专利名称：Pcs7软件系统的诊断系统和诊断方法
技术领域：
本发明涉及自动控制系统领域，特别涉及一种用于诊断PCS7软件系统的系统和方法。
背景技术：
分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂而应运而生的综合控制系统。为了构建分布式控制系统并对该系统的运行进行控制，多种DCS软件系统被开发出来，西门子公司的PCS7系统就是其中典型的一种。由于分布式控制系统的复杂性，PCS7软件系统由大量组件构成，分别用于实现分布式控制系统中的各种控制功能。绝大多数PCS7软件系统的安装和运行是基于MicrosoftWindows操作系统的,而HMI部分的数据库则采用Microsoft SQL Server,由于它们均具有组件种类繁多，版本更新速度快，与操作系统关联密切等共同特点，因而在运行时有可能会发生各种故障。虽然PCS7软件系统的有些组件自身带有部分诊断功能，但是由于功能单一且过于分散，在系统运行真正发生故障的时候往往难以集中、准确地反映故障信息，而且很难及时、快速地从多种诊断信息中分析出故障的根本问题所在，这就给有效排除故障带来了很大困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的发明目的在于提供一种用于诊断PCS7软件系统的系统和方法，以实现准确收集PCS7软件系统运行中的各类诊断信息，为故障分析提供全面的数据基础，而且实现及时从各种诊断信息中分析出故障原因，为找出解决方案提供参考，从而提高排除系统运行故障的效率。根据本发明的一个方面，本发明提供一种PCS7软件系统的诊断系统，包括诊断信息收集模块、诊断信息文本化模块、故障原因分析模块和诊断报告生成模块，其中，所述诊断信息收集模块，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化模块，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析模块，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成模块，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断 艮告。优选地，所述类别是下面的一种或多种PCS7软件系统基础功能信息、PCS7软件系统已安装组件信息、已安装第三方软件信息、操作系统日志信息和内存dump信息。优选地，所述诊断系统进一步包括专家数据库生成模块，用于通过数据挖掘处理生成所述专家数据库。
优选地，所述数据挖掘处理包括下面的一种或多种关联分析、分类、预测、聚类。优选地，所述专家数据库生成模块进一步用于根据所述故障原因分析模块的分析结果更新所述专家数据库。根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种PCS7软件系统的诊断方法，包括诊断信息收集步骤、诊断信息文本化步骤、故障原因分析步骤和诊断报告生成步骤，其中，所述诊断信息收集步骤，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化步骤，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析步骤，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成步骤，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。优选地，所述类别是下面的一种或多种PCS7软件系统基础功能信息、PCS7软件系统已安装组件信息、已安装第三方软件信息、操作系统日志信息和内存dump信息。优选地，所述诊断方法进一步包括专家数据库生成步骤(S50)，用于通过数据挖掘处理生成所述专家数据库。优选地，所述数据挖掘处理包括下面的一种或多种关联分析、分类、预测、聚类。优选地，在所述专家数据库生成步骤中，还根据所述故障原因分析步骤的分析结果更新所述专家数据库。从上述技术方案中可以看出，本发明可以准确收集PCS7软件系统运行中的各类诊断信息，为故障分析提供全面的数据基础，而且能够及时从各种诊断信息中分析出故障原因，为找出解决方案提供参考，从而提高了排除系统运行故障的效率。
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中图I是本发明具体实施方式
中PCS7软件系统的诊断系统结构图；图2是本发明另一具体实施方式
中PCS7软件系统的诊断系统结构图；图3是本发明具体实施方式
中PCS7软件系统的诊断方法操作流程图；图4是本发明另一具体实施方式
中PCS7软件系统的诊断方法操作流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。PCS7软件系统由大量组件构成，由于组件种类繁多，版本更新速度快，与操作系统关联密切等共同特点，在运行时有可能会发生各种故障。在本发明之前，虽然PCS7软件系统的有些组件自身带有部分诊断功能，但由于在整个PCS7系统中过于分散，在系统运行真正发生故障的时候往往难以集中反映故障信息，而且由于现有诊断功能并不具备对诊断信息进行分析的能力，所以很难及时从多种诊断信息中分析出故障的根本问题所在。而本发明正是提供了一种对PSC7软件系统进行诊断的完整解决方案。
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如图I所示，本发明具体实施方式
所提供的PCS7软件系统的诊断系统包括诊断信息收集模块10、诊断信息文本化模块20、故障原因分析模块30和诊断报告生成模块40，其中，所述诊断信息收集模块10，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化模块20，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析模块30，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成模块40，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。下面，我们就结合图I中的系统结构图对该诊断系统中的各系统模块分别进行介绍。I、诊断信息收集模块10按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总。由于PCS7软件系统的复杂性，在进行系统诊断时，需要将整个系统功能分为若干个类别，而之后的诊断信息汇总工作也可以按照这些类别来进行。这些类别包括但不限于· PCS7软件系统基础功能信息；· PCS7软件系统已安装组件信息；·已安装第三方软件信息； 操作系统日志信息；·内存dump信息等。在诊断之前，诊断信息收集模块10可以以人机界面的形式将所有上述诊断类别提供给操作者进行预览，操作者可以根据实际需求来选择其中一个、多个甚至是全部类别进行后续的诊断操作。针对每个类别中的大量功能,都有正常运行下的正常系统参数或者参数范围，诊断信息收集模块10会采集每个功能的实际运行参数，然后将该实际运行参数与正常系统参数进行比对。如果实际运行参数在正常系统参数的允许范围内，则确定该功能运行正常，否则说明该功能出现故障或异常，此时诊断信息收集模块10会根据该功能所在类别和异常表现等信息自动生成系统默认的故障代码，作为该功能的诊断信息记录下来。当然，即使功能运行正常，诊断信息收集模块10也可以选择将该运行正常信息记录下来，作为诊断日志以为后续的系统维护提供方便。当完成PCS7软件系统所有类别的系统诊断之后，针对各类别所收集的诊断信息将被分类保存在不同目录中以供操作者查询。同时，这些诊断信息中的故障代码也可以直接以人机界面的形式显示给操作者。2、诊断信息文本化模块20根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息。由于诊断信息中的每个故障代码都代表详细的故障信息，但是这些故障代码本身仅仅是由系统默认的字母和数字构成的一系列字符，对于操作者而言仍然难以明确故障的具体信息。为此，本发明具体实施方式
中的诊断系统预先提供了故障代码与故障信息的对照表，该对照表内的信息明确体现了 PCS7软件系统运行中所有可能故障信息与其对应故障代码的对应关系，其中所有故障信息均以操作者可识别的自然语言形式表达。诊断信息文本化模块20可以基于故障代码与故障信息的该对照表，将诊断信息中的每一故障代码均转化为操作者可识别的文本化故障信息，并将转化后的该故障信息保存在每个故障代码的相同目录中以供操作者查询。同时，这些故障信息也可以基于上述类别直接以人机界面的形式显示给操作者。3、故障原因分析模块30根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案。针对现有PCS7诊断功能无法进行诊断信息分析的不足，本发明实施方式中的诊断系统提供了对诊断信息进行故障分析，并提出相应解决办法的功能。具体地，故障原因分析模块30基于诊断系统中预置的专家数据库，根据所得到的各种故障信息对可能导致故障的原因进行分析。在本发明具体实施方式
中，无论在专家数据库的形成过程还是故障原因的分析过程中，都使用相应的数据挖掘技术。优选地，如图2所示，本发明另一实施方式中的诊断系统进一步包括一专家数据库生成模块50。在专家数据库形成过程中，首先将之前PCS7软件系统运行中所发生的所有故障和相应的故障解决方案作为原始经验数据输入到专家数据库生成模块50中，该模块根据该原始经验数据进行数据挖掘处理，以确定出故障特征信息以及这些故障特征信息与故障解决方案间的相关性信息，从而形成系统预置的专家数据库。作为另一实施方式，本领域技术人员也可以将该专家数据库生成模块50作为一单独的功能模块，而不作为本发明实施方式中的诊断系统的组成部分。在故障原因分析过程中，将需要分析的故障信息输入到故障原因分析模块30中，该故障原因分析模块30基于专家数据库的已有信息再次进行数据挖掘处理，确定出现有故障信息与专家数据库中的故障特征信息的相关性，从而确定与现有故障信息对应的可能的故障解决方案及其可能性大小。该故障原因分析模块30的分析结果可以以人机界面的形式提供给操作者，为操作者后续采取相应解决方案来排除故障提供参考。优选地，该故障原因分析模块30的分析结果以及操作者后续实际的解决方案均可被作为经验数据再次输入到专家数据库生成模块50中，经过进一步的数据挖掘处理以更新该专家数据库。其中，上述数据挖掘处理可以包括各种数据挖掘算法，例如关联分析、分类、预测、
聚类等等。4、诊断报告生成模块40基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。为了满足PCS7软件系统的维护需求，诊断报告生成模块40会根据之前各项诊断操作的结果生成诊断报告，并以人机界面形式向操作者显示。该诊断报告可包括以下信息中的一种或多种·诊断信息收集模块10得到的诊断信息；·诊断信息收集模块10得到的运行正常信息；·诊断信息文本化模块20得到的文本化故障信息；·故障原因分析模块30得到的可能故障解决方案及其可能性大小；·操作者所选择的最终故障解决方案等。
下面，我们开始介绍本发明具体实施方式
中的PCS7软件系统的诊断方法。如图3所示，该PCS7软件系统的诊断方法包括诊断信息收集步骤S10、诊断信息文本化步骤S20、故障原因分析步骤S30和诊断报告生成步骤S40，其中，所述诊断信息收集步骤S10，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化步骤S20，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析步骤S30，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成步骤S40，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。。下面，我们就结合图3中的步骤流程图对该诊断方法中的各步骤分别进行介绍。I、在诊断信息收集步骤SlO中，按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总。由于PCS7软件系统的复杂性，在进行系统诊断时，需要将整个系统功能分为若干个类别，而之后的诊断信息汇总工作也可以按照这些类别来进行。这些类别包括但不限于· PCS7软件系统基础功能信息；· PCS7软件系统已安装组件信息；·已安装第三方软件信息；·操作系统日志信息；·内存dump信息等。在诊断之前，在诊断信息收集步骤SlO中，可以以人机界面的形式将所有上述诊断类别提供给操作者进行预览，操作者可以根据实际需求来选择其中一个、多个甚至是全部类别进行后续的诊断操作。针对每个类别中的大量功能,都有正常运行下的正常系统参数或者参数范围,在诊断信息收集步骤Sio中会采集每个功能的实际运行参数，然后将该实际运行参数与正常系统参数进行比对。如果实际运行参数在正常系统参数的允许范围内，则确定该功能运行正常，否则说明该功能出现故障或异常，此时诊断信息收集步骤SlO会根据该功能所在类别和异常表现等信息自动生成系统默认的故障代码，作为该功能的诊断信息记录下来。当然，即使功能运行正常，在诊断信息收集步骤Sio中也可以选择将该运行正常信息记录下来，作为诊断日志以为后续的系统维护提供方便。当完成PCS7软件系统所有类别的系统诊断之后，针对各类别所收集的诊断信息将被分类保存在不同目录中以供操作者查询。同时，这些诊断信息中的故障代码也可以直接以人机界面的形式显示给操作者。2、在诊断信息文本化步骤S20中，根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息。由于诊断信息中的每个故障代码都代表详细的故障信息，但是这些故障代码本身仅仅是由系统默认的字母和数字构成的一系列字符，对于操作者而言仍然难以明确故障的具体信息。为此，本发明具体实施方式
中的诊断系统预先提供了故障代码与故障信息的对照表，该对照表内的信息明确体现了 PCS7软件系统运行中所有可能故障信息与其对应故障代码的对应关系，其中所有故障信息均以操作者可识别的自然语言形式表达。
在诊断信息文本化步骤S20中，可以基于故障代码与故障信息的该对照表，将诊断信息中的每一故障代码均转化为操作者可识别的文本化故障信息，并将转化后的该故障信息保存在每个故障代码的相同目录中以供操作者查询。同时，这些故障信息也可以基于上述类别直接以人机界面的形式显示给操作者。3、在故障原因分析步骤S30中，根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案。针对现有PCS7诊断功能无法进行诊断信息分析的不足，本发明实施方式中的诊断系统提供了对诊断信息进行故障分析，并提出相应解决办法的功能。具体地，在故障原因分析步骤S30中，基于诊断系统中预置的专家数据库，根据所得到的各种故障信息对可能导致故障的原因进行分析。在本发明具体实施方式
中，无论在专家数据库的形成过程还是故障原因的分析过程中，都使用相应的数据挖掘技术。优选地，如图4所示，本发明另一实施方式中的诊断系统进一步包括一专家数据库生成步骤S50。在该专家数据库生成步骤S50中，首先将之前PCS7软件系统运行中所发生的所有故障和相应的故障解决方案作为原始经验数据输入到相应的专家数据库生成模块50中，该模块根据该原始经验数据进行数据挖掘处理，以确定出故障特征信息以及这些故障特征信息与故障解决方案间的相关性信息，从而形成系统预置的专家数据库。作为另一实施方式，本领域技术人员也可以将该专家数据库生成步骤S50作为一单独的功能步骤，而不作为本发明实施方式中的诊断方法的组成部分。在故障原因分析过程中，将需要分析的故障信息在故障原因分析步骤S30中进行故障原因分析，在该步骤中基于专家数据库的已有信息再次进行数据挖掘处理，确定出现有故障信息与专家数据库中的故障特征信息的相关性，从而确定与现有故障信息对应的可能的故障解决方案及其可能性大小。该故障原因分析步骤S30的分析结果可以以人机界面的形式提供给操作者，为操作者后续采取相应解决方案来排除故障提供参考。优选地，在该故障原因分析步骤S30中的分析结果以及操作者后续实际的解决方案均可被作为经验数据再次输入到该专家数据库生成模块50中，经过进一步的数据挖掘处理以更新该专家数据库。其中，上述数据挖掘处理可以包括各种数据挖掘算法，例如关联分析、分类、预测、
聚类等等。4、在诊断报告生成步骤S40中，基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。为了满足PCS7软件系统的维护需求，在诊断报告生成步骤S40中会根据之前各项诊断操作的结果生成诊断报告，并以人机界面形式向操作者显示。该诊断报告可包括以下信息中的一种或多种·在诊断信息收集步骤SlO中得到的诊断信息；·在诊断信息收集步骤SlO中得到的运行正常信息；·在诊断信息文本化步骤S20中得到的文本化故障信息；·在故障原因分析步骤S30中得到的可能故障解决方案及其可能性大小；·操作者所选择的最终故障解决方案等。由上述描述可知，通过本发明具体实施方式
中用于诊断PCS7软件系统的系统和方法，可以准确收集PCS7软件系统运行中的各类诊断信息，为故障分析提供全面的数据基础，而且能够及时从各种诊断信息中分析出故障原因，为找出解决方案提供参考，从而提高了排除系统运行故障的效率。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种PCS7软件系统的诊断系统，包括诊断信息收集模块(10)、诊断信息文本化模块(20)、故障原因分析模块(30)和诊断报告生成模块(40)，其中，所述诊断信息收集模块(10)，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化模块(20)，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析模块(30)，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成模块(40)，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。
2.根据权利要求I所述的诊断系统，其特征在于，所述类别是下面的一种或多种PCS7软件系统基础功能信息、PCS7软件系统已安装组件信息、已安装第三方软件信息、操作系统日志信息和内存dump信息。
3.根据权利要求I所述的诊断系统，其特征在于，所述诊断系统进一步包括专家数据库生成模块(50)，用于通过数据挖掘处理生成所述专家数据库。
4.根据权利要求3所述的诊断系统，其特征在于，所述数据挖掘处理包括下面的一种或多种关联分析、分类、预测、聚类。
5.根据权利要求3所述的诊断系统，其特征在于，所述专家数据库生成模块(50)进一步用于根据所述故障原因分析模块(30)的分析结果更新所述专家数据库。
6.一种PCS7软件系统的诊断方法，包括诊断信息收集步骤(SlO)、诊断信息文本化步骤(S20)、故障原因分析步骤(S30)和诊断报告生成步骤(S40)，其中，所述诊断信息收集步骤(SlO)，用于按照类别对PCS7软件系统进行系统诊断，并将所有诊断信息进行汇总；所述诊断信息文本化步骤(S20)，用于根据故障代码与故障信息的对应关系，将所述诊断信息中的故障代码进行文本化，生成可识别的故障信息；所述故障原因分析步骤(S30)，用于根据各种所述故障信息，基于专家数据库分析出可能导致故障的原因，并提供相应解决方案；以及所述诊断报告生成步骤(S40)，用于基于所述诊断信息、所述故障信息和所述解决方案，输出诊断报告。
7.根据权利要求6所述的诊断方法，其特征在于，所述类别是下面的一种或多种PCS7软件系统基础功能信息、PCS7软件系统已安装组件信息、已安装第三方软件信息、操作系统日志信息和内存dump信息。
8.根据权利要求6所述的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法进一步包括专家数据库生成步骤(S50)，用于通过数据挖掘处理生成所述专家数据库。
9.根据权利要求8所述的诊断方法，其特征在于，所述数据挖掘处理包括下面的一种或多种关联分析、分类、预测、聚类。
10.根据权利要求8所述的诊断方法，其特征在于，在所述专家数据库生成步骤(S50)中，还根据所述故障原因分析步骤(S30)的分析结果更新所述专家数据库。
全文摘要
本发明涉及一种用于诊断PCS7软件系统的系统和方法。该PCS7软件系统的诊断系统包括诊断信息收集模块、诊断信息文本化模块、故障原因分析模块和诊断报告生成模块。通过本发明技术方案，可以准确收集PCS7软件系统运行中的各类诊断信息，为故障分析提供全面的数据基础，而且能够及时从各种诊断信息中分析出故障原因，为找出解决方案提供参考，从而提高排除系统运行故障的效率。
文档编号G05B23/00GK102915028SQ20121003515
公开日2013年2月6日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者王勇 申请人:上海西门子工业自动化有限公司