一种在线分析仪器通信可靠性评测方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于在线分析仪器系统和工业通信现场总线的交叉领域，设及一种在线 分析仪器通信可靠性评测方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在线分析仪器是一种广泛应用于工业生产的实时分析和环境质量及污染排放的 连续监测，采用连续测量被测物质的含量或性质的自动分析方法，可W自动采样、预处理、 自动分析、信号处理W及远传，专口用于生产过程的检测和控制，在过程控制中起着常规仪 表不可替代的重要作用。过程控制中，对于在线分析仪器的可靠性要求比较高，在线分析仪 器的可靠性是指仪器的主要性能随时间保持不变的能力，只有满足在线分析的适用性W及 仪器自身的性能稳定可靠，才能确保在线分析测量的可靠性。
[0003] 随着应用需求的加强，在流程工业中使用的在线分析仪器也越来越多地在分析单 元之间或分析单元与上位机控制系统之间采用了现场总线技术，W提高在线分析仪器的效 能。因此，在线分析仪器通信可靠性就是指在线分析仪器系统中采用的现场总线对在线分 析仪器完成分析任务的可靠性的贡献。
[0004] 目前，国内对在线分析仪器整体可靠性的研究很少，都是借鉴现场总线通信网络 的可靠性评测方法，但是运种评测方法由于评测依据缺乏针对性，可靠性指标单一，评测过 程不可重复性，方法和模型缺少针对性使得对在线分析仪器并不适用，从而导致评测结果 不准确。
【发明内容】
阳〇化]本发明所要解决的技术问题是提供一种在线分析仪器通信可靠性评测方法和系 统，能够准确地对在线分析仪器的通信可靠性进行评测。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在线分析仪器通信可靠性评测方 法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1，确定在线分析仪器的任务剖面；所述任务剖面包括分析单元、上位机、连 接所述分析单元和所述上位机的现场总线；
[0008] 步骤2,根据现场总线配置计算所述任务剖面的失效率；
[0009] 步骤3,根据所述失效率判断所述任务剖面是否能正常运转，若是，则执行步骤4 ; 否则修改现场总线配置，重新计算所述任务剖面的失效率并执行步骤3 ;
[0010] 步骤4,根据所述失效率计算所述任务剖面的丢包率和每年总岩机时间；
[0011] 步骤5,将所述丢包率和每年总岩机时间与设定的可靠性要求比较，并判断是否 达到可靠性要求，若达到，则结束；否则修改现场总线配置并返回步骤2 ;所述设定的可靠 性要求包括：实际测得的丢包率和每年总岩机时间的预设值。
[0012] 本发明的有益效果是：通过从丢包率和任务可靠度两个方面来对现场总线配置的 通信可靠性进行评测，从而能够提高在线分析仪器的通信系统的可靠性，进而推动现场总 线在在线分析仪器中的使用，发挥现场总线的效益，对进一步提高在线分析仪器网络化也 有一定的作用。
[0013] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下改进：
[0014] 进一步，所述步骤5中在将丢包率和实际测得的丢包率比较完并且在达到可靠性 要求之后还包括：进行故障插入测试，所述故障插入测试包括：针对所述任务剖面的现场 总线配置进行故障插入测试，并将故障插入测试结果与所述实际测得的丢包率进行比较， 若两者之差在所设定的差值范围内，则结束；否则采用FRACAS方法对已经进行的分析和故 障插入测试过程进行优化，若完成优化，则结束；否则对现场总线配置进行修改并返回步 骤2。
[0015] 采用上述进一步方案的有益效果是：采用故障插入测试，能够对丢包率进行进一 步验证，从而提高评测准确性。
[0016] 进一步，所述步骤5还包括：当未达到可靠性要求修改现场总线配置之前，或故 障插入测试结果与所述实际测得的丢包率之差不在设定的差值范围内时，还包括：则采用 FRACAS方法对失效率进行优化，并根据优化后的失效率计算优化后的丢包率，然后判断所 述优化后的丢包率与实际测得的丢包率是否相等，若相等，则结束，否则修改现场总线配置 并返回步骤2;
[0017] W及根据优化后的失效率计算任务剖面的每年总岩机时间，判断优化后的每年总 岩机时间是否达到每年总岩机时间的预设值，若达到，则结束，否则修改现场总线配置并返 回步骤2。
[0018] 采用上述进一步方案的有益效果是：采用FRACAS过程能够对检查结果进行进一 步优化，从而避免需要修改现场总线配置重新进行评测。
[0019] 进一步，所述步骤2具体为：
[0020] 步骤2. 1，对现场总线服务配置进行检查，所述现场总线服务配置包括节点和连接 的现场总线服务配置；
[0021] 步骤2. 2,根据步骤2. 1中的检查结果设计保护机制；
[0022] 步骤2. 3,根据所述保护机制对所述现场总线服务配置进行分析，并判断所述现场 总线服务配置是否需要优化，若需要，则对所述现场总线服务配置进行优化之后再执行步 骤2. 4 ;否则直接执行步骤2. 4 ;
[0023] 步骤2. 4,根据分析和优化后的现场总线服务配置定义网络失效模式；
[0024] 步骤2. 5,根据定义的网络失效模式计算失效率。
[0025] 采用上述进一步方案的有益效果是：能够对影响网络的可靠性的因素进行分析， 提高评测准确性。
[00%] 进一步，所述步骤4中根据失效率计算所述任务剖面的丢包率具体为：
[0027]
[0028] 其中：L为丢包率；K为丢失的字节数；Ki为各节点传输字节数；I为数据完整性等 级恥2E为任务可靠度；P为失效率；
[0029] 所述步骤4中根据失效率计算所述任务剖面的任务可靠度为：
[0030] DTe2e=XJfiX[riXdti+(l-ri)XMTTRJ}
[0031] 式中，0町2。为每年总岩机时间；fI为节点故障密度；r1为节点可靠度；dt1表示对 ti微分；i为节点数，t1为节点i完成指定任务的规定时间；MTTR1为节点平均恢复时间，
[0032] 采用上述进一步方案的有益效果是：对失效情况能够进行更好地评测。。
[0033] 本发明还提供了一种在线分析仪器通信可靠性评测系统，包括：
[0034] 任务剖面确定模块，用于确定在线分析仪器的任务剖面；所述任务剖面包括分析 单元、上位机、连接所述分析单元和所述上位机的现场总线；
[0035] 第一计算模块，用于根据现场总线配置计算所述任务剖面的失效率；
[0036] 第一判断模块，用于根据所述失效率判断所述任务剖面是否能正常运转，若是，贝U 执行步骤4 ;否则修改现场总线配置，重新计算所述任务剖面的失效率并执行步骤3 ;
[0037] 第二计算模块，用于根据所述失效率计算所述任务剖面的丢包率和每年总岩机时 间；
[0038] 第二判断模块，用于将所述丢包率和任务可靠度与设定的可靠性要求比较，并 判断是否达到可靠性要求，若达到，则结束；否则修改现场总线配置并利用第一计算模块 重新计算失效率；所述设定的可靠性要求包括：实际测得的丢包率和每年总岩机时间预设 值。
[0039] 本发明的有益效果是：通过从丢包率和任务可靠度两个方面来对现场总线配置的 通信可靠性进行评测，从而能够提高在线分析仪器的通信系统的可靠性，进而推动现场总 线在在线分析仪器中的使用，发挥现场总线的效益，对进一步提高在线分析仪器网络化也 有一定的作用。 W40] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下改进：
[0041] 进一步，还包括优化模块，用于当未达到可靠性要求修改现场总线配置之前，或故 障插入测试结果与所述实际测得的丢包率之差不在设定的差值范围内时，采用FRACAS方 法对失效率进行优化，并根据优化后的失效率计算优化后的丢包率，然后判断所述优化后 的丢包率与实际测得的丢包率是否相等，若相等，则结束；否则利用修改模块修改现场总线 配置并利用第一计算模块重新计算失效率；
[0042] W及根据优化后的失效率计算任务剖面的每年总岩机时间，判断优化后的每年总 岩机时间是否达到每年总岩机时间的预设值，若达到，则结束，否则修改现场总线配置并利 用第一计算模块重新计算失效率。
[0043] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过优化模块采用FRACAS方法能够对检查 结果进行进一步优化，从而避免需要修改现场总线配置重新进行评测。
[0044] 进一步，还包括故障插入测试模块和修改模块；
[0045] 所述故障插入测试模块，用于在将丢包率和实际测得的丢包率比较完并且在达到 可靠性要求之后进行故障插入测试，所述故障插入测试包括：针对所述任务剖面的现场总 线配置进行故障插入测试，并将故障插入测试结果与所述实际测得的丢包率进行比较，若 两者之差在所设定的差值范围内，则结束；否则采用FRACAS方法对已经进行的分析和故障 插入测试过程进行优化，若完成优化，则结束；否则利用修改模块对现场总线配置进行修 改并返回利用第一计算模块重新计算失效率。
[0046] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过故障插入测试模块进行故障插入测试， 能够对丢包率进行进一步验