一种PLC控制器冗余环网监控方法及系统与流程

本发明提出了一种plc控制器冗余环网监控方法及系统，涉及冗余环网监控。

背景技术：

1、随着现代工业和信息技术的快速发展，控制系统在工业自动化、智能制造等领域的应用越来越广泛。在复杂的控制系统中，通常包含大量的预设设备，这些设备按照不同的功能和性能被部署在系统的各个环节，共同完成特定的控制任务。然而，在实际应用中，由于设备性能差异、环境因素、人为操作失误等多种原因，控制系统中可能会出现设备故障或性能下降的情况，从而影响整个系统的稳定性和可靠性。现有技术中传统的设备分类方法往往基于设备的物理属性或功能特点进行划分，忽略了设备性能对系统整体性能的影响；而设备性能评估方法则往往采用单一的指标进行衡量，难以全面反映设备的综合性能。此外，现有的故障预测和替换方法大多依赖于人工干预，无法实现自动化的故障处理和设备替换。

技术实现思路

1、本发明提供了一种plc控制器冗余环网监控方法及系统，用以解决现有技术中传统的设备分类方法往往基于设备的物理属性或功能特点进行划分，忽略了设备性能对系统整体性能的影响，而设备性能评估方法则往往采用单一的指标进行衡量，难以全面反映设备的综合性能，现有的故障预测和替换方法大多依赖于人工干预，无法实现自动化的故障处理和设备替换等问题：

2、本发明提出的一种plc控制器冗余环网监控方法及系统，所述方法包括：

3、对获取的预设设备进行分类，获得设备分类组，计算每个预设设备的设备性能值，根据所述设备性能值生成预设设备排序，进而获得每个设备分类组的主设备和副设备；

4、根据主设备信息建立控制环网，并将主设备信息与副设备信息进行绑定，获得替换排序信息，将主设备标定为设备节点，并对设备节点分配控制任务，进而获得控制链路；

5、计算控制链路中每个设备节点的控制异常率，根据所述控制异常率判定异常控制节点，根据替换排序信息对异常控制节点进行替换，并对控制链路进行更新，获得更新链路；

6、计算更新链路的控制匹配率，对所述控制匹配率进行是否合格的判定，根据判定结果判断是否对最后一次更新的副设备进行再更新，获得处理结果。

7、进一步地，所述对获取的预设设备进行分类，获得设备分类组，包括：

8、获取预设设备的设备信息，对所述设备信息进行预处理，获得预处理设备信息；

9、根据预设设备种类结合预处理设备信息对预设设备进行分类，获得多个设备分类组。

10、进一步地，所述计算每个预设设备的设备性能值，根据所述设备性能值生成预设设备排序，进而获得每个设备分类组的主设备和副设备，包括：

11、获取每个设备分类组的预设设备的设备运行信息，根据所述设备运行信息计算每个设备分类组的每个预设设备的设备性能值；

12、对每个设备分类组的预设设备的设备性能值进行从大到小的排序，进而获得预设设备排序；

13、将预设设备排序中排名第一的预设设备设置为设备分类组的主设备，将其余预设设备设置为设备分类组的副设备。

14、进一步地，所述根据主设备信息建立控制环网，并将主设备信息与副设备信息进行绑定，获得替换排序信息，包括：

15、将每个设备分类组的每个主设备之间建立通信连接，形成控制环网；

16、将每个设备分类组的预设设备排序信息与其对应的主设备信息绑定，获取绑定信息；

17、将绑定信息中存在重复的主设备信息进行重叠，获得每个主设备信息的替换排序信息。

18、进一步地，所述将主设备标定为设备节点，并对设备节点分配控制任务，进而获得控制链路，包括：

19、将所述控制环网中的每个主设备，均标定为一个设备节点；

20、根据每个设备节点的设备信息分配设备节点的控制任务，将所有设备节点的控制任务按照预设任务顺序进行连接，获得控制链路。

21、进一步地，所述计算控制链路中每个设备节点的控制异常率，根据所述控制异常率判定异常控制节点，包括：

22、获取控制链路中的各个设备节点的运行信息，根据各个设备节点的运行信息计算对应设备节点的控制异常率；

23、所述控制异常率的计算公式为：

24、

25、其中，为设备节点的控制异常率，为设备节点的实际输出数据，为设备节点的实际输入数据，为设备节点的预设输出数据，为设备节点的预设输入数据，为设备节点第i次控制的异常率，j为设备节点的控制总次数，为设备节点总控制的总异常率。

26、根据所述控制异常率对对应设备节点进行异常判定，将控制异常率与预设异常率阈值进行比较，当控制异常率大于预设异常率阈值时，将控制异常率对应的设备节点判定为异常控制节点，当控制异常率小于等于预设异常率阈值时，将控制异常率对应的设备节点判定为正常控制节点。

27、进一步地，所述根据替换排序信息对异常控制节点进行替换，并对控制链路进行更新，获得更新链路，包括：

28、当控制链路存在异常控制节点时，获取异常控制节点对应的替换排序信息；

29、获取所述替换排序信息中排名最大的副设备对所述异常控制节点进行替换；

30、在替换完成之后，对控制链路进行更新，获得更新链路。

31、进一步地，所述计算更新链路的控制匹配率，对所述控制匹配率进行是否合格的判定，根据判定结果判断是否对最后一次更新的副设备进行再更新，获得处理结果，包括：

32、获取更新链路的运行控制信息，根据所述更新链路的运行控制信息计算更新链路的控制匹配率；

33、对所述控制匹配率进行是否合格的判定，当控制匹配率为合格判定时，结束更新链路的再更新；

34、当控制匹配率为不合格判定时，对更新链路的最后一次更新的副设备进行再更新，直至控制匹配率为合格判定，获得处理结果。

35、所述控制匹配率的计算公式为：

36、

37、其中，p为控制匹配率，z为设备节点总个数，为第k个设备节点的控制异常率，为各个设备节点之间通信连接成功个数，为各个设备节点之间通信连接总个数。

38、进一步地，所述系统包括：

39、分类排序模块，用于对获取的预设设备进行分类，获得设备分类组，计算每个预设设备的设备性能值，根据所述设备性能值生成预设设备排序，进而获得每个设备分类组的主设备和副设备；

40、环网链路建立模块，用于根据主设备信息建立控制环网，并将主设备信息与副设备信息进行绑定，获得替换排序信息，将主设备标定为设备节点，并对设备节点分配控制任务，进而获得控制链路；

41、异常替换模块，用于计算控制链路中每个设备节点的控制异常率，根据所述控制异常率判定异常控制节点，根据替换排序信息对异常控制节点进行替换，并对控制链路进行更新，获得更新链路；

42、匹配替换模块，用于计算更新链路的控制匹配率，对所述控制匹配率进行是否合格的判定，根据判定结果判断是否对最后一次更新的副设备进行再更新，获得处理结果。

43、本发明有益效果：通过对预设设备的分类和性能评估，系统能够选择性能最优的设备作为主设备，同时准备性能相近的副设备作为备用。当主设备出现故障或性能下降时，系统能够迅速进行替换，确保控制链路的稳定性和可靠性。通过建立控制环网并绑定主副设备信息，系统能够根据实际需求灵活调整控制链路的结构和配置。同时，通过替换排序信息的生成和应用，系统能够在设备故障时快速找到替代方案，减少停机时间。通过实时计算设备节点的控制异常率并进行异常检测和替换，系统能够确保控制链路的性能始终处于最优状态。同时，通过控制匹配率的评估和再更新过程，系统能够持续优化控制链路的性能，提高控制信号的传递效率和准确性。通过自动化的设备分类、性能评估、异常检测和替换等过程，系统能够减少人工干预的需要，降低维护成本。同时，由于系统能够选择性能最优的设备作为主设备并准备备用设备，因此能够减少因设备故障导致的停机损失和维修费用。

技术特征：

1.一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述对获取的预设设备进行分类，获得设备分类组，包括：

3.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述计算每个预设设备的设备性能值，根据所述设备性能值生成预设设备排序，进而获得每个设备分类组的主设备和副设备，包括：

4.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述根据主设备信息建立控制环网，并将主设备信息与副设备信息进行绑定，获得替换排序信息，包括：

5.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述将主设备标定为设备节点，并对设备节点分配控制任务，进而获得控制链路，包括：

6.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述计算控制链路中每个设备节点的控制异常率，根据所述控制异常率判定异常控制节点，包括：

7.根据权利要求6所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述根据替换排序信息对异常控制节点进行替换，并对控制链路进行更新，获得更新链路，包括：

8.根据权利要求1所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述计算更新链路的控制匹配率，对所述控制匹配率进行是否合格的判定，根据判定结果判断是否对最后一次更新的副设备进行再更新，获得处理结果，包括：

9.根据权利要求8所述一种plc控制器冗余环网监控方法，其特征在于，所述控制匹配率包括：

10.一种plc控制器冗余环网监控系统，其特征在于，所述系统包括：

技术总结
本发明提出了一种PLC控制器冗余环网监控方法及系统，涉及冗余环网监控技术领域；解决了现有技术中传统的设备分类方法难以全面反映设备的综合性能，现有的故障预测和替换方法大多依赖于人工干预，无法实现自动化的故障处理和设备替换等问题；所述监控方法及系统，计算设备性能值，建立控制环网，对控制环网的设备节点分配控制任务，进而获得控制链路；计算控制异常率，判定异常控制节点，根据替换排序信息对异常控制节点进行替换，并对控制链路进行更新，计算更新链路的控制匹配率，对所述控制匹配率进行是否合格的判定，根据判定结果判断是否对最后一次更新的副设备进行再更新，获得处理结果。所述监控方法及系统用于PLC控制器冗余环网的监控。

技术研发人员：赵金晓,潘峰,梁雷,赵中源
受保护的技术使用者：哈尔滨宇龙自动化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23