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设备诊断系统实时数据库平台实现方案

设计目标

实时数据库平台主要负责将分散在现场的生产数据、设备状态汇总到中心的服务器中,进行长期历史存储、并能完成各种数据展示,同时将重要的现场数据实时传送到上层应用系统中,并及时向现场控制设备反馈上层优化信息。

实时数据库建立后要实现以下目标:

    • 重点设备状态实时监测:对事故易发设备和重点关键设备的运行情况进行实时监测,同时对采集的数据进行分析整理,并把现场的实际数据与相关的设备运行指标进行对比,超过偏差限制时产生报警信息并存储报警记录。共享相关数据,为及时发现和消除设备故障隐患提供必要的数据支持。
    • 对历史数据的事故分析功能:系统提供对数据的历史保存功能,支持多种形式报警、事故追忆、趋势分析等功能,方便于对现场数据的事故分析。
    • 与上层应用系统的无缝连接:实时数据库提供各种开放接口,完成数据平台与物料跟踪、过程模型、优化算法、工艺诊断模型等多个进程的数据交换和通讯。实时数据库在为上层应用系统提供数据支持的同时协助实现进程间调度关系。
    • 人机交互界面显示:以报表、曲线、工艺流程画面等的形式动态的展现现场生产过程和工艺优化数据,支持远程发布。

数据平台功能

在本系统中,实时数据库的主要功能是发挥其作为一种高效、稳健的信息桥梁的作用,为设备诊断和在线工艺优化等上层应用程序和底层控制设备之间铺设一条快速、及时、准确地双向数据通路,提供一个完整、稳定、开放性好的数据支持平台。

实时数据库平台功能从结构上可分为三级:底层设备数据采集/管理、上层系统数据支持、人机交互数据访问。

底层设备数据采集/管理

自动汇总现场各生产设备的运行情况,保存历史数据,自动生成报警信息,统计信息等,为上层优化系统的提供数据基础。

上层系统数据支持

快速向上层应用系统反映其关注的重点数据值,及时的将上层决策反馈给底层控制系统,同时为部分应用模块提供程序运行触发开关。

人机交互数据访问

形成流程图、报表、运行趋势、报警等,提供数据查询、设置参数等功能。为了保证数据安全可以建立数据访问对象安全区,每个用户可访问的数据对象及可执行的操作是由其拥有的安全区及分配的权限决定的。可以将主机上所有允许访问画面发布到公司局域网上,使管理人员可以在局域网内远程浏览、设置数据。

体系结构

硬件层次如下:

文本框: 局域网 

 

 

 

 

 

 

 


系统分三层,最底层是控制器,往上是中心服务器和远程访问客户端。

软件架构:


软件主要包括:

数据服务器

WEB服务器

I/O数采服务程序

网络浏览软件

网络通讯程序

数据调用接口

其他实用程序

实施方案

整个系统体系有三部分构成:

      • 数据采集、管理:主要对运行生产数据进行采集,根据不同的控制系统采用不同的数据接口。同时对数据进行保存和管理。
      • 应用集成:为上层应用提供快速及时准确的数据,保证上下层数据能够及时的进行交互。
      • 数据展现:主要根据系统功能对实时数据库中的数据进行加工处理,生成人机交互界面。制定安全机制,执行数据访问安全管理。
      • 远程发布:主要是以B/S结构为主,相关管理人员通过IE浏览器以图形或报表的形式对数据信息进行浏览。

各个部分的具体功能和技术特点:

  • 数据采集、管理:

数据采集:紫金桥软件具有丰富的I/O接口,能够与各种DCS,PLC,智能仪表通过多种连接方式,如以太网、串口、拨号等。并支持DDE、OPC、设备专有通信协议等。紫金桥软件系统支持多种DCS系统和PLC系统,同时有国内最强的接口开发队伍,开发数据接口有丰富的经验,可以快速的进行数据接口开发。

实时数据存储、管理:对现场来的原始数据进行各种输入处理,如量程变换、开方、分段线性化、滤波等;对于输出到现场的数据,要进行输出限制和灵敏度检查。内部集成了一系列功能块,如累计、计算、PID控制等,可以对原始数据进行分析、运算处理。可以对数据报警检查,对转化后的数据进行各种报警检查,如限值、变化率、偏差、异常值检查,支持延时报警。对于报警信息,可以通过声音、图像、手机短信等多种方式提醒相关人员。

历史数据管理:实时数据库将重要的生产参数的瞬时值、统计值长期保存。这些历史数据的保存时间长于DCS、PLC或其他仪表。实时数据库软件具有数据压缩能力,能够利用有限的计算机存储空间存储更长时间的历史数据,并能保证快速历史存储与检索。

  • 应用集成:

紫金桥实时数据库提供了大量的对外接口,有标准的OPC,DDE,ActiveX接口,也有API接口、VC++类库接口、Excel插件接口、COM组件接口、SQL接口等等。使用这些接口可以高效访问紫金桥实时数据库的实时/历史数据、报警记录、位号记录等各种数据,可以方便的进行二次开发,实现与上层应用系统的无缝集成,全部模型的响应时间在30秒之内。

  • 数据展现:

主要完成以下功能:

  • 历史趋势查询:可以查看任意时段的历史数据、多个点可以显示在一张图表中,便于对比。
  • 流程图显示:以图形方式显示现场的工况,动画形式显示现场的温度、压力、转速、位移等运行参数。
  • 过程报警:对采集来的数据进行报警检查,生成报警记录、并将报警传送到客户端提示给用户。
  • 报表系统:通过对现场数据的加工,可以形成各类报表,包括实时数据报表、班报、日报、月报、年报等数据。也可以定制各种历史报表,如通过查询时间等查询生成各类报表。
  • 远程访问:

应用展现层系统同时支持B/S和C/S结构,用户可以通过IE浏览器或者紫金桥客户端进行访问。同时,完善的安全管理功能可以让用户在授权范围内访问,保证系统的安全性和可靠性。