。在控制装置已经存储了消息状态的条件下，原则上需要另一二进制消息用于每个报告了的信号。如果控制装置不持有消息状态，或该信息很难获得，例如在控制装置起动状态下，则除了各状态成分外至少还需要两个二进制信息用于每个状态成分。换句话说，消息电报包含至少一个第一转变成分E01，显示从第一状态值到第二状态值的转变，以及一个第二转变成分E10，显示从第二状态值到第一状态值的转变。

在图4中，每个信号对应于附加的二进制信息E01(状态值从“0”变化为“1”)以及E10(状态值从“1”变化为“0”)。如果发生状态值转变，则其记录在相应的事件位E01或E10中。(成分S1、E01、E10、S2...在图右下方列出。)在时刻t1后发送消息之后消除这些事件信息。收集接着在t2时刻以及此后发生的事件并随着答复信号Q的到达报告给控制装置。控制装置可以借助所接收的信号状态S1和事件信息E01和E10复制最后两次信号变化的信号变化过程。

如果在t4后还发生其它状态值转变而没能发送消息，则事件信息E01和E10保持不变(事件E01和E10已发生)；只有状态成分S1采用当前信号状态。

因此在图4中，第一状态的成分S1、E01和E10在t0时刻全部为“0”，终端装置1的第二状态的成分S2、E01和E10也同样如此。在t1时刻S1的状态值从“0”变为“1”，从而S1和E01分别取值“1”，而其它变量保持值“0”。在转变之后E01的值马上又复位为“0”，因为该转变已经通过最后一次消息电报报告，从而成分S1、E01和E10采用值“1”、“0”和“0”。

在t2时刻S1发生从“1”到“0”的转变。因此S1、E01和E10的值是“0”、“0”和“1”。由于该转变没能立即由终端装置1报告给控制装置3，因此这些值一直保持到t4时刻。在t4时刻S1发生从“0”到“1”的另一次转变。但是S1先前的转变仍然没有报告，从而S1、E01和E10的值现在是“1”、“1”和“1”。这些值一直保持到在所示例中在t5时刻将下个消息电报发送到控制装置。在t5时刻消息电报中的值向控制装置3既显示当前状态值S1是“1”，又显示从最后一次消息电报以来发生的两次转变。由此，显示信号D1可以在如图4右上方所示的终端装置1的第一状态(定性地)再现转变的变化过程，即通过从“0”到“1”、从“1”到“0”以及从“0”到“1”的转变。这与S1的转变对应。在t5时刻S1的转变成分E01和E10复位为“0”。

在此期间，在t3时刻S2还发生从“0”到“1”的转变。因此将S2置为“1”，且将E01同样置为“1”。这些值一直保持到在消息电报中将其报告给控制装置。这发生在t5时刻。此后S2的转变成分E01和E10才复位为“0”。

在图4中除了转变之外，还和其它成分的各值一起给出了S1和S2、S1的E01、S1的E10、S2的E01以及S2的E10的值。

根据本发明的系统还可以这样扩展，消息电报的状态成分S1或S2显示终端装置1的瞬时状态值，且控制装置3将终端装置1的瞬时状态值与同一终端装置的先前状态值进行比较。根据比较结果和各转变成分E01或E10，则可以在达到瞬时状态值之前获得各终端装置1或2的状态值转变。

在根据现有技术的几个消息电报中设置了用于向控制装置报告其它信息的伴随信息。例如在伴随信息中，可以包含一个时间说明，其向控制装置报告何时在终端装置中采集到状态转变。在本发明的优选实施方式中，对消息电报中的这种伴随值信息同时提供至少一个伴随值信息成分，该成分确保相应转变成分和所属伴随值信息的对应。例如，当伴随值信息中的时间说明标示为Sn的状态转变时，Sn的伴随值信息成分设置为“1”。如果同时在终端装置中也识别出其它状态转变，则相应地将其它伴随值信息成分设置为“1”。如果Sn的转变是在该时刻被识别的唯一状态转变，且从终端装置向控制装置仅输出一个时间信息，则只有一个伴随值信息成分设置为“1”，其它所有伴随值信息成分都保持为“0”。通过伴随值信息成分对消息电报扩展的变形对专业人员是显而易见的，并不再进一步解释。

本发明并不仅限于上述例子。这是从消息电报的所有成分S1、S2、E01和E10都以二进制表示出发的。但是这也不是绝对必须的，而是可以将几个或所有成分都作为模拟值。

Claims

1.一种用于监控自动化设备的方法，该自动化设备包括：

至少一个终端装置(1，2)和一个控制装置(3)，所述终端装置(1，2)可以采用至少两个状态值并输出一个取决于该至少两个状态值的消息电报，所述控制装置(3)从至少一个终端装置(1，2)读入该消息电报，

其中，所述至少一个终端装置(1，2)在从该控制装置(3)接收了答复信号之后才输出另一个消息电报，

所述方法的特征在于，所述消息电报包含至少一个第一转变成分(E01)，显示从所述至少两个状态值的第一状态值到第二状态值的转变，以及至少一个第二转变成分(E10)，显示从所述至少两个状态值的第二状态值到第一状态值的转变。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述消息电报具有至少一个状态成分(S1，S2)，其特征在于，所述消息电报的至少一个状态成分(S1，S2)显示所述终端装置(1，2)的至少两个状态值的瞬时状态值，所述控制装置(3)将所述终端装置(1，2)的瞬时状态值与同一终端装置(1，2)的先前状态值进行比较，根据该比较结果以及所述第一和/或第二转变成分(E01，E10)，获得在达到瞬时状态值之前各终端装置(1，2)的状态转变。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述消息电报具有伴随值信息，其特征在于，所述消息电报具有至少一个伴随值信息成分，其形成至少一个转变成分与该伴随值信息的对应。

4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个所述消息电报的所有所述成分(S1，S2，E01，E10)都以二进制表示。