Pcs7軟體系統的診斷系統和診斷方法
2023-08-09 14:46:46 1
專利名稱：Pcs7軟體系統的診斷系統和診斷方法
技術領域：
本發明涉及自動控制系統領域，特別涉及一種用於診斷PCS7軟體系統的系統和方法。
背景技術：
分布式控制系統(Distributed Control System, DCS)是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程控制要求的日益複雜而應運而生的綜合控制系統。為了構建分布式控制系統並對該系統的運行進行控制，多種DCS軟體系統被開發出來，西門子公司的PCS7系統就是其中典型的一種。由於分布式控制系統的複雜性，PCS7軟體系統由大量組件構成，分別用於實現分布式控制系統中的各種控制功能。絕大多數PCS7軟體系統的安裝和運行是基於MicrosoftWindows作業系統的,而HMI部分的資料庫則採用Microsoft SQL Server,由於它們均具有組件種類繁多，版本更新速度快，與作業系統關聯密切等共同特點，因而在運行時有可能會發生各種故障。雖然PCS7軟體系統的有些組件自身帶有部分診斷功能，但是由於功能單一且過於分散，在系統運行真正發生故障的時候往往難以集中、準確地反映故障信息，而且很難及時、快速地從多種診斷信息中分析出故障的根本問題所在，這就給有效排除故障帶來了很大困難。
發明內容
有鑑於此，本發明的發明目的在於提供一種用於診斷PCS7軟體系統的系統和方法，以實現準確收集PCS7軟體系統運行中的各類診斷信息，為故障分析提供全面的數據基礎，而且實現及時從各種診斷信息中分析出故障原因，為找出解決方案提供參考，從而提高排除系統運行故障的效率。根據本發明的一個方面，本發明提供一種PCS7軟體系統的診斷系統，包括診斷信息收集模塊、診斷信息文本化模塊、故障原因分析模塊和診斷報告生成模塊，其中，所述診斷信息收集模塊，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化模塊，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析模塊，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成模塊，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷 艮告。優選地，所述類別是下面的一種或多種PCS7軟體系統基礎功能信息、PCS7軟體系統已安裝組件信息、已安裝第三方軟體信息、作業系統日誌信息和內存dump信息。優選地，所述診斷系統進一步包括專家資料庫生成模塊，用於通過數據挖掘處理生成所述專家資料庫。
優選地，所述數據挖掘處理包括下面的一種或多種關聯分析、分類、預測、聚類。優選地，所述專家資料庫生成模塊進一步用於根據所述故障原因分析模塊的分析結果更新所述專家資料庫。根據本發明的另一個方面，本發明還提供一種PCS7軟體系統的診斷方法，包括診斷信息收集步驟、診斷信息文本化步驟、故障原因分析步驟和診斷報告生成步驟，其中，所述診斷信息收集步驟，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化步驟，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析步驟，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成步驟，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。優選地，所述類別是下面的一種或多種PCS7軟體系統基礎功能信息、PCS7軟體系統已安裝組件信息、已安裝第三方軟體信息、作業系統日誌信息和內存dump信息。優選地，所述診斷方法進一步包括專家資料庫生成步驟(S50)，用於通過數據挖掘處理生成所述專家資料庫。優選地，所述數據挖掘處理包括下面的一種或多種關聯分析、分類、預測、聚類。優選地，在所述專家資料庫生成步驟中，還根據所述故障原因分析步驟的分析結果更新所述專家資料庫。從上述技術方案中可以看出，本發明可以準確收集PCS7軟體系統運行中的各類診斷信息，為故障分析提供全面的數據基礎，而且能夠及時從各種診斷信息中分析出故障原因，為找出解決方案提供參考，從而提高了排除系統運行故障的效率。
下面將通過參照附圖詳細描述本發明的優選實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發明的上述及其它特徵和優點，附圖中圖I是本發明具體實施方式
中PCS7軟體系統的診斷系統結構圖；圖2是本發明另一具體實施方式
中PCS7軟體系統的診斷系統結構圖；圖3是本發明具體實施方式
中PCS7軟體系統的診斷方法操作流程圖；圖4是本發明另一具體實施方式
中PCS7軟體系統的診斷方法操作流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下舉實施例對本發明進一步詳細說明。PCS7軟體系統由大量組件構成，由於組件種類繁多，版本更新速度快，與作業系統關聯密切等共同特點，在運行時有可能會發生各種故障。在本發明之前，雖然PCS7軟體系統的有些組件自身帶有部分診斷功能，但由於在整個PCS7系統中過於分散，在系統運行真正發生故障的時候往往難以集中反映故障信息，而且由於現有診斷功能並不具備對診斷信息進行分析的能力，所以很難及時從多種診斷信息中分析出故障的根本問題所在。而本發明正是提供了一種對PSC7軟體系統進行診斷的完整解決方案。
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如圖I所示，本發明具體實施方式
所提供的PCS7軟體系統的診斷系統包括診斷信息收集模塊10、診斷信息文本化模塊20、故障原因分析模塊30和診斷報告生成模塊40，其中，所述診斷信息收集模塊10，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化模塊20，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析模塊30，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成模塊40，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。下面，我們就結合圖I中的系統結構圖對該診斷系統中的各系統模塊分別進行介紹。I、診斷信息收集模塊10按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總。由於PCS7軟體系統的複雜性，在進行系統診斷時，需要將整個系統功能分為若干個類別，而之後的診斷信息匯總工作也可以按照這些類別來進行。這些類別包括但不限於· PCS7軟體系統基礎功能信息；· PCS7軟體系統已安裝組件信息；·已安裝第三方軟體信息； 作業系統日誌信息；·內存dump信息等。在診斷之前，診斷信息收集模塊10可以以人機界面的形式將所有上述診斷類別提供給操作者進行預覽，操作者可以根據實際需求來選擇其中一個、多個甚至是全部類別進行後續的診斷操作。針對每個類別中的大量功能,都有正常運行下的正常系統參數或者參數範圍，診斷信息收集模塊10會採集每個功能的實際運行參數，然後將該實際運行參數與正常系統參數進行比對。如果實際運行參數在正常系統參數的允許範圍內，則確定該功能運行正常，否則說明該功能出現故障或異常，此時診斷信息收集模塊10會根據該功能所在類別和異常表現等信息自動生成系統默認的故障代碼，作為該功能的診斷信息記錄下來。當然，即使功能運行正常，診斷信息收集模塊10也可以選擇將該運行正常信息記錄下來，作為診斷日誌以為後續的系統維護提供方便。當完成PCS7軟體系統所有類別的系統診斷之後，針對各類別所收集的診斷信息將被分類保存在不同目錄中以供操作者查詢。同時，這些診斷信息中的故障代碼也可以直接以人機界面的形式顯示給操作者。2、診斷信息文本化模塊20根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息。由於診斷信息中的每個故障代碼都代表詳細的故障信息，但是這些故障代碼本身僅僅是由系統默認的字母和數字構成的一系列字符，對於操作者而言仍然難以明確故障的具體信息。為此，本發明具體實施方式
中的診斷系統預先提供了故障代碼與故障信息的對照表，該對照表內的信息明確體現了 PCS7軟體系統運行中所有可能故障信息與其對應故障代碼的對應關係，其中所有故障信息均以操作者可識別的自然語言形式表達。診斷信息文本化模塊20可以基於故障代碼與故障信息的該對照表，將診斷信息中的每一故障代碼均轉化為操作者可識別的文本化故障信息，並將轉化後的該故障信息保存在每個故障代碼的相同目錄中以供操作者查詢。同時，這些故障信息也可以基於上述類別直接以人機界面的形式顯示給操作者。3、故障原因分析模塊30根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案。針對現有PCS7診斷功能無法進行診斷信息分析的不足，本發明實施方式中的診斷系統提供了對診斷信息進行故障分析，並提出相應解決辦法的功能。具體地，故障原因分析模塊30基於診斷系統中預置的專家資料庫，根據所得到的各種故障信息對可能導致故障的原因進行分析。在本發明具體實施方式
中，無論在專家資料庫的形成過程還是故障原因的分析過程中，都使用相應的數據挖掘技術。優選地，如圖2所示，本發明另一實施方式中的診斷系統進一步包括一專家資料庫生成模塊50。在專家資料庫形成過程中，首先將之前PCS7軟體系統運行中所發生的所有故障和相應的故障解決方案作為原始經驗數據輸入到專家資料庫生成模塊50中，該模塊根據該原始經驗數據進行數據挖掘處理，以確定出故障特徵信息以及這些故障特徵信息與故障解決方案間的相關性信息，從而形成系統預置的專家資料庫。作為另一實施方式，本領域技術人員也可以將該專家資料庫生成模塊50作為一單獨的功能模塊，而不作為本發明實施方式中的診斷系統的組成部分。在故障原因分析過程中，將需要分析的故障信息輸入到故障原因分析模塊30中，該故障原因分析模塊30基於專家資料庫的已有信息再次進行數據挖掘處理，確定出現有故障信息與專家資料庫中的故障特徵信息的相關性，從而確定與現有故障信息對應的可能的故障解決方案及其可能性大小。該故障原因分析模塊30的分析結果可以以人機界面的形式提供給操作者，為操作者後續採取相應解決方案來排除故障提供參考。優選地，該故障原因分析模塊30的分析結果以及操作者後續實際的解決方案均可被作為經驗數據再次輸入到專家資料庫生成模塊50中，經過進一步的數據挖掘處理以更新該專家資料庫。其中，上述數據挖掘處理可以包括各種數據挖掘算法，例如關聯分析、分類、預測、
聚類等等。4、診斷報告生成模塊40基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。為了滿足PCS7軟體系統的維護需求，診斷報告生成模塊40會根據之前各項診斷操作的結果生成診斷報告，並以人機界面形式向操作者顯示。該診斷報告可包括以下信息中的一種或多種·診斷信息收集模塊10得到的診斷信息；·診斷信息收集模塊10得到的運行正常信息；·診斷信息文本化模塊20得到的文本化故障信息；·故障原因分析模塊30得到的可能故障解決方案及其可能性大小；·操作者所選擇的最終故障解決方案等。
下面，我們開始介紹本發明具體實施方式
中的PCS7軟體系統的診斷方法。如圖3所示，該PCS7軟體系統的診斷方法包括診斷信息收集步驟S10、診斷信息文本化步驟S20、故障原因分析步驟S30和診斷報告生成步驟S40，其中，所述診斷信息收集步驟S10，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化步驟S20，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析步驟S30，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成步驟S40，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。。下面，我們就結合圖3中的步驟流程圖對該診斷方法中的各步驟分別進行介紹。I、在診斷信息收集步驟SlO中，按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總。由於PCS7軟體系統的複雜性，在進行系統診斷時，需要將整個系統功能分為若干個類別，而之後的診斷信息匯總工作也可以按照這些類別來進行。這些類別包括但不限於· PCS7軟體系統基礎功能信息；· PCS7軟體系統已安裝組件信息；·已安裝第三方軟體信息；·作業系統日誌信息；·內存dump信息等。在診斷之前，在診斷信息收集步驟SlO中，可以以人機界面的形式將所有上述診斷類別提供給操作者進行預覽，操作者可以根據實際需求來選擇其中一個、多個甚至是全部類別進行後續的診斷操作。針對每個類別中的大量功能,都有正常運行下的正常系統參數或者參數範圍,在診斷信息收集步驟Sio中會採集每個功能的實際運行參數，然後將該實際運行參數與正常系統參數進行比對。如果實際運行參數在正常系統參數的允許範圍內，則確定該功能運行正常，否則說明該功能出現故障或異常，此時診斷信息收集步驟SlO會根據該功能所在類別和異常表現等信息自動生成系統默認的故障代碼，作為該功能的診斷信息記錄下來。當然，即使功能運行正常，在診斷信息收集步驟Sio中也可以選擇將該運行正常信息記錄下來，作為診斷日誌以為後續的系統維護提供方便。當完成PCS7軟體系統所有類別的系統診斷之後，針對各類別所收集的診斷信息將被分類保存在不同目錄中以供操作者查詢。同時，這些診斷信息中的故障代碼也可以直接以人機界面的形式顯示給操作者。2、在診斷信息文本化步驟S20中，根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息。由於診斷信息中的每個故障代碼都代表詳細的故障信息，但是這些故障代碼本身僅僅是由系統默認的字母和數字構成的一系列字符，對於操作者而言仍然難以明確故障的具體信息。為此，本發明具體實施方式
中的診斷系統預先提供了故障代碼與故障信息的對照表，該對照表內的信息明確體現了 PCS7軟體系統運行中所有可能故障信息與其對應故障代碼的對應關係，其中所有故障信息均以操作者可識別的自然語言形式表達。
在診斷信息文本化步驟S20中，可以基於故障代碼與故障信息的該對照表，將診斷信息中的每一故障代碼均轉化為操作者可識別的文本化故障信息，並將轉化後的該故障信息保存在每個故障代碼的相同目錄中以供操作者查詢。同時，這些故障信息也可以基於上述類別直接以人機界面的形式顯示給操作者。3、在故障原因分析步驟S30中，根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案。針對現有PCS7診斷功能無法進行診斷信息分析的不足，本發明實施方式中的診斷系統提供了對診斷信息進行故障分析，並提出相應解決辦法的功能。具體地，在故障原因分析步驟S30中，基於診斷系統中預置的專家資料庫，根據所得到的各種故障信息對可能導致故障的原因進行分析。在本發明具體實施方式
中，無論在專家資料庫的形成過程還是故障原因的分析過程中，都使用相應的數據挖掘技術。優選地，如圖4所示，本發明另一實施方式中的診斷系統進一步包括一專家資料庫生成步驟S50。在該專家資料庫生成步驟S50中，首先將之前PCS7軟體系統運行中所發生的所有故障和相應的故障解決方案作為原始經驗數據輸入到相應的專家資料庫生成模塊50中，該模塊根據該原始經驗數據進行數據挖掘處理，以確定出故障特徵信息以及這些故障特徵信息與故障解決方案間的相關性信息，從而形成系統預置的專家資料庫。作為另一實施方式，本領域技術人員也可以將該專家資料庫生成步驟S50作為一單獨的功能步驟，而不作為本發明實施方式中的診斷方法的組成部分。在故障原因分析過程中，將需要分析的故障信息在故障原因分析步驟S30中進行故障原因分析，在該步驟中基於專家資料庫的已有信息再次進行數據挖掘處理，確定出現有故障信息與專家資料庫中的故障特徵信息的相關性，從而確定與現有故障信息對應的可能的故障解決方案及其可能性大小。該故障原因分析步驟S30的分析結果可以以人機界面的形式提供給操作者，為操作者後續採取相應解決方案來排除故障提供參考。優選地，在該故障原因分析步驟S30中的分析結果以及操作者後續實際的解決方案均可被作為經驗數據再次輸入到該專家資料庫生成模塊50中，經過進一步的數據挖掘處理以更新該專家資料庫。其中，上述數據挖掘處理可以包括各種數據挖掘算法，例如關聯分析、分類、預測、
聚類等等。4、在診斷報告生成步驟S40中，基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。為了滿足PCS7軟體系統的維護需求，在診斷報告生成步驟S40中會根據之前各項診斷操作的結果生成診斷報告，並以人機界面形式向操作者顯示。該診斷報告可包括以下信息中的一種或多種·在診斷信息收集步驟SlO中得到的診斷信息；·在診斷信息收集步驟SlO中得到的運行正常信息；·在診斷信息文本化步驟S20中得到的文本化故障信息；·在故障原因分析步驟S30中得到的可能故障解決方案及其可能性大小；·操作者所選擇的最終故障解決方案等。由上述描述可知，通過本發明具體實施方式
中用於診斷PCS7軟體系統的系統和方法，可以準確收集PCS7軟體系統運行中的各類診斷信息，為故障分析提供全面的數據基礎，而且能夠及時從各種診斷信息中分析出故障原因，為找出解決方案提供參考，從而提高了排除系統運行故障的效率。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種PCS7軟體系統的診斷系統，包括診斷信息收集模塊(10)、診斷信息文本化模塊(20)、故障原因分析模塊(30)和診斷報告生成模塊(40)，其中，所述診斷信息收集模塊(10)，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化模塊(20)，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析模塊(30)，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成模塊(40)，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。
2.根據權利要求I所述的診斷系統，其特徵在於，所述類別是下面的一種或多種PCS7軟體系統基礎功能信息、PCS7軟體系統已安裝組件信息、已安裝第三方軟體信息、作業系統日誌信息和內存dump信息。
3.根據權利要求I所述的診斷系統，其特徵在於，所述診斷系統進一步包括專家資料庫生成模塊(50)，用於通過數據挖掘處理生成所述專家資料庫。
4.根據權利要求3所述的診斷系統，其特徵在於，所述數據挖掘處理包括下面的一種或多種關聯分析、分類、預測、聚類。
5.根據權利要求3所述的診斷系統，其特徵在於，所述專家資料庫生成模塊(50)進一步用於根據所述故障原因分析模塊(30)的分析結果更新所述專家資料庫。
6.一種PCS7軟體系統的診斷方法，包括診斷信息收集步驟(SlO)、診斷信息文本化步驟(S20)、故障原因分析步驟(S30)和診斷報告生成步驟(S40)，其中，所述診斷信息收集步驟(SlO)，用於按照類別對PCS7軟體系統進行系統診斷，並將所有診斷信息進行匯總；所述診斷信息文本化步驟(S20)，用於根據故障代碼與故障信息的對應關係，將所述診斷信息中的故障代碼進行文本化，生成可識別的故障信息；所述故障原因分析步驟(S30)，用於根據各種所述故障信息，基於專家資料庫分析出可能導致故障的原因，並提供相應解決方案；以及所述診斷報告生成步驟(S40)，用於基於所述診斷信息、所述故障信息和所述解決方案，輸出診斷報告。
7.根據權利要求6所述的診斷方法，其特徵在於，所述類別是下面的一種或多種PCS7軟體系統基礎功能信息、PCS7軟體系統已安裝組件信息、已安裝第三方軟體信息、作業系統日誌信息和內存dump信息。
8.根據權利要求6所述的診斷方法，其特徵在於，所述診斷方法進一步包括專家資料庫生成步驟(S50)，用於通過數據挖掘處理生成所述專家資料庫。
9.根據權利要求8所述的診斷方法，其特徵在於，所述數據挖掘處理包括下面的一種或多種關聯分析、分類、預測、聚類。
10.根據權利要求8所述的診斷方法，其特徵在於，在所述專家資料庫生成步驟(S50)中，還根據所述故障原因分析步驟(S30)的分析結果更新所述專家資料庫。
全文摘要
本發明涉及一種用於診斷PCS7軟體系統的系統和方法。該PCS7軟體系統的診斷系統包括診斷信息收集模塊、診斷信息文本化模塊、故障原因分析模塊和診斷報告生成模塊。通過本發明技術方案，可以準確收集PCS7軟體系統運行中的各類診斷信息，為故障分析提供全面的數據基礎，而且能夠及時從各種診斷信息中分析出故障原因，為找出解決方案提供參考，從而提高排除系統運行故障的效率。
文檔編號G05B23/00GK102915028SQ20121003515
公開日2013年2月6日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者王勇 申請人:上海西門子工業自動化有限公司