開放、分布式的SCADA解決方案

PC和現場總線技術是目前影響工業控制領域發展的最重要因素。PC和現場總線技術的進步促進了控制系統走
向開放，也使PC走進了工業控制領域。自動化軟件是PC和現場總線技術占據自動監控系統核心位置的重要支撐，
并越來越受到人們的關注。隨著現場總線技術和網絡技術的迅速發展，相應地對自動化軟件的分布式支持要求也
越來越高。力控監控組態軟件，吸取DCS設計思想，有良好的開放性，具有功能強大的分布式支持能力。下面以力
控2.6為代表介紹這種分布式SCADA系統的技術特點。　
　　
　　一、分布式體系結構
　　
　　早在20世紀70年代中期網絡技術還不發達的時候，DCS體系結構就已經是分布式的。力控正是采用了這種設計
思想，才具備了可自由伸縮的體系結構。在網絡技術高度發達的今天，這種結構更顯示出它的優越性。　　
　　
　　力控的分布式體系結構還同時表現在力控的各個組件程序間的關系上。力控充分利用了CPU的運算能力和系統
資源，采用多線程技術，在力控的所有組件間建立起一個內部的分布式體系。例如圖形界面系統View和實時數據
庫DB之間實際上就是分布式的，一個圖形界面可同時連接多個不同的遠程實時數據庫和數據源。而各個分布式的
數據庫分別與本地的I/O Server交互，進行數據采集和運算處理，如輸入數據的量程變換、流量累積、報警檢查
以及PID運算等。這種體系結構的優越性在于，各組件任務分配更合理，使系統的實時性更好，穩定性更高。　　
　　
　　力控系統結構如圖所示。

　　二、全面開放的系統
　　
　　在力控的整個體系結構中，到處都提供了開放的接口，開放是它的一大特點。　　
　　
　　力控支持各種開放式的協議或標準，最大限度地保證與其他系統的互聯性或進行資源數據的共享，如DDE、
OPC、ActiveX等在力控中都得到了很好的支持。在這3個標準中，力控既可充當服務方，也可以充當客戶方，力控
是標準的DDE Server、OPC Server，還提供了一些ActiveX控件供第三方調用，同時力控可以從任何DDE Server、
OPC Server讀取數據，也可以調用第三方的ActiveX控件。　　
　　
　　力控提供標準的瀏覽器接口Web Server，并提供了很好的實時性能，只需要指定一個IP地址，便可以從網絡
上以瀏覽器方式瀏覽網絡上的力控畫面，而訪問端不需要安裝任何力控組件。　　
　　
　　三、實時數據庫DB
　　
　　在網絡技術高度發達的今天，分布式應用日益普及，各類企事業用戶紛紛采用先進的技術手段來管理跨地域
的實時監控系統，采用分布式實時數據庫是實現這種應用的有效手段。　　
　　
　　1.力控實時數據庫的特點
　　
　　在運行力控軟件的計算機上，既可以訪問本機的力控實時數據庫，也可以訪問其他節點上的力控實時數據
庫，訪問方法完全相同。DB的數據庫結構為可組態的“活結構”，用戶可根據實際需要自定義自己的各類數據庫
結構，方便對數據的管理和查找。除此外，DB還劃分區域和單元，當管理數以萬計的大量實時數據時，檢索、查
找都十分方便。
　　2.力控實時數據庫的性能指標　　
　　
　　采用壓縮存儲，可以處理10萬點以上的數據，歷史數據可以保存5年以上，并保證數據處理精確度和速度。　
　
　　
　　四、符合工程規范　　
　　
　　力控的所有功能都是為了滿足工程技術人員的需要而設計的，足夠的靈活性保證了它具有廣泛的適應性，而
快速的定制及自動生成功能則節省了用戶的寶貴時間。如對冗余熱備、數據口令保護、操作人員權限管理、記錄
操作過程、實時打印報警、制作運行安裝包、圖形模板等功能的支持，都有著鮮明的力控特色。　
　　
　　五、協助管理部門進行統計分析　　
　　
　　力控的實時數據庫具有豐富的統計功能，能夠自動完成最大值/最小值/均值的統計并自動生成報表，對累積
量可以自動進行班累積、日累積、月累積和年累積，用戶可以隨時查看指定時間段的累積數據，對于其他類型的
數據，力控還提供了數據表工具，可以任意地進行查詢，這樣不用借助其他商用數據庫，就可以實現數據的任一
檢索和報表輸出。　　
　　
　　在類似電子稱重配料控制管理系統和油品計量裝車系統中，這種數據表特別有效，不必再安裝商用數據庫管
理系統就可以滿足用戶需求。　　
　　
　　另外，力控還提供了一個獨立運行的工具軟件ODBCGate，用來批量地以ODBC方式將歷史數據或實時數據轉儲
到關系數據庫中。　　
　　
　　力控提供SQL函數，用于逐條記錄以ODBC方式向關系數據庫中寫入實時和歷史數據。　
　　
　　
　　六、控制策略生成器　　
　　
　　控制策略生成器，是實現基于PC-based控制的有力工具。PLC、DCS、智能儀表等傳統控制設備的控制功能，
存在諸如容量、負荷方面相對有限，算法種類也不夠豐富，在線修改控制方案不方便，異種設備間難于共享數據
等不足。基于PC-based的力控的控制策略生成器用來在上位計算機上編輯并執行控制策略，可以有效地解決上述
問題。　　
　　
　　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，可以有效地彌補傳統控制設備控制能力的
不足，降低系統成本，提高維護效率。　　
　　
　　控制策略生成器通過實時數據庫與I/O數據打交道，算法執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行，這種應用適用于PC/104模塊等PC
　　Based設備。　　
　　
　　重慶一家控制設備生產廠成功地使用力控的控制策略生成器與他們的生產設備進行配套，取得了優良的使用
效果。　　
　　
　　七、應用情況　　
　　
　　力控曾在數百個示范工程中使用，前后經過8年的應用考核，充分證實了力控在現場應用中的可靠性。　　
　　
　　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，天然氣公司又實施了全天然氣公司實時生產監控管理系統，該系統在公司計算中心的Web服務器上安裝
了力控軟件，并建立了與全部現場控制室的連接。在Web服務器上就可以生成全公司的生產實時數據庫并實時生成
全天的產量、能耗、管網平衡等數據，利用安裝在服務器上統一制作的力控畫面，在公司的每一個職能科室可以
按照單位名稱與日期查詢所需數據。這個系統的全部數據量超過2萬個，是目前國內應用規模最為龐大的SCADA系
統之一。　　
　　
　　美國控軟公司利用力控和他們公司的MANTRA系統實現化工廠的回路整定及先進控制，也取得了成功，現正在
推廣。　　
　　
　　中國人民解放軍總后勤部利用力控和雷達液位計進行油品罐區的監控，實現油罐液位測量、罐容量表管理、
體積/質量換算、報表打印，滿足了軍需計量與核算的要求。　　
　　
　　電力部華北電科院在同步相角監測系統(SPMS)中，利用力控實時計算、監視各個站的相角、頻率、電壓、功
率、潮流、PMU裝置統計信息，并計算功率因數、有功功率和無功功率，當站點發生故障或報警時，系統從設備中
及時調出事件順序記錄(SOE)表并插入到歷史趨勢中進行顯示和分析。　　
　　
　　深圳康索科技公司(原康創公司)用力控軟件作為其代理的思博PLC的上位監控軟件，在樓宇控制領域應用十分
廣泛。　　
　　
　　南京南化集團東方化工廠的K950/A/B空氣壓縮機，原來使用進口時成套的盤式控制系統，1998年開始改造，
廠方選用力控軟件和歐姆龍的PLC組成雙機冗余熱備系統，兩臺壓縮機分別由一套PLC控制，兩臺壓縮機一備一
用，在發生聯鎖和遇到緊急情況時可自動切換，系統運行狀態良好。　　
　　
　　八、發展與展望　　
　　
　　三維公司在承擔“九五”攻關項目的過程中，取得了包括力控在內的豐碩科研成果，“十五”期間還將與中
科院軟件所等單位共同承擔國家“863實時數據庫與監控系統”科研攻關任務，并將在研發方面投入更多的人力，
不斷提高技術含量，為廣大用戶提供質量更為上乘的自動化軟件產品。