組態王和工業實時數據庫在設備遠程監控方面的應用

1. 引言

　　北京亞控科技發展有限公司是國內最早成立的專業自動化軟件廠商，也是目前國內規模最大的專業自動化軟件廠商。從誕生到現在，亞控科技一直保持著較高的增長速度。市場業績超過了國內外的所有組態軟件廠商。亞控科技擁有最多的中國用戶。亞控科技的主要產品包括組態王Kingview，工業實時數據庫KingHistorian，軟邏輯KingACT等。

　　組態王是一個具有豐富功能的HMI/SCADA軟件。可廣泛用于工業自動化的過程控制和管理監控。組態王6系列產品已經在多個行業有近3萬多個成功應用案例。隨著亞控科技新產品工業數據庫KingHistorian的推出，亞控科技的系列產品在傳統解決方案的基礎上，能夠提供更多基于多層網絡架構，包括數據實時采集、數據實時存儲、圖形界面顯示、數據遠程監控等眾多功能的自動化系統項目方案。同時系統架構更為清晰，性能更為穩定，這為更多類型的自動化系統應用提供了便利。

　　本文簡要說明了主要介紹了組態王Kingview和工業實時數據庫KingHistorian產品，然后重點對組態王和KingHistorian在空調設備遠程監控方面的項目應用方案進行了詳細說明，包括項目需求，項目方案和項目實施情況介紹。最后對組態王Kingview和工業實時數據庫KingHistorian提供遠程監控類型項目解決方案進行了展望。

2. 組態王Kingview和工業實時數據庫KingHistorian介紹

　　2.1 組態王Kingview

　　組態王6.52是一個具有豐富功能的HMI/SCADA軟件。可用于工業自動化的過程控制和管理監控。組態王6.52為自動化系統工程師提供了集成、靈活、易用的開發環境和廣泛、豐富的功能，能夠快速建立、測試和部署自動化應用，來連接、傳輸和記錄實時信息。使用戶可以實時查看和控制工業生產過程。

　　組態王6.52具有通用的開發環境和靈活的體系結構，既可以安裝在單節點上應用，也能夠適用于分布式的客戶機/服務器結構。還可以通過瀏覽器查看運行情況。

　　組態王6.52具有良好的開放性、可擴展性，支持多種標準，提供強大的與各種自動化設備連接的能力。提供1500多種工業自動化設備的驅動連接，支持世界知名工業自動化設備廠商的絕大多數設備，如AB、西門子、施奈德、歐姆龍、三菱等。支持DDE、OPC等通訊規范。提供與關系數據庫連接的途徑和方法。

　　在組態王通用版的基礎上，亞控科技還推出了各專用版本，如應用于電力行業的組態王電力版，和工業實時數據庫配套使用的組態王工業庫版。

　　2.2 工業實時數據庫KingHistorian

　　工業實時數據庫KingHistorian是亞控科技最新推出的產品。工業數據庫KingHistorian定位于企業一體化方案中的數據中心和應用平臺，能夠為企業的各級人員及時的提供所需要的信息。它不僅是企業管理信息系統（MIS，Management Information System）與分布控制系統（DCS，Distributed Control System）之間的橋梁，而且是整個生產執行系統（MES，Manufacturing Exe cution System）的基石。

　　通過使用工業實時數據庫KingHistorian，可以實現：

　　（1）高速在線存儲長達數年的企業生產過程數據;

　　（2）組態畫面與數據采集功能分離;

　　（3）為生產過程優化提供數據;

　　（4）為企業擴展提供參考模型;

　　（5）為事故追訴提供事實依據;

　　（6）為企業MIS、ERP、MES集成提供平臺。

3.設備遠程監控項目需求

　　本項目主要客戶為某中央空調生產廠商。

　　該廠商希望對已經售出的產品進行質量追蹤，并且為客戶的使用提供良好的服務。由于空調的使用現場分布在全國各地，對空調的性能和現場使用情況的監控逐漸成為該廠商需要解決的難題。這樣，用戶提出需要提供一種空調使用現場的數據進行實時采集和監控方案。

　　該廠商提出在該公司總部建立一個客戶服務系統，將分布在全國各地的客戶的空調運行和監控的信息實時傳送到中央控制室的數據庫。在中央控制室，就能夠監控到所有使用現場的空調運行狀況，利用這些信息數據，該廠商也能為客戶提供一些增值服務。

　　主要的需求包括如下兩方面

　　3.1 現場數據采集功能需求

　　（1）能夠通過在現場運行的組態軟件，對現場設備數據進行采集;

　　（2）能夠通過圖形化界面，顯示現場實時數據功能。通過趨勢圖等方式，顯示現場設備的運行趨勢;

　　（3）能夠通過組態軟件的報警功能，管理顯示歷史的所有報警記錄，包括報警內容、報警時間、處理時間和警報的等級等;

　　（4）能夠提供功能強大的報表管理功能，提供日報、月報、季報、半年報和年報五種格式，提供方便的報表生成功能;

　　（5）能夠提供通過INTERNET方式發送現場數據到數據監控中心功能。

　　3.2 數據監控中心功能需求

　　廠商希望能夠通過數據監控中心，提供預防性遠程監控服務。包括：

　　（1）能夠通過網絡連接到機房數據服務器，查看各設備現場運行情況;

　　（2）能夠提供預防性報警管理，及早預防遠程設備故障發生，及時故障通知服務的功能;

　　（3）能夠提供完整設備運行數據記錄，并且能夠提供數據報表，以利于資料建檔追蹤;

　　（4）能夠提供客戶端遠程數據訪問功能。通過客戶端工具，通過網絡監控遠程設備運行狀態，確保遠程設備運行正常。

4. 項目實施方案

　　通過對該廠商項目需求的分析，我們提供了能夠滿足該用戶需求，并且適用于此類大數據量遠程采集、存儲和訪問的應用項目的通用方案。

　　4.1 系統結構和軟件部署

　　4.1.1 系統結構

　　根據用戶需求，提出了該項目的三層結構方案。三層結構如下。

　　（1）設備采集層

　　設備采集層指完成設備數據采集功能的通訊層。

　　在設備運行的現場，現場工作站通過串口和設備連接，運行于現場工作站上的組態王通過串行方式和設備進行通訊，采集設備的數據，并在組態王運行系統畫面上進行實時數據的顯示。

　　（2）網絡通訊層

　　網絡通訊層指完成發送現場數據到監控中心的通訊層。

　　因為組態王提供OPC接口，可供應用程序調用。運行于現場工作站的數據采集轉發工具通過OPC接口，獲得組態王運行系統采集的設備實時數據，并通過以太網，以HTTP數據方式發送到中心監控室數據服務器上。

　　（3）中心管理層

　　中心管理層指完成監控中心數據存儲和數據監視功能的管理層。

　　通過部署于數據服務器上的ASP編寫的web服務程序（基于IIS）, 可以接收到現場數據采集轉發工具發送的數據。數據服務器執行web服務程序，將數據記錄插入到服務器中。

　　在監控中心的工作站上，運行組態王（工業庫版）。組態王與工業庫進行通訊，能夠完成讀取工業庫記錄的功能。同時提供數據的圖形顯示和趨勢顯示，提供數據報警的即時顯示和歷史顯示，并且提供報表生成的功能。

　　4.1.2 軟件部署

　　系統所需軟件主要部署在現場工作站、監控中心服務器和監控中心工作站上。

　　（1）現場工作站

　　在現場工作站上，需要部署組態王和數據采集轉發工具。通過組態王和現場設備通訊，完成現場設備數據采集功能。現場端工具通過OPC接口讀取組態王中的實時數據，并且可以連接指定URL的web服務器，并將采集的數據發送到web服務器上。

　　（2）監控中心服務器

　　在監控中心的數據服務器上，部署工業實時數據庫KingHistorian和ASP編寫的web服務程序（基于IIS）。在接收到現場端工具發送的數據后，數據服務器執行web服務程序，將數據記錄插入到數據庫中。

　　（3）監控中心工作站

　　在監控中心的工作站上，部署組態王（工業庫版）。組態王與工業庫進行通訊，能夠完成讀取工業庫記錄的功能。同時提供數據的圖形顯示和趨勢顯示，提供數據報警的即時顯示和歷史顯示，并且提供報表生成的功能。

　　4.2 現場采集系統方案

　　現場采集系統是本系統的重要組成部分。現場采集系統主要完成現場數據的采集和現場實時工礦的監控，以及現場數據的遠程傳輸功能。

　　4.2.1 硬件組成

　　· 現場采集設備（PLC）

　　· 現場工作站

　　4.2.2 軟件組成

　　· 組態王Kingview通用版

　　· 數據采集轉發工具

　　4.2.3 功能說明

　　（2）現場工作站主要功能：

　　· 通訊功能：組態王通過串行方式和PLC進行通訊，對PLC數據進行采集;數據采集轉發工具通過OPC方式從組態王中讀取數據，并通過HTTP方式，向監控中心實時發送現場采集數據的功能。

　　· 監控功能：通過友好的人機界面和直觀的數據、圖形方式（數據顯示、數據趨勢圖），顯示工作站的設備工作狀態。在監控圖形上通過鼠標和鍵盤對系統參數進行修改，對設備進行監控;

　　· 報警功能：在設備發生故障時發出警報，顯示故障點和故障狀態，記錄故障信息;

　　· 安全操作：設立不同的安全操作等級，針對不同的操作者設置相應的加密等級，記錄操作員及其操作信息;

　　4.3 中心監控系統方案

　　中心監控系統是指在中心監控室，提供對各現場設備運行情況進行監控功能的系統。

　　4.3.1 硬件組成

　　· 中心監控系統工作站

　　· 中心監控系統數據服務器

　　4.3.2 軟件組成

　　· 工業實時數據庫kingHistorian

　　· 組態王Kingview工業庫版

　　4.3.3 功能說明

　　（1）中心監控服務器的主要功能有：

　　· 通訊功能：通過公網與各現場連接，響應遠程數據傳輸請求;

　　· 存儲功能：實時存儲接收的現場數據到工業實時數據庫中。

　　（2）中心監控系統工作站的主要功能有：

　　· 監控功能：連接數據服務器上的工業庫，讀取工業庫中的數據記錄。通過友好的人機界面和直觀的數據、圖形方式，顯示整個系統的設備工作狀態;

　　· 報警功能：在數據異常發出警報，顯示故障戰斗、故障點和故障狀態，記錄故障信息;

　　· 安全操作：設立不同的安全操作等級，針對不同的操作者設置相應的加密等級，記錄操作員及其操作信息;

　　· 數據管理：記錄并顯示實時參數的變化曲線或趨勢圖，利用工業庫歷史數據和實時數據制作各類報表（日報、月報、年報等）。

5. 方案應用展望

　　本文介紹的組態王Kingview和工業實時數據庫KingHistorian完成設備遠程監控的方案，和以往的解決方案相比，有如下的優勢：

　　（1）系統結構清晰，并且很方便部署;

　　（2）各層次功能明確，軟件分布運行，能最大限度的發揮性能;

　　（3）數據實時存儲到工業數據庫，便于歷史數據回溯;

　　（4）各軟件通過網絡連接，便于方案功能擴展。

　　基于以上優勢，使用組態王Kingview和工業實時數據庫KingHistorian完成的設備遠程監控項目方案，為自動化系統應用提供了更多方案選擇。