◎ 尹 龍，張海洲，李 塹

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450053）

對(duì)于現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)而言，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并能詳細(xì)記錄歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為決策者提供基礎(chǔ)參考依據(jù)，是企業(yè)信息化建設(shè)的主要目的。在企業(yè)所關(guān)注的各項(xiàng)信息資源中，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息是重要的一環(huán)。

實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫用于生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和監(jiān)視，可在線存儲(chǔ)每個(gè)工藝過程點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提供清晰、精確的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控畫面，用戶既可瀏覽當(dāng)前的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也可查看歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)工藝改進(jìn)、質(zhì)量控制、能耗分析、故障預(yù)防維護(hù)等管理。通過實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫可以為產(chǎn)品計(jì)劃、維護(hù)管理、專家系統(tǒng)、分析與決策等應(yīng)用程序提供依據(jù)來源，在企業(yè)管理和實(shí)時(shí)生產(chǎn)之間起到橋梁作用。

實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說就如同飛機(jī)上的“黑匣子”。因此，如何有效解決實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、可靠、有效上傳問題就顯得極為關(guān)鍵。

1 冗余控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)冗余采集架構(gòu)設(shè)計(jì)

某糧食港口物流項(xiàng)目生產(chǎn)控制系統(tǒng)采用熱備冗余系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，上位機(jī)采用iFIX雙SDADA控制系統(tǒng)服務(wù)器，互為熱備冗余，主控制服務(wù)器故障時(shí)迅速切換到備用控制服務(wù)器，下位機(jī)PLC采用雙主機(jī)熱備冗余機(jī)架，IO網(wǎng)絡(luò)采用PROFINET環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

在確保生產(chǎn)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取可靠性的前提下，為解決生產(chǎn)數(shù)據(jù)與管理信息系統(tǒng)間實(shí)時(shí)、可靠、有效通訊的問題，實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集架構(gòu)采用了數(shù)據(jù)采集器冗余的設(shè)計(jì)理念，使得在此架構(gòu)中同時(shí)運(yùn)行的兩套采集系統(tǒng)中無論是網(wǎng)絡(luò)、軟件、硬件不同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，都能不間斷地訪問和采集生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)采用的穩(wěn)定、可靠、有效。實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)冗余采集架構(gòu)如圖1所示。

圖1 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)冗余采集架構(gòu)圖

2 冗余控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)冗余采集的實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目采用的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫是GE公司的Proficy Historian，用于制造和過程的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)顯示。提供內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集功能、更快的速度、更高的數(shù)據(jù)壓縮率、穩(wěn)定地冗余、強(qiáng)化的數(shù)據(jù)安全和更快速的價(jià)值實(shí)現(xiàn)時(shí)間[1]?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的SQL命令來輕松地集成OLEDB的應(yīng)用并查詢數(shù)據(jù)、報(bào)警和事件以及系統(tǒng)信息和管理信息。可用于訪問、管理、使用、改善、監(jiān)控、維護(hù)和保護(hù)組織信息。專門為高可用性而設(shè)計(jì)，具有可容錯(cuò)的特性，能夠確保正確地采集、存儲(chǔ)和訪問重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

配置Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫時(shí)，需要注意Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的系統(tǒng)時(shí)間和iFIX數(shù)據(jù)源服務(wù)器（SCADA）的系統(tǒng)時(shí)間是否一致，如果Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)時(shí)間和iFIX數(shù)據(jù)源服務(wù)器的系統(tǒng)時(shí)間相差很多，則iFIX的數(shù)據(jù)保存到實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫會(huì)出現(xiàn)問題，保存數(shù)據(jù)不成功，首先要保證服務(wù)器的系統(tǒng)時(shí)間一致。

使用dos命令設(shè)置兩個(gè)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間一致的命令如下：

Net time \目標(biāo)計(jì)算機(jī)的IP地址/set

2.1 iFIX SCADA服務(wù)器冗余配置

配置主SCADA服務(wù)器本地節(jié)點(diǎn)名CSERVER1（邏輯節(jié)點(diǎn)名FIX1），在主節(jié)點(diǎn)SCADA配置中啟用故障切換，備用SCADA名稱CSERVER2。

在數(shù)據(jù)同步選項(xiàng)中，設(shè)置主、備SCADA服務(wù)器同步IP地址對(duì)。

配置完成以后，在運(yùn)行過程中使用ScadaSync Monitor.exe來監(jiān)視同步的網(wǎng)卡的IP地址，如果不正確，則兩個(gè)SCADA無法進(jìn)行互相監(jiān)視，不能實(shí)現(xiàn)同步。

同樣在備用節(jié)點(diǎn)CSERVER2（邏輯節(jié)點(diǎn)名FIX1）上，重復(fù)上面的操作。

主、備兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都配置完成后，使用 ScadaSync Monitor.exe來監(jiān)視兩個(gè)SCADA節(jié)點(diǎn)的同步情況。

2.2 istorian的冗余數(shù)據(jù)采集器iFIX Collector配置

①將iFIX SCADA服務(wù)器、Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置一致。②安裝Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。③分別在iFIX的主備服務(wù)器上安裝iFIX Collector，在安裝過程中，需要指定遠(yuǎn)程Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的機(jī)器名稱或者IP地址。④安裝完畢后，在Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)iFIX Collector。⑤要使用iFIX采集器冗余的功能，在Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上必須有采集器冗余選項(xiàng)才可以使用。⑥向Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫中添加標(biāo)簽時(shí)，一定要注意：必須通過主iFIX Collector添加標(biāo)簽；此時(shí)主iFIX SCADA服務(wù)器必須是激活狀態(tài)，備用iFIX SCADA服務(wù)器處于備用狀態(tài)；在瀏覽標(biāo)簽時(shí)，需要使用邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行瀏覽、添加標(biāo)簽。

3 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫在管控一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫作為生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集者，同時(shí)作為管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的提供者，為打通管理信息系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)間的數(shù)字鴻溝，需要實(shí)現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對(duì)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫的訪問，提取需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。

在本項(xiàng)目中，通過SQL Server鏈接服務(wù)器實(shí)時(shí)將Proficy Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)保存在SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立的原始數(shù)據(jù)表ihtest中，如表1所示[2]。

表1 原始數(shù)據(jù)表ihtest表

根據(jù)生產(chǎn)管理需要，對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫中原始表ihtest做處理?？梢愿鶕?jù)標(biāo)簽（tagname）對(duì)設(shè)備運(yùn)行原始數(shù)據(jù)分類，將不同類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)表中，例如設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備故障時(shí)間、設(shè)備故障次數(shù)和設(shè)備電能等。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)不同的條件從SQL Server數(shù)據(jù)庫中查詢出來所需要的數(shù)據(jù)，設(shè)備電能日報(bào)如表2所示[2]。

表2 設(shè)備電能日報(bào)表

4 結(jié)論

基于SCADA冗余控制的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)冗余采集系統(tǒng)保證了生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、可靠性、有效性，無人為干預(yù)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)無一遺漏，并能根據(jù)數(shù)據(jù)變化率等對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、壓縮。

實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫為管理信息系統(tǒng)提供真實(shí)的設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控與維護(hù)，提高糧食物流企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)水平，保障自動(dòng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有助于港口糧食物流企業(yè)精細(xì)化、可追溯化管理，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。