一种基于工业物联网的制造技术

本发明专利技术公开了一种基于工业物联网的

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业物联网的PLC远程监测控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及
PLC
设备远程监测控制
，特别涉及一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的快速发展，工业生产日益智能化和自动化
。PLC
设备（可编程逻辑控制器）作为工业场景中常见的控制设备，被广泛应用于各种生产线和工业设备中的自动化控制和监测
。
然而，在分布式的工业生产环境中，由于设备的分散布局和多样化，对
PLC
设备的状态进行实时监测和远程管理成为一项重要需求
。
通过监测
PLC
设备的状态，及时发现设备的异常情况或故障，可以提前采取修复措施，减少停机时间和生产线的不必要中断，从而优化生产效率
。
在分布式工厂环境中，
PLC
设备可能分布在不同的地点，传统手动巡检和管理困难
。
通过远程监测和控制
PLC
设备的状态，可以实现集中管理和控制，高效地调整参数
、
更新软件，减少维护成本和人力投入
。
但是，随着工厂规模的扩大，工厂中分布部署的
PLC
设备数量越来越多，对
PLC
设备的监测和故障排查也越来越困难，当某一个
PLC
设备出现故障时，与该
PLC
设备执行相似任务的
PLC
设备很大概率也出现故障，而现有的
PLC
远程监测控制方法往往没有考虑到不同
PLC
设备之间的关系，而仅仅一对一地监控
PLC
设备的运行状态是否有异常
。
此外，现有的
PLC
远程监测控制方法在检测出出现故障的
PLC
设备后也缺乏调度算法，无法使用其他空闲
PLC
设备及时处理耽搁的任务
。
[0003]如申请公开号为
CN102183952A
的中国专利公开了一种在
PLC
中嵌入非致命故障诊断的方法，旨在解决现有的故障诊断占用
CPU
长，影响
PLC
的控制效率的问题
。
该专利技术将
PLC
中的任务分为控制任务和诊断任务；其中，控制任务处理的是执行梯形图控制算法程序，实现对机器进行控制并向公共数据区写入机器数据量；诊断任务处理的是读取公共数据区中的机器数据量，然后将采集到的机器数据量输入推理引擎，再进行针对非致命故障的诊断过程，系统采用优先级抢占式调度算法对这两个任务进行调度
。
该专利技术克服现有技术中单任务
PLC
控制效率低的缺点，将非致命故障诊断程序单独作为一个任务，采用优先级抢占式调度算法对控制任务和诊断任务进行调度，提高了
PLC
的控制效率
。
但是该专利技术只考虑单个
PLC
设备情况，并没有考虑到分布式部署多个
PLC
设备的情况
。
[0004]如申请公开号为
CN113741389A
的中国专利公开了一种
PLC
自动化设备的故障诊断系统，旨在实现从实时数据中检测
PLC
设备的故障
。
该专利技术包括核心综合管理模块
、
实时绘图驱动模块
、
瞬时波形截图模块与分析诊断算法模块，核心综合管理模块接收实时信号；核心综合管理模块与实时绘图驱动模块
、
瞬时波形截图模块
、
分析诊断算法模块都连接；实时绘图驱动模块用于将接收到的实时信号值动态实时显示每个信号的波形曲线，瞬时波形截图模块用于实时截取波形曲线，分析诊断算法模块用于分析实时绘图驱动模块中的波形曲线并输出信号
。
该专利技术提高了可视化程度和自动化程度
。
但是该专利技术同样仅仅考虑监测单一
PLC
设备的故障问题，而没有考虑到监测多个分布式
PLC
设备的运行状态的问题
。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应
当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的是提供一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制方法及系统，能够有效解决
技术介绍
中的问题：现有的
PLC
远程监测控制方法往往没有考虑到不同
PLC
设备之间的关系，而仅仅一对一地监控
PLC
设备的运行状态是否有异常，此外，现有的
PLC
远程监测控制方法在检测出出现故障的
PLC
设备后也缺乏调度算法，无法使用其他空闲
PLC
设备及时处理耽搁的任务
。
本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，所述系统包括设备层
、
数据库层和控制层；所述设备层包括输入设备
、
输出设备和
PLC
设备，所述输入设备包括温度传感器
、
噪音测量仪和震动传感器，所述温度传感器用于测量
PLC
设备运行时的温度，所述噪音测量仪用于测量
PLC
设备运行时的噪音水平，所述震动传感器用于测量
PLC
设备运行时的振动幅度，所述输出设备包括显示装置和设备故障预警装置，所述显示装置用于显示
PLC
设备的运行状态是否有异常，所述设备故障预警装置用于对运行状态有异常的
PLC
设备进行预警，所述
PLC
设备连接所述输入设备和所述输出设备，所述
PLC
设备集成多种通讯端口，支持多种网络协议，能够在不同设备之间快速通讯；
[0008]所述数据库层用于存储所述系统工作过程中采集的数据；
[0009]所述控制层包括
CPU、
属性图构建模块
、
故障检测模块
、
故障设备检索模块
、
任务重分配模块和通讯模块
。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，所述
CPU
用于对所述系统的运行进行管理控制；所述属性图构建模块用于基于所述
PLC
设备运行时的各项数据构建属性图；所述故障检测模块用于通过所述属性图检测
PLC
设备故障；所述故障设备检索模块用于在所述故障检测模块检测出
PLC
设备故障时，快速检索其他所述
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述系统包括设备层
、
数据库层和控制层；所述设备层包括输入设备
、
输出设备和
PLC
设备，所述输入设备包括温度传感器
、
噪音测量仪和震动传感器，所述温度传感器用于测量
PLC
设备运行时的温度，所述噪音测量仪用于测量
PLC
设备运行时的噪音水平，所述震动传感器用于测量
PLC
设备运行时的振动幅度，所述输出设备包括显示装置和设备故障预警装置，所述显示装置用于显示
PLC
设备的运行状态是否有异常，所述设备故障预警装置用于对运行状态有异常的
PLC
设备进行预警，所述
PLC
设备连接所述输入设备和所述输出设备；所述数据库层用于存储所述系统工作过程中采集的数据；所述控制层包括
CPU、
属性图构建模块
、
故障检测模块
、
故障设备检索模块
、
任务重分配模块和通讯模块
。2.
根据权利要求1所述的一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述
CPU
用于对所述系统的运行进行管理控制；所述属性图构建模块用于基于所述
PLC
设备运行时的各项数据构建属性图；所述故障检测模块用于通过所述属性图检测
PLC
设备故障；所述故障设备检索模块用于在所述故障检测模块检测出
PLC
设备故障时，快速检索其他所述
PLC
设备是否有故障；所述任务重分配模块用于将故障
PLC
设备所执行的任务重分配给无故障的
PLC
设备；所述通讯模块用于在所述系统内部构建通讯网络，实现系统内部的数据互传
。3.
根据权利要求2所述的一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述输入设备包括温度传感器
、
噪音测量仪和震动传感器，所述温度传感器
、
噪音测量仪和震动传感器安装在
PLC
设备上，用于测量
PLC
设备在运行时的设备温度
、
噪音水平和振动幅度
。4.
根据权利要求3所述的一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述输入设备收集
PLC
设备运行时的设备温度数据
、
噪音水平数据和振动幅度数据，所述设备温度数据
、
噪音水平数据和振动幅度数据均为时间序列数据
。5.
根据权利要求4所述的一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述属性图构建模块基于分布部署的
PLC
设备构建属性图，设所述系统包含的
PLC
设备总数为，则所述属性图构建模块按照如下步骤构建一个属性图：
S1
：构建属性图节点集合，其中第个节点用于表示第个
PLC
设备；
S2
：构建节点属性矩阵，，其中表示维度为的实数空间，为所述属性图中每个节点的属性向量的维度，设节点属性矩阵的第行为向量，，其中表示维度为的实数空间，则向量表示所述属性图中第个节点的属性向量，设所述输入设备收集所述系统中第个
PLC
设备一个运行周期内的设备温度数据
、
噪音水平数据和振动幅度数据分别为向量
、
和，，，，其中表示所述
PLC
设备一个运行周期内包含的时间步总数，则所述向量由向量
、
和连
接而成，即，，且；
S3
：构建属性图边集合，其中第条边为无向边，其中为边的总数，设第个节点和第个节点之间的边为集合中的第条边，则上的值由以下规则确定：若第个节点对应的第个
PLC
设备所能够执行的任务类型等同于第个节点对应的第个
PLC
设备所能够执行的任务类型，则设置的值为1；若第个节点对应的第个
PLC
设备所能够执行的任务类型不同于第个节点对应的第个
PLC
设备所能够执行的任务类型，则设置的值为0；
S4
：构建属性图邻接矩阵，，属性图邻接矩阵的第行第列的元素为，的值为所述第个节点和第个节点之间的边的值，设第个节点和第个节点之间的边为属性图边集合中第条边，则值等于的值
。6.
根据权利要求5所述的一种基于工业物联网的
PLC
远程监测控制系统，其特征在于，所述故障检测模块基于所述属性图构建模块所构建的属性图，训练故障检测模型用于检测所述系统中出现故障的
PLC
设备，所述故障检测模型由编码器模块和解码器模块构成，所述编码器模块由三层图卷积神经网络构成，所述图卷积神经网络层通过谱卷积函数对所述属性图进行图卷积操作，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张公平，杨盛东，
申请(专利权)人：傲拓科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：