設備診斷系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫平臺實現(xiàn)方案

設計目標

實時數(shù)據(jù)庫平臺主要負責將分散在現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)匯總到中心的服務器中，進行長期歷史存儲、并能完成各種數(shù)據(jù)展示，同時將重要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳送到上層應用系統(tǒng)中，并及時向現(xiàn)場控制設備反饋上層優(yōu)化信息。

實時數(shù)據(jù)庫建立后要實現(xiàn)以下目標：

• 重點設備狀態(tài)實時監(jiān)測：對事故易發(fā)設備和重點關鍵設備的運行情況進行實時監(jiān)測，同時對采集的數(shù)據(jù)進行分析整理，并把現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)與相關的設備運行指標進行對比，超過偏差限制時產(chǎn)生報警信息并存儲報警記錄。共享相關數(shù)據(jù)，為及時發(fā)現(xiàn)和消除設備故障隱患提供必要的數(shù)據(jù)支持。
  
• 對歷史數(shù)據(jù)的事故分析功能：系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)的歷史保存功能，支持多種形式報警、事故追憶、趨勢分析等功能，方便于對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的事故分析。
  
• 與上層應用系統(tǒng)的無縫連接：實時數(shù)據(jù)庫提供各種開放接口，完成數(shù)據(jù)平臺與物料跟蹤、過程模型、優(yōu)化算法、工藝診斷模型等多個進程的數(shù)據(jù)交換和通訊。實時數(shù)據(jù)庫在為上層應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持的同時協(xié)助實現(xiàn)進程間調(diào)度關系。
  
• 人機交互界面顯示：以報表、曲線、工藝流程畫面等的形式動態(tài)的展現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)過程和工藝優(yōu)化數(shù)據(jù)，支持遠程發(fā)布。

數(shù)據(jù)平臺功能

在本系統(tǒng)中，實時數(shù)據(jù)庫的主要功能是發(fā)揮其作為一種高效、穩(wěn)健的信息橋梁的作用，為設備診斷和在線工藝優(yōu)化等上層應用程序和底層控制設備之間鋪設一條快速、及時、準確地雙向數(shù)據(jù)通路，提供一個完整、穩(wěn)定、開放性好的數(shù)據(jù)支持平臺。

實時數(shù)據(jù)庫平臺功能從結(jié)構(gòu)上可分為三級：底層設備數(shù)據(jù)采集/管理、上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)支持、人機交互數(shù)據(jù)訪問。

底層設備數(shù)據(jù)采集/管理

自動匯總現(xiàn)場各生產(chǎn)設備的運行情況，保存歷史數(shù)據(jù)，自動生成報警信息，統(tǒng)計信息等，為上層優(yōu)化系統(tǒng)的提供數(shù)據(jù)基礎。

上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)支持

快速向上層應用系統(tǒng)反映其關注的重點數(shù)據(jù)值，及時的將上層決策反饋給底層控制系統(tǒng)，同時為部分應用模塊提供程序運行觸發(fā)開關。

人機交互數(shù)據(jù)訪問

形成流程圖、報表、運行趨勢、報警等，提供數(shù)據(jù)查詢、設置參數(shù)等功能。為了保證數(shù)據(jù)安全可以建立數(shù)據(jù)訪問對象安全區(qū)，每個用戶可訪問的數(shù)據(jù)對象及可執(zhí)行的操作是由其擁有的安全區(qū)及分配的權限決定的。可以將主機上所有允許訪問畫面發(fā)布到公司局域網(wǎng)上，使管理人員可以在局域網(wǎng)內(nèi)遠程瀏覽、設置數(shù)據(jù)。

體系結(jié)構(gòu)

硬件層次如下：

系統(tǒng)分三層，最底層是控制器，往上是中心服務器和遠程訪問客戶端。

軟件架構(gòu)：

軟件主要包括：

數(shù)據(jù)服務器

WEB服務器

I/O數(shù)采服務程序

網(wǎng)絡瀏覽軟件

網(wǎng)絡通訊程序

數(shù)據(jù)調(diào)用接口

其他實用程序

實施方案

整個系統(tǒng)體系有三部分構(gòu)成：

• 數(shù)據(jù)采集、管理：主要對運行生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集，根據(jù)不同的控制系統(tǒng)采用不同的數(shù)據(jù)接口。同時對數(shù)據(jù)進行保存和管理。
• 應用集成：為上層應用提供快速及時準確的數(shù)據(jù)，保證上下層數(shù)據(jù)能夠及時的進行交互。
• 數(shù)據(jù)展現(xiàn)：主要根據(jù)系統(tǒng)功能對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行加工處理，生成人機交互界面。制定安全機制，執(zhí)行數(shù)據(jù)訪問安全管理。
• 遠程發(fā)布：主要是以B/S結(jié)構(gòu)為主，相關管理人員通過IE瀏覽器以圖形或報表的形式對數(shù)據(jù)信息進行瀏覽。

各個部分的具體功能和技術特點：

• 數(shù)據(jù)采集、管理：

數(shù)據(jù)采集：紫金橋軟件具有豐富的I/O接口，能夠與各種DCS，PLC，智能儀表通過多種連接方式，如以太網(wǎng)、串口、撥號等。并支持DDE、OPC、設備專有通信協(xié)議等。紫金橋軟件系統(tǒng)支持多種DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)，同時有國內(nèi)最強的接口開發(fā)隊伍，開發(fā)數(shù)據(jù)接口有豐富的經(jīng)驗，可以快速的進行數(shù)據(jù)接口開發(fā)。

實時數(shù)據(jù)存儲、管理：對現(xiàn)場來的原始數(shù)據(jù)進行各種輸入處理，如量程變換、開方、分段線性化、濾波等；對于輸出到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，要進行輸出限制和靈敏度檢查。內(nèi)部集成了一系列功能塊，如累計、計算、PID控制等，可以對原始數(shù)據(jù)進行分析、運算處理。可以對數(shù)據(jù)報警檢查，對轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)進行各種報警檢查，如限值、變化率、偏差、異常值檢查，支持延時報警。對于報警信息，可以通過聲音、圖像、手機短信等多種方式提醒相關人員。

歷史數(shù)據(jù)管理：實時數(shù)據(jù)庫將重要的生產(chǎn)參數(shù)的瞬時值、統(tǒng)計值長期保存。這些歷史數(shù)據(jù)的保存時間長于DCS、PLC或其他儀表。實時數(shù)據(jù)庫軟件具有數(shù)據(jù)壓縮能力，能夠利用有限的計算機存儲空間存儲更長時間的歷史數(shù)據(jù)，并能保證快速歷史存儲與檢索。

• 應用集成：

紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供了大量的對外接口，有標準的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口可以高效訪問紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的實時/歷史數(shù)據(jù)、報警記錄、位號記錄等各種數(shù)據(jù)，可以方便的進行二次開發(fā)，實現(xiàn)與上層應用系統(tǒng)的無縫集成，全部模型的響應時間在30秒之內(nèi)。

• 數(shù)據(jù)展現(xiàn)：

主要完成以下功能：

• 歷史趨勢查詢：可以查看任意時段的歷史數(shù)據(jù)、多個點可以顯示在一張圖表中，便于對比。
• 流程圖顯示：以圖形方式顯示現(xiàn)場的工況，動畫形式顯示現(xiàn)場的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、位移等運行參數(shù)。
• 過程報警：對采集來的數(shù)據(jù)進行報警檢查，生成報警記錄、并將報警傳送到客戶端提示給用戶。
• 報表系統(tǒng)：通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的加工，可以形成各類報表，包括實時數(shù)據(jù)報表、班報、日報、月報、年報等數(shù)據(jù)。也可以定制各種歷史報表，如通過查詢時間等查詢生成各類報表。
  
• 遠程訪問：

應用展現(xiàn)層系統(tǒng)同時支持B/S和C/S結(jié)構(gòu)，用戶可以通過IE瀏覽器或者紫金橋客戶端進行訪問。同時，完善的安全管理功能可以讓用戶在授權范圍內(nèi)訪問，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。