《開(kāi)放、分布式的SCADA解決方案》----組態(tài)軟件（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)）簡(jiǎn)介
2024-07-21 02:09:01
供稿：網(wǎng)友
pc和現(xiàn)場(chǎng)總線將是未來(lái)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，并已經(jīng)占據(jù)了主流。pc顯示開(kāi)放，而現(xiàn)場(chǎng)總線具有分布式的體系結(jié)構(gòu)。自動(dòng)化軟件是pc和現(xiàn)場(chǎng)總線占據(jù)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)核心位置的重要支撐，也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。力控是具有這種先進(jìn)的分布式體系結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化軟件之一，也是可靠性獲得用戶廣泛好評(píng)的少數(shù)軟件之一，下面以力控2.6為代表介紹這種分布式scada系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。
一 分布式體系結(jié)構(gòu)
早在20世紀(jì)70年代中期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不發(fā)達(dá)的時(shí)候，dcs已經(jīng)是分布式的體系結(jié)構(gòu)了，力控的體系結(jié)構(gòu)正是采用了dcs的設(shè)計(jì)思想，才具備了可自由伸縮的體系結(jié)構(gòu)。在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，總是能夠找到力控發(fā)揮作用的舞臺(tái)。其主要原因在于力控最初的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就是分布式的，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，這種結(jié)構(gòu)顯示出很大的優(yōu)越性。
力控的分布式體系結(jié)構(gòu)還同時(shí)表現(xiàn)在力控的各個(gè)組件程序間的關(guān)系上。力控充分利用了cpu的運(yùn)算能力和系統(tǒng)資源，采用多線程技術(shù)，在力控的所有組件間建立起一個(gè)內(nèi)部的分布式體系。例如圖形界面系統(tǒng)view和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)db之間實(shí)際上就是分布式的，一個(gè)圖形界面可同時(shí)連接多個(gè)不同的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)源。而各個(gè)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)分別與本地的i/o server交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算處理，如輸入數(shù)據(jù)的量程變換、流量累積、報(bào)警檢查以及pid運(yùn)算等。這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于，各組件任務(wù)分配更合理，使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性更好，穩(wěn)定性更高。
力控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。
二 全面開(kāi)放的系統(tǒng)
在力控的整個(gè)體系結(jié)構(gòu)中，到處都提供了開(kāi)放的接口，開(kāi)放是它的一大特點(diǎn)。
力控i/o sdk開(kāi)發(fā)工具可以用來(lái)快速開(kāi)發(fā)生成i/o設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，支持的通信類型有串口(rs-485/rs-422/rs-232)、網(wǎng)卡(tcp/ip)、pc總線i/o板卡、硬件廠商提供的dll等。
力控支持各種開(kāi)放式的協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地保證與其他系統(tǒng)的互聯(lián)性或進(jìn)行資源數(shù)據(jù)的共享，如dde、opc、activex等在力控中都得到了很好的支持。在這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，力控既可充當(dāng)服務(wù)方，也可以充當(dāng)客戶方，力控是標(biāo)準(zhǔn)的dde server、opc server，還提供了一些activex控件供第三方調(diào)用，同時(shí)力控可以從任何dde server、opc server讀取數(shù)據(jù)，也可以調(diào)用第三方的activex控件。
力控提供標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器接口web server，并提供了很好的實(shí)時(shí)性能，只需要指定一個(gè)ip地址，便可以從網(wǎng)絡(luò)上以瀏覽器方式瀏覽網(wǎng)絡(luò)上的力控畫(huà)面，而訪問(wèn)端不需要安裝任何力控組件。
三 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)db
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，分布式應(yīng)用日益普及，各類企事業(yè)用戶紛紛采用先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)管理跨地域、跨時(shí)空的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用的有效手段。
1. 力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)
在運(yùn)行力控軟件的計(jì)算機(jī)上，既可以訪問(wèn)本機(jī)的力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以訪問(wèn)其他節(jié)點(diǎn)上的力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，訪問(wèn)方法完全相同。 db的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)為可組態(tài)的“活結(jié)構(gòu)”，用戶可根據(jù)實(shí)際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，方便對(duì)數(shù)據(jù)的管理和查找。 除此外，db還劃分區(qū)域和單元，當(dāng)管理數(shù)以萬(wàn)計(jì)的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，檢索、查找都十分方便。
2. 力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能指標(biāo)
采用壓縮存儲(chǔ)，可以處理10萬(wàn)點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可以保存5年以上，并保證數(shù)據(jù)處理精確度和速度。
四 符合工程規(guī)范
力控的所有功能都是為了滿足工程技術(shù)人員的需要而設(shè)計(jì)的，足夠的靈活性保證了它具有廣泛的適應(yīng)性，而快速的定制及自動(dòng)生成功能則節(jié)省了用戶的寶貴時(shí)間。如對(duì)冗余熱備、數(shù)據(jù)口令保護(hù)、操作人員權(quán)限管理、記錄操作過(guò)程、實(shí)時(shí)打印報(bào)警、制作運(yùn)行安裝包、圖形模板等功能的支持，都有著鮮明的力控特色。
五 協(xié)助管理部門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析
力控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)具有豐富的統(tǒng)計(jì)功能，能夠自動(dòng)完成最大值/最小值/均值的統(tǒng)計(jì)并自動(dòng)生成報(bào)表，對(duì)累積量可以自動(dòng)進(jìn)行班累積、日累積、月累積和年累積，用戶可以隨時(shí)查看指定時(shí)間段的累積數(shù)據(jù)，對(duì)于其他類型的數(shù)據(jù)，力控還提供了數(shù)據(jù)表工具，可以任意地進(jìn)行查詢，這樣不用借助其他商用數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的任一檢索和報(bào)表輸出。
在類似電子稱重配料控制管理系統(tǒng)和油品計(jì)量裝車系統(tǒng)中，這種數(shù)據(jù)表特別有效，不必再安裝商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就可以滿足所有需要。
另外，力控還提供了一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的工具軟件odbcgate，用來(lái)批量地以odbc方式將歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。
力控提供sql函數(shù)，用于逐條記錄以odbc方式向關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中寫(xiě)入實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。
六 控制策略生成器
控制策略生成器是實(shí)現(xiàn)基于pc控制的有力工具，plc、dcs、智能儀表等傳統(tǒng)控制設(shè)備的控制功能有很大不足，表現(xiàn)在容量、負(fù)荷有限，算法種類不豐富，在線修改控制方案不方便，異種設(shè)備間難于共享數(shù)據(jù)等幾個(gè)方面；另一方面，pc based設(shè)備雖然價(jià)格低廉，但是由pc based設(shè)備構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)其系統(tǒng)集成費(fèi)用并不低，而且維護(hù)成本很高。基于pc的力控的控制策略生成器用來(lái)在上位計(jì)算機(jī)上編輯并執(zhí)行控制策略，可以有效地解決上述問(wèn)題。
控制策略生成器采用流程圖式編程工具，提供了近百種專用算法，可以有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制設(shè)備控制能力的不足，降低系統(tǒng)成本，提高維護(hù)效率。
控制策略生成器通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與i/o數(shù)據(jù)打交道，算法執(zhí)行的掃描周期最快為1ms。
嵌入式linux版本的控制策略生成器還可以固化在電子盤中運(yùn)行，這種應(yīng)用適用于pc/104模塊等pc based設(shè)備。
重慶一家控制設(shè)備生產(chǎn)廠成功地使用力控的控制策略生成器與他們的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行配套，取得了優(yōu)良的使用效果。
七 應(yīng)用情況
力控曾在數(shù)百個(gè)示范工程中使用，前后經(jīng)過(guò)8年的應(yīng)用考核，從未發(fā)生任何問(wèn)題。
大慶油田天然氣公司的所有油氣處理裝置中，90%采用力控作為本地中央控制室的控制軟件，以這些本地控制站為基礎(chǔ)，天然氣公司又實(shí)施了全天然氣公司實(shí)時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在公司計(jì)算中心的web服務(wù)器上安裝了力控軟件，并建立了與全部現(xiàn)場(chǎng)控制室的連接。在web服務(wù)器上就可以生成全公司的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并實(shí)時(shí)生成全天的產(chǎn)量、能耗、管網(wǎng)平衡等數(shù)據(jù)，利用安裝在服務(wù)器上統(tǒng)一制作的力控畫(huà)面，在公司的每一個(gè)職能科室可以按照單位名稱與日期查詢所需數(shù)據(jù)。這個(gè)系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)量超過(guò)2萬(wàn)個(gè)，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的scada系統(tǒng)之一。
美國(guó)控軟公司利用力控和他們公司的mantra系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)化工廠的回路整定及先進(jìn)控制，也取得了成功，現(xiàn)正在推廣。
中國(guó)人民解放軍總后勤部利用力控和雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行油品罐區(qū)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)油罐液位測(cè)量、罐容量表管理、體積/質(zhì)量換算、報(bào)表打印，滿足了軍需計(jì)量與核算的要求。
電力部華北電科院在同步相角監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(spms)中，利用力控實(shí)時(shí)計(jì)算、監(jiān)視各個(gè)站的相角、頻率、電壓、功率、潮流、pmu裝置統(tǒng)計(jì)信息，并計(jì)算功率因數(shù)、有功功率和無(wú)功功率，當(dāng)站點(diǎn)發(fā)生故障或報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)從設(shè)備中及時(shí)調(diào)出事件順序記錄(soe)表并插入到歷史趨勢(shì)中進(jìn)行顯示和分析。
深圳康索科技公司(原康創(chuàng)公司)用力控軟件作為其代理的思博plc的上位監(jiān)控軟件，在樓宇控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。
南京南化集團(tuán)東方化工廠的k950/a/b空氣壓縮機(jī)，原來(lái)使用進(jìn)口時(shí)成套的盤式控制系統(tǒng)，1998年開(kāi)始改造，廠方選用力控軟件和歐姆龍的plc組成雙機(jī)冗余熱備系統(tǒng)，兩臺(tái)壓縮機(jī)分別由一套plc控制，兩臺(tái)壓縮機(jī)一備一用，在發(fā)生聯(lián)鎖和遇到緊急情況時(shí)可自動(dòng)切換，系統(tǒng)至今一直運(yùn)行穩(wěn)定。
八 發(fā)展與展望
三維公司在承擔(dān)“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的過(guò)程中取得了包括力控在內(nèi)的豐碩科研成果，“十五”期間還將與中科院軟件所等單位共同承擔(dān)國(guó)家“863實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與監(jiān)控系統(tǒng)”科研攻關(guān)任務(wù)，將在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面投入更多的力量，提高技術(shù)含量，為廣大用戶提供更好的開(kāi)發(fā)工具。中國(guó)最大的web開(kāi)發(fā)資源網(wǎng)站及技術(shù)社區(qū)，
