《开放、分布式的SCADA解决方案》----组态软件（实时数据库）简介

PC和现场总线将是未来自动监控系统的核心，并已经占据了主流。PC显示开放，而现场总线具有分布式的体系结构。自动化软件是PC和现场总线占据自动监控系统核心位置的重要支撑，也越来越受到人们的关注。力控是具有这种先进的分布式体系结构的自动化软件之一，也是可靠性获得用户广泛好评的少数软件之一，下面以力控2.6为代表介绍这种分布式SCADA系统的技术特点。
　　
　　一 分布式体系结构
　　
　　早在20世纪70年代中期网络技术还不发达的时候，DCS已经是分布式的体系结构了，力控的体系结构正是采用了DCS的设计思想，才具备了可自由伸缩的体系结构。在分布式网络应用中，总是能够找到力控发挥作用的舞台。其主要原因在于力控最初的设计结构就是分布式的，在网络技术高度发达的今天，这种结构显示出很大的优越性。
　　
　　力控的分布式体系结构还同时表现在力控的各个组件程序间的关系上。力控充分利用了CPU的运算能力和系统资源，采用多线程技术，在力控的所有组件间建立起一个内部的分布式体系。例如图形界面系统View和实时数据库DB之间实际上就是分布式的，一个图形界面可同时连接多个不同的远程实时数据库和数据源。而各个分布式的数据库分别与本地的I/O Server交互，进行数据采集和运算处理，如输入数据的量程变换、流量累积、报警检查以及PID运算等。这种体系结构的优越性在于，各组件任务分配更合理，使系统的实时性更好，稳定性更高。
　　
　　力控系统结构如图所示。
　
　　二 全面开放的系统
　　
　　在力控的整个体系结构中，到处都提供了开放的接口，开放是它的一大特点。
　　
　　力控I/O SDK开发工具可以用来快速开发生成I/O设备的驱动程序，支持的通信类型有串口(RS-485/RS-422/RS-232)、网卡(TCP/IP)、PC总线I/O板卡、硬件厂商提供的DLL等。
　　
　　力控支持各种开放式的协议或标准，最大限度地保证与其他系统的互联性或进行资源数据的共享，如DDE、OPC、ActiveX等在力控中都得到了很好的支持。在这3个标准中，力控既可充当服务方，也可以充当客户方，力控是标准的DDE Server、OPC Server，还提供了一些ActiveX控件供第三方调用，同时力控可以从任何DDE Server、OPC Server读取数据，也可以调用第三方的ActiveX控件。
　　
　　力控提供标准的浏览器接口Web Server，并提供了很好的实时性能，只需要指定一个IP地址，便可以从网络上以浏览器方式浏览网络上的力控画面，而访问端不需要安装任何力控组件。
　　
　　 
　　
　　三 实时数据库DB
　　
　　在网络技术高度发达的今天，分布式应用日益普及，各类企事业用户纷纷采用先进的技术手段来管理跨地域、跨时空的实时监控系统，采用分布式实时数据库是实现这种应用的有效手段。
　　
　　1. 力控实时数据库的特点
　　
　　在运行力控软件的计算机上，既可以访问本机的力控实时数据库，也可以访问其他节点上的力控实时数据库，访问方法完全相同。 DB的数据库结构为可组态的“活结构”，用户可根据实际需要自定义自己的各类数据库结构，方便对数据的管理和查找。 除此外，DB还划分区域和单元，当管理数以万计的大量实时数据时，检索、查找都十分方便。
　　
　　2. 力控实时数据库的性能指标
　　
　　采用压缩存储，可以处理10万点以上的数据，历史数据可以保存5年以上，并保证数据处理精确度和速度。
　　
　　四 符合工程规范
　　
　　力控的所有功能都是为了满足工程技术人员的需要而设计的，足够的灵活性保证了它具有广泛的适应性，而快速的定制及自动生成功能则节省了用户的宝贵时间。如对冗余热备、数据口令保护、操作人员权限管理、记录操作过程、实时打印报警、制作运行安装包、图形模板等功能的支持，都有着鲜明的力控特色。
　　
　　五 协助管理部门进行统计分析
　　
　　力控的实时数据库具有丰富的统计功能，能够自动完成最大值/最小值/均值的统计并自动生成报表，对累积量可以自动进行班累积、日累积、月累积和年累积，用户可以随时查看指定时间段的累积数据，对于其他类型的数据，力控还提供了数据表工具，可以任意地进行查询，这样不用借助其他商用数据库，就可以实现数据的任一检索和报表输出。
　　
　　在类似电子称重配料控制管理系统和油品计量装车系统中，这种数据表特别有效，不必再安装商用数据库管理系统就可以满足所有需要。
　　
　　另外，力控还提供了一个独立运行的工具软件ODBCGate，用来批量地以ODBC方式将历史数据或实时数据转储到关系数据库中。
　　
　　力控提供SQL函数，用于逐条记录以ODBC方式向关系数据库中写入实时和历史数据。
　　
　　六 控制策略生成器
　　
　　控制策略生成器是实现基于PC控制的有力工具，PLC、DCS、智能仪表等传统控制设备的控制功能有很大不足，表现在容量、负荷有限，算法种类不丰富，在线修改控制方案不方便，异种设备间难于共享数据等几个方面；另一方面，PC Based设备虽然价格低廉，但是由PC Based设备构成的监控系统其系统集成费用并不低，而且维护成本很高。基于PC的力控的控制策略生成器用来在上位计算机上编辑并执行控制策略，可以有效地解决上述问题。
　　
　　控制策略生成器采用流程图式编程工具，提供了近百种专用算法，可以有效地弥补传统控制设备控制能力的不足，降低系统成本，提高维护效率。
　　
　　控制策略生成器通过实时数据库与I/O数据打交道，算法执行的扫描周期最快为1ms。
　　
　　嵌入式Linux版本的控制策略生成器还可以固化在电子盘中运行，这种应用适用于PC/104模块等PC Based设备。
　　
　　重庆一家控制设备生产厂成功地使用力控的控制策略生成器与他们的生产设备进行配套，取得了优良的使用效果。
　　
　　七 应用情况
　　
　　力控曾在数百个示范工程中使用，前后经过8年的应用考核，从未发生任何问题。 
　　
　　大庆油田天然气公司的所有油气处理装置中，90%采用力控作为本地中央控制室的控制软件，以这些本地控制站为基础，天然气公司又实施了全天然气公司实时生产监控管理系统，该系统在公司计算中心的Web服务器上安装了力控软件，并建立了与全部现场控制室的连接。在Web服务器上就可以生成全公司的生产实时数据库并实时生成全天的产量、能耗、管网平衡等数据，利用安装在服务器上统一制作的力控画面，在公司的每一个职能科室可以按照单位名称与日期查询所需数据。这个系统的全部数据量超过2万个，是目前国内应用规模最大的SCADA系统之一。
　　
　　美国控软公司利用力控和他们公司的MANTRA系统实现化工厂的回路整定及先进控制，也取得了成功，现正在推广。
　　
　　中国人民解放军总后勤部利用力控和雷达液位计进行油品罐区的监控，实现油罐液位测量、罐容量表管理、体积/质量换算、报表打印，满足了军需计量与核算的要求。
　　
　　电力部华北电科院在同步相角监测系统(SPMS)中，利用力控实时计算、监视各个站的相角、频率、电压、功率、潮流、PMU装置统计信息，并计算功率因数、有功功率和无功功率，当站点发生故障或报警时，系统从设备中及时调出事件顺序记录(SOE)表并插入到历史趋势中进行显示和分析。
　　
　　深圳康索科技公司(原康创公司)用力控软件作为其代理的思博PLC的上位监控软件，在楼宇控制领域应用十分广泛。
　　
　　南京南化集团东方化工厂的K950/A/B空气压缩机，原来使用进口时成套的盘式控制系统，1998年开始改造，厂方选用力控软件和欧姆龙的PLC组成双机冗余热备系统，两台压缩机分别由一套PLC控制，两台压缩机一备一用，在发生联锁和遇到紧急情况时可自动切换，系统至今一直运行稳定。
　　
　　八 发展与展望
　　
　　三维公司在承担“九五”攻关项目的过程中取得了包括力控在内的丰硕科研成果，“十五”期间还将与中科院软件所等单位共同承担国家“863实时数据库与监控系统”科研攻关任务，将在技术开发方面投入更多的力量，提高技术含量，为广大用户提供更好的开发工具。

原文转自：http://www.ltesting.net