组态王和工业实时数据库在设备远程监控方面的应用

1. 引言

　　北京亚控科技发展有限公司是国内最早成立的专业自动化软件厂商，也是目前国内规模最大的专业自动化软件厂商。从诞生到现在，亚控科技一直保持着较高的增长速度。市场业绩超过了国内外的所有组态软件厂商。亚控科技拥有最多的中国用户。亚控科技的主要产品包括组态王Kingview，工业实时数据库KingHistorian，软逻辑KingACT等。

　　组态王是一个具有丰富功能的HMI/SCADA软件。可广泛用于工业自动化的过程控制和管理监控。组态王6系列产品已经在多个行业有近3万多个成功应用案例。随着亚控科技新产品工业数据库KingHistorian的推出，亚控科技的系列产品在传统解决方案的基础上，能够提供更多基于多层网络架构，包括数据实时采集、数据实时存储、图形界面显示、数据远程监控等众多功能的自动化系统项目方案。同时系统架构更为清晰，性能更为稳定，这为更多类型的自动化系统应用提供了便利。

　　本文简要说明了主要介绍了组态王Kingview和工业实时数据库KingHistorian产品，然后重点对组态王和KingHistorian在空调设备远程监控方面的项目应用方案进行了详细说明，包括项目需求，项目方案和项目实施情况介绍。最后对组态王Kingview和工业实时数据库KingHistorian提供远程监控类型项目解决方案进行了展望。

2. 组态王Kingview和工业实时数据库KingHistorian介绍

　　2.1 组态王Kingview

　　组态王6.52是一个具有丰富功能的HMI/SCADA软件。可用于工业自动化的过程控制和管理监控。组态王6.52为自动化系统工程师提供了集成、灵活、易用的开发环境和广泛、丰富的功能，能够快速建立、测试和部署自动化应用，来连接、传输和记录实时信息。使用户可以实时查看和控制工业生产过程。

　　组态王6.52具有通用的开发环境和灵活的体系结构，既可以安装在单节点上应用，也能够适用于分布式的客户机/服务器结构。还可以通过浏览器查看运行情况。

　　组态王6.52具有良好的开放性、可扩展性，支持多种标准，提供强大的与各种自动化设备连接的能力。提供1500多种工业自动化设备的驱动连接，支持世界知名工业自动化设备厂商的绝大多数设备，如AB、西门子、施奈德、欧姆龙、三菱等。支持DDE、OPC等通讯规范。提供与关系数据库连接的途径和方法。

　　在组态王通用版的基础上，亚控科技还推出了各专用版本，如应用于电力行业的组态王电力版，和工业实时数据库配套使用的组态王工业库版。

　　2.2 工业实时数据库KingHistorian

　　工业实时数据库KingHistorian是亚控科技最新推出的产品。工业数据库KingHistorian定位于企业一体化方案中的数据中心和应用平台，能够为企业的各级人员及时的提供所需要的信息。它不仅是企业管理信息系统（MIS，Management Information System）与分布控制系统（DCS，Distributed Control System）之间的桥梁，而且是整个生产执行系统（MES，Manufacturing Exe cution System）的基石。

　　通过使用工业实时数据库KingHistorian，可以实现：

　　（1）高速在线存储长达数年的企业生产过程数据;

　　（2）组态画面与数据采集功能分离;

　　（3）为生产过程优化提供数据;

　　（4）为企业扩展提供参考模型;

　　（5）为事故追诉提供事实依据;

　　（6）为企业MIS、ERP、MES集成提供平台。

3.设备远程监控项目需求

　　本项目主要客户为某中央空调生产厂商。

　　该厂商希望对已经售出的产品进行质量追踪，并且为客户的使用提供良好的服务。由于空调的使用现场分布在全国各地，对空调的性能和现场使用情况的监控逐渐成为该厂商需要解决的难题。这样，用户提出需要提供一种空调使用现场的数据进行实时采集和监控方案。

　　该厂商提出在该公司总部建立一个客户服务系统，将分布在全国各地的客户的空调运行和监控的信息实时传送到中央控制室的数据库。在中央控制室，就能够监控到所有使用现场的空调运行状况，利用这些信息数据，该厂商也能为客户提供一些增值服务。

　　主要的需求包括如下两方面

　　3.1 现场数据采集功能需求

　　（1）能够通过在现场运行的组态软件，对现场设备数据进行采集;

　　（2）能够通过图形化界面，显示现场实时数据功能。通过趋势图等方式，显示现场设备的运行趋势;

　　（3）能够通过组态软件的报警功能，管理显示历史的所有报警记录，包括报警内容、报警时间、处理时间和警报的等级等;

　　（4）能够提供功能强大的报表管理功能，提供日报、月报、季报、半年报和年报五种格式，提供方便的报表生成功能;

　　（5）能够提供通过INTERNET方式发送现场数据到数据监控中心功能。

　　3.2 数据监控中心功能需求

　　厂商希望能够通过数据监控中心，提供预防性远程监控服务。包括：

　　（1）能够通过网络连接到机房数据服务器，查看各设备现场运行情况;

　　（2）能够提供预防性报警管理，及早预防远程设备故障发生，及时故障通知服务的功能;

　　（3）能够提供完整设备运行数据记录，并且能够提供数据报表，以利于资料建档追踪;

　　（4）能够提供客户端远程数据访问功能。通过客户端工具，通过网络监控远程设备运行状态，确保远程设备运行正常。

4. 项目实施方案

　　通过对该厂商项目需求的分析，我们提供了能够满足该用户需求，并且适用于此类大数据量远程采集、存储和访问的应用项目的通用方案。

　　4.1 系统结构和软件部署

　　4.1.1 系统结构

　　根据用户需求，提出了该项目的三层结构方案。三层结构如下。

　　（1）设备采集层

　　设备采集层指完成设备数据采集功能的通讯层。

　　在设备运行的现场，现场工作站通过串口和设备连接，运行于现场工作站上的组态王通过串行方式和设备进行通讯，采集设备的数据，并在组态王运行系统画面上进行实时数据的显示。

　　（2）网络通讯层

　　网络通讯层指完成发送现场数据到监控中心的通讯层。

　　因为组态王提供OPC接口，可供应用程序调用。运行于现场工作站的数据采集转发工具通过OPC接口，获得组态王运行系统采集的设备实时数据，并通过以太网，以HTTP数据方式发送到中心监控室数据服务器上。

　　（3）中心管理层

　　中心管理层指完成监控中心数据存储和数据监视功能的管理层。

　　通过部署于数据服务器上的ASP编写的web服务程序（基于IIS）, 可以接收到现场数据采集转发工具发送的数据。数据服务器执行web服务程序，将数据记录插入到服务器中。

　　在监控中心的工作站上，运行组态王（工业库版）。组态王与工业库进行通讯，能够完成读取工业库记录的功能。同时提供数据的图形显示和趋势显示，提供数据报警的即时显示和历史显示，并且提供报表生成的功能。

　　4.1.2 软件部署

　　系统所需软件主要部署在现场工作站、监控中心服务器和监控中心工作站上。

　　（1）现场工作站

　　在现场工作站上，需要部署组态王和数据采集转发工具。通过组态王和现场设备通讯，完成现场设备数据采集功能。现场端工具通过OPC接口读取组态王中的实时数据，并且可以连接指定URL的web服务器，并将采集的数据发送到web服务器上。

　　（2）监控中心服务器

　　在监控中心的数据服务器上，部署工业实时数据库KingHistorian和ASP编写的web服务程序（基于IIS）。在接收到现场端工具发送的数据后，数据服务器执行web服务程序，将数据记录插入到数据库中。

　　（3）监控中心工作站

　　在监控中心的工作站上，部署组态王（工业库版）。组态王与工业库进行通讯，能够完成读取工业库记录的功能。同时提供数据的图形显示和趋势显示，提供数据报警的即时显示和历史显示，并且提供报表生成的功能。

　　4.2 现场采集系统方案

　　现场采集系统是本系统的重要组成部分。现场采集系统主要完成现场数据的采集和现场实时工矿的监控，以及现场数据的远程传输功能。

　　4.2.1 硬件组成

　　· 现场采集设备（PLC）

　　· 现场工作站

　　4.2.2 软件组成

　　· 组态王Kingview通用版

　　· 数据采集转发工具

　　4.2.3 功能说明

　　（2）现场工作站主要功能：

　　· 通讯功能：组态王通过串行方式和PLC进行通讯，对PLC数据进行采集;数据采集转发工具通过OPC方式从组态王中读取数据，并通过HTTP方式，向监控中心实时发送现场采集数据的功能。

　　· 监控功能：通过友好的人机界面和直观的数据、图形方式（数据显示、数据趋势图），显示工作站的设备工作状态。在监控图形上通过鼠标和键盘对系统参数进行修改，对设备进行监控;

　　· 报警功能：在设备发生故障时发出警报，显示故障点和故障状态，记录故障信息;

　　· 安全操作：设立不同的安全操作等级，针对不同的操作者设置相应的加密等级，记录操作员及其操作信息;

　　4.3 中心监控系统方案

　　中心监控系统是指在中心监控室，提供对各现场设备运行情况进行监控功能的系统。

　　4.3.1 硬件组成

　　· 中心监控系统工作站

　　· 中心监控系统数据服务器

　　4.3.2 软件组成

　　· 工业实时数据库kingHistorian

　　· 组态王Kingview工业库版

　　4.3.3 功能说明

　　（1）中心监控服务器的主要功能有：

　　· 通讯功能：通过公网与各现场连接，响应远程数据传输请求;

　　· 存储功能：实时存储接收的现场数据到工业实时数据库中。

　　（2）中心监控系统工作站的主要功能有：

　　· 监控功能：连接数据服务器上的工业库，读取工业库中的数据记录。通过友好的人机界面和直观的数据、图形方式，显示整个系统的设备工作状态;

　　· 报警功能：在数据异常发出警报，显示故障战斗、故障点和故障状态，记录故障信息;

　　· 安全操作：设立不同的安全操作等级，针对不同的操作者设置相应的加密等级，记录操作员及其操作信息;

　　· 数据管理：记录并显示实时参数的变化曲线或趋势图，利用工业库历史数据和实时数据制作各类报表（日报、月报、年报等）。

5. 方案应用展望

　　本文介绍的组态王Kingview和工业实时数据库KingHistorian完成设备远程监控的方案，和以往的解决方案相比，有如下的优势：

　　（1）系统结构清晰，并且很方便部署;

　　（2）各层次功能明确，软件分布运行，能最大限度的发挥性能;

　　（3）数据实时存储到工业数据库，便于历史数据回溯;

　　（4）各软件通过网络连接，便于方案功能扩展。

　　基于以上优势，使用组态王Kingview和工业实时数据库KingHistorian完成的设备远程监控项目方案，为自动化系统应用提供了更多方案选择。