（计算机应用技术专业论文）基于ifix组态软件的工业实时监控系统的优化设计与实现.pdf

摘要 工业实时监控系统是目前研究的热点问题之一，其中生产数据采 集的方法和生产数据发布系统的稳定和高效更是研究的重点。本文首 先以江西德兴铜矿泗洲选矿厂的工业实时监控网络系统为背景，详细 介绍了如何构建一个高效的工业实时监控系统，以及其中存在的些 技术难点和需要改进的方面如：组态软件与p l c 之间通信的问题，数 据发布过程中出现异常错误，组态软件自带数据库性能较差不能满足 快捷高效的要求等等。 在组态软件与p l c 通信方面，提出了在v b 程序中调用v c 编写的 动态链接库中与串口通信的函数获得串口数据，并且利用与v b 紧密 结合的d d e 协议，通过共享内存进行进程通讯的方法与组态软件进行 通信。成功的锯决了组态软件i f i x 与老式的p l c 之间的通信润题。 本文还介绍了使用a s p + a d o 访问i f i x 数据库并且发布数据的方 法，通过详细分析在数据发布系统实际运行过程中出现0 1 1 5 异常错 误的各种原因，提出了相应的解决方法，保证了数据发布系统的稳定 运行。 由于组态软件i f i x 的数据库功能不完善，导致数据查询缓慢并且 不能支持多用户的同时访问，为了实现一个高效的、面向多用户的数 据发布系统，本文提出了用关系数据库替代i f i x 数据库，并详细说 明了如何通过i f i x 过程数据库中的数据块将现场数据传送至关系数 据库s q ls e r v e r 中，并且说明了如何高效的查询数据。这种方法能 够有效的解决依靠i f i x 数据库进行数据发布的不完善性，使数据查 询发布更加快捷，并且为以后的工厂m i s 系统开发打下了基础。 关键词工业监控系统，i f i x ，a s p o l l 5 ，d d e ，关系数据库 a b s t r a c t r e a l t i m ei n d u s t r i a lc o n t r o ls v s t e mi so n eo ft h eh o t s p o t 口r o b l e m so f p r e s e n tr e s e a r c h ，a m o n gw h i c hp r o d u c t i o nd a t ac o l l e c t i o nm e t h o d sa n d t h e s t a b i l i t ya n dh i 曲e f 诧c to fp r o d u c t i o nd a t ad i s t r i b u t i o ns y s t e ma r e k e y s t o n e so fr e s e a r c h t h i sp a p e r ，w h i c h i sb a s e do nj i a n g x i d e x i n g c o p p e rm i n e sr e a l 一t i m e i n d u s t r i a lc o n t r o ln e t w o r k ，i n t r o d u c e sh o wt o b u i l dah i g h e 蚯c i e n tr e a l t i m ei n d u s t r i a lc o n t r o ln e t w o r ka n dt 1 1 e p r o b l e m s i n v o l v e ds u c ha sc o m m u n i c a t i o nb e t w e e n c o n f l g u r a t i o n s o r w a r ea i l dp l c ，u n e x p e c t e de r r o r so c c u r r e di nt h e 口r o c e s so fd a t a d i s t r i b u t i o n ，t h ep e r f b m a n c eo f i t so w nd a t a b a s ei sn o te x c e n e n te n o u 曲 t om e e tr e q u i r e m e n t sa b o u th i g hs p e e da n de f 6 c i e n c y a b o u tc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ea n dp l c ，i t s u g g e s t s t og e ts e r i a ld a t at h r o u g h i n v o k i n gv c r m c t i o ni nd l lo fs e r i a l c o m m u n i c a t i o ni nv b p r o g t a 】n ，t h e n r e a l i z ei n t e rp r o c e s s c o m m u n i c a t i o n ( i p c ) w i mc o n f i g u r a t i o ns o r w a r eb ys h a r i n gm e m o r y v i ad d ep r o t o c o l i n t e g r a t e d w i t hv b i t s u c c e s s m l l y r e s o l v e st h e c o m m u n i c a t i o np r o b l e mb e t w e e nc o n 6 9 u r a t i o ni f i xa 1 1 do l dp l c t h e p a p e r i n t r o d u c e st h em e t h o do f v i s i t i n g i f i xd a t a b a s e b y a s p + a d 0a i l dd i s t r i b u t i n gd a t a a f t e rad e t a i l e da r l a l v s i so nt 1 1 ec a u s e s o f01l5 u n e x p e c t e d e r r o ro c c u r r e di nt h e p r o c e s s o fn 】n n i n gd a t a d i s t r i b u t i o ns y s t e m ，c o r r e s p o n d i n gr e s o l v em e t h o d sa b r o u 曲tf o r w a r d t oa s s u r et h es t a b l er u n n i n 2o fd a t ad i s t r i b u t i o n d u et om ei m p e r f e c t 允n c t i o no fi f i xd a t a b a s e ，d a t ai n q u i r vi ss l o w a n dd a t a b a s ec a n ts u s t a i nc o n t e m p o r a r yv i s i to fm u l t i c o n s u m e r f o rt h e s a k eo f c 鲫呵i n go u tah i 曲一e f f i c i e n ta n d m u l t i c o n s u m e rs u s t a i n a b l ed a t a d i s t r b u t i o ns y s t e m ，t h i sp 印e rs u g g e s t st os u b s t i t u t er e l a t i v ed a t a b a s ef o r i f i xd a t a b a s e ，a n de x p l a i n sh o wt ot r a l l s m i tl o c a l ed a t at os o ls e r 、，e r v i ad a t ab l o c k si ni f i xc o u r s ed a t a b a s ea n di n u m i n a t e sh o wt oi n a u i r e d a t ae f f i c i e n t lv - t h i sm e t h o dc a nr e s o l v et h ei m d e r f e c 恤e s so fd a t a d i s t r i b u t i o ni ni f i xd a t a b a s ea n dm a k ei tm o r er a p i dt o i n q u i r ea n d d i s t r i b u t ed a t a i ti sd i r e c t i v ef o rm ed e v e l o d m e n to ff a c t o r vh 缸ss v s t e m k e yw o r d sr e a l t i m ei n d u s t r i a lc o n t r o ls v s t e m i f i x ，a s p o l l 5 ， d d e ，r e l a t i v ed a t a b a s e 硕士学位论文 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究丁作 及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的 同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名 臃 日期：趔垒年月旦日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校 可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名： 雄 铈签钽隰一年尘月旦日 1 1 琐 学位论文 第一章绪论 1 1 课题来源 第一章绪论 江西德兴铜矿是亚洲最大的铜矿。它位于江西省德兴市境内，总面积为4 3 平方公里。己探明铜矿石储量有1 6 3 亿吨，现保有矿石的储量为1 3 2 亿吨。泗 洲选矿厂是德兴铜矿的个大型选矿厂，有6 个生产工段和一个综合工段，日处 理矿石量达数万吨。加快企业信息化建设的步伐，进一步提高生产过程信息化监 控水平，为生产的连续、稳定和高效运行提供决策支持，是企业发展的首要任务。 2 0 0 1 年上半年，泗洲选矿厂领导和相关人员通过研究论证，决定组建工业实时 监控网络系统，并于管理网络有机结合形成面向管理的实时与历史数据发布系 统。经过该厂工程技术人员和有关合作单位的努力，到2 0 0 1 年1 2 月泗洲选矿厂 已经完成f i x i f i x 组态软件实时监控系统部分，将计算机网络通讯光缆铺设到 了各个工段的中央控制室，组成了工业控制局域网络，并在四周选矿厂计算机中 心安装了一台专用服务器管理工业控制局域网络，服务器安装了i n t e l l u t i o n 公 司的i f i x 2 5 和i w e b s e r v e r 2 o 软件；同时，碎一工段和碎二工段的圆锥控制系 统( 各用台s 7 2 0 0 p l c 实现) 通过工控计算机接入工业控制局域网络，工控计 算机采用f i x 7 o 软件，实现了将上述两个系统生产时实数据采集到专用服务器 上，并且通过该服务器以w e b 方式发布。 上述初步建成的系统还存在诸多问题。首先，碎三工段的工业控制系统是基 于组态王的监控系统，不能够实现与基于i f i x 的工业监控网络实现联网：其次 在三个磨矿工段，还需要在每个中控室各新建一个数据采集控制站，采用分布式 结构，利用安装有i f i x 组态软件的工业控制计算机组成的上位机系统实现现场 监控，并通过工业控制服务器将生产过程实时数据以w e b 浏览器方式发布；第三， 现系统还不能在企业管理网上获得历史数据；第四，生产过程实时监控系统的局 域网软硬件资源都还有待优化。 为了解决上述问题，中南大学和江西德兴铜矿泗洲选矿厂的相关技术人员联 碗1 一学位论文 第一章绪论 台开发了基于f i x i f i x 组态软件的实时监控系统，该系统实现了运用f i x i f i x 构建分布式的网络结构，在全厂6 个生产工段建立6 个s c a d a 节点，采用星形 网络将各个s c a d a 节点和其他节点连结起来；开发了全厂6 个工段的组念监控画 面。在各个节点开发的组态监控画面，使得能够在中控室就能够方便的获取工业 生产情况，重要的生产实时数据都能够从中控室( 工业控制网) 中获得。还能够 实现自动报警，网络控制等工业应用功能；仓q 建f i x 1 f i x 历史数据库，使用 i w e b s e r v e r 等技术实现基于w e b 的工业数据发布系统等功能“。极大的方便了 工厂管理并且提高了工厂的生产效率。但是该系统仍然存在着些不足之处：第 一，由于历史原因，泗洲选矿厂仍然使用一些老式的p l c ，f i x i f i x 已经不再支 持这些p l c ，所以需要开发这些p l c 与上位机通讯的驱动程序；第二，该系统的 工业数据发布系统在发布数据时经常会出现一些异常错误；第三，由于历史数据 保存在i f i x 的历史数据库中，导致了数据读取缓慢，并且稳定性较差，多用户 同时读取数据时就可能导致历史数据库的停止响应。 1 2 国内外相关技术的发展 中国的现代化建设正处于上升期，工厂的信息化、管理的自动化都依赖于实 时工业监控系统。如何构建数据采集和传输通畅、高效，网络安全可靠，管理方 便，容易维护，二次开发方便的实时监控系统是热门的话题。 新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系 统取代传统的封闭式系统，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周 期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结 构，其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监 测与控制，且常在自动控制系统中起着上传下达、组态开发的重要作用。3 。监 控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主，目前更趋向于工业微机。 1 2 1 组态软件的发展 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，自2 0 世纪8 0 年代初期诞生 至今，组态软件已有近2 0 年的发展历史川。组态软件是在自动控制系统监控层 一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式( 而不是编程方式) 提供 硕一l 学位论文第一章绪论 良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预先设置好的各种软件模块可以非常 容易的实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和 i o 设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、 硬件的全部借口，进行系统集成。目前世界上有不少专业厂商包括专业软件公司 和硬件系统厂商生产和提供各种组态软件产品。 “组态”的概念是伴随着集散型控制系统( d i s t r i b u t e dc o n t r 0 1s v s t e m 简 称d c s ) 的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。由于每一套 d c s 都是比较通用的控制系统，就可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需 要编代码程序的情况下便可以生成自己需求的应用系统，每个d c s 厂商在d c s 中都 预装了系统软件和应用软件。而其中的应用软件，实际上就是组态软件，但一直 没有人给出明确的定义，只是将使用这种应用软件设计生成目标应用系统的过程 称为“组态( c o n f i g u r e ) ”或“做组态”5 1 。 组态的概念最早来自英文c o n f i g u r a t i o n ，含义是使用软件工具对计算机及 软件的各种资源进行配置，达到让计算机或软件按照预先设置自动执行特定任 务、满足使用者要求的目的。监控组态软件是面向监控与数据采集( s u p e r v i s 。r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n 简称s c a d a ) 的软件平台工具，具有丰富的设置 项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，h m i ( h u m a nm a c h i n e i n t e r f a c e ) 或m m i ( m a nm a c h i n ei n t e r f a c e ) 使其主要内涵，即主要解决人机 图形界面问题“。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、s c a d a 、通讯 及联网、开放数据接口、对i o 设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技 术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。 监控组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来的。6 0 年代虽然计算 机开始涉足工业过程控制，但由于计算机技术人员缺乏工厂仪表和工业过程的知 识，导致计算机工业过程系统在各行业的推广速度比较缓慢。7 0 年代初期，微处 理器的出现，促进了计算机控制走向成熟。首先，微处理器在在提高计算机能力 的基础上，大大降低了计算机的硬件成本，缩小了计算机体积，很多从事控制仪 表和原来一直就从事工业控制计算机的公司先后推出了新型控制系统。这一时期 较有代表性的就是1 9 7 5 年美国h o n e y w e l l 公司推出的世界上第一套d c s t d c 一2 0 0 0 。 随后的2 0 年问，d c s 及其计算机控制技术闩趋成熟，得到了广泛应用。此时的d c s 顿d 学位论文 第一章绪论 己具有较丰富的软件，包括计算机系统软件( 操作系统) 、组态软件、控制软件、 操作站软件、其它辅助软件( 如通讯软件) 等”1 。 这一阶段虽然d c s 技术、市场发展迅速，但软件仍是专用和封闭的。除了在 功能上不断加强外，软件成本一直居高不下，造成d c s 在中小型项目上的单位成 本过高，使一些中小型应用项目不得不放弃使用d c s 。8 0 年代中后期，随着个人 计算机的普及和开放系统( o p e ns y s t e m ) 概念的推广，基于个人计算机的监控 系统开始进入市场，并发展壮大。组态软件作为个人计算机监控系统的重要组成 部分，比p c 监控的硬件系统具有更为广阔的发展空问“1 。这是因为： 第一，很多d c s 和p l c 厂家主动公开通讯协议，加入“p c 监控”的阵营。目前， 几乎所有的p l c 和一半以上的d c s 都使用p c 作为操作站。 第二，由于p c 监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大，从无人值 守的远程监视( 如报警系统、江河汛情监视、环境监控、电信路线监控、交通管 制与监控、矿井报警等) 、数据采集与计量( 如居民水电气表的自动抄表、铁道 信号采集与记录等) 、数据分析( 如汽车机车自动测试、机组设备参数测试、 医疗化验仪器设备实时数据采集、虚拟仪器、生产线产品质量抽检等) 到过程控 制，几乎无处不用。 第三，各类智能仪表、调节器和p c b a s e d 设备可与组态软件构筑完整的低成 本自动化系统，具有广阔的市场空间。 第四，各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到了自动化系 统主力军的位簧，组态软件越来越成为工业自动化系统中的灵魂。 组态软件之所以同时得到用户和d c s 厂商的认可，有以下几个原因：个人计 算机操作系统r 趋稳定可靠，实时处理能力增强且价格便宜。个人计算机的软件 及开发工具丰富。使组态软件的功能强大，开发周期相应缩短，软件升级和维护 也较方便。 组态软件作为单独行业的出现是历史的必然。市场竞争的加剧使行业分工越 来越细，“大而全”的企业将越来越少( 企业集团除外) 。每个d c s 厂商必须把主 要精力用与他们本身所擅长的技术领域，巩固已有优势。如果他们还是软硬件一 起做，就很难在竞争中取胜。今后社会分工会更加细化，表面上看来功能较单一 的组态软件，其市场刚被挖掘出一点点，今后的成长空间还相当广阔。组态软件 硕 学位论史第一章绪论 的发展与成长和网络技术的发展与普及密不可分。曾有一个时期，各d c s 厂商的 底层网络都是专用的，现在则使用国际标准协议，这在很大程度上促进了组态软 件的应用。 现场总线技术的成熟更加促进了组态软件的应用。应该说现场总线是一种特 殊的网络技术，其核心内容一是工业应用，二是完成从模拟方式到数学方式的转 变，是信息和供电同在一根双线电缆上运输，还要满足许多技术指标。同其它网 络样，现场总线的网络系统也具备o s i 的7 层协议，在这个意义上讲，现场总线 与普通的网络系统具有相同的属性。但现场总线设备的种类多，同类总线的产品 也分现场设备、耦合器等多种类型。未来几年，现场总线设备将大量替代现有现 场设备，给组态软件带来更多机遇。 能够同时兼容多种操作系统平台是组态软件的发展方向之一。可以预言，微 软公司在操作系统市场上的垄断迟早要被打破，未来的组态软件也要求跨操作系 统平台，至少要同时兼容w i n n t 和l i n u x u n i x 。u n i x 系统是计算机软件最早的程 序开发环境，整个u n i x 系统可以粗略的分为三层：最下层是一个与具体硬件相联 系的多进程操作系统内核。中间一层是可编程的s h e l l 命令解释程序，它是用户 与系统内核的接口，是整个u n i x 环境中灵活使用与扩展各种软件工具的工具。最 外层是用户的实用工具，有多种程序语言、数据库管理系统及一系列进行应用开 发的实用工具。 组态软件在嵌入式整体方案中也将发挥更大作用。前面已讲过，微处理器技 术的发展会带动控制技术及监控组态软件的发展，目前嵌入式系统的发展速度极 为迅猛，但相应的软件尤其是组态软件滞后较严重，制约着嵌入式系统的发展。 组态软件在c i m s 应用中将起到重要作用。美国h a i r i n g t o n 博士于1 9 7 3 年提出 了c i m s ( e o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g 一计算机集成制造) 的概念，主要内 容有：企业内部生产各环节密不可分，需统筹协调；工厂的生产过程，实质就是 对信息的收集、传递、加工和处理的过程。c i m s 所追求的目标是使工厂的管理、 生产、经营、服务全自动化、科学化、受控化，最大限度地发挥企业中人、资源、 信息的作用，提高企业运转效率和市场应变能力、降低成本。 c i m s 的概念不仅适用于离散型生产流程的企业，同样适用于生产连续型的流 程行业，在流程行业也有入叫做c i p s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dp r o c e s ss y s t e m ) 。 删1 哗位论史第一章结论 组态软件在企业c i m s 发展过程中能够发挥下面几方面的作用：充当d c s ( 含p l c ) 的操作站软件尤其是p c - b a s e d 监控系统。以往各企业只注重在关键装霹上投资， 引进自动化控制设备，而在诸如公用工程( 如能源监测、原材料管理、产成品管 理、产品质量监控、自动化验分析、生产设备状态监视等) 生产环节则重视程度 不够。这种一个企业内部各部门问自动化程度的不协调也将影响c i m s 的进程，受 到损失的将是企业本身。组态软件在这方面，即技术改造方面也会发挥更大的作 用，促进企业低成本、高效率地实现全厂的信息化建设“1 。 由于组态软件具有丰富的i o 设备接口，能与绝大多数控制装置相联，具有 分布式实时数据库，可以解决分散的“自动化孤岛”互联问题，大幅节省c i m s 建设所需的投资。伴随着c i m s 技术的推广与应用，组态软件将逐渐发展成为大型 平台软件，以原有的图形用户接口、i o 驱动、分布式实时数据库、软逻辑等为 基础将派生出大量的实用软件组件，如先进控制软件包、数据分析工具等。 信息化社会的到来为组态软件拓展了更多的应用领域。组态软件的应用不仅 仅局限在工业企业，在农业、环保、邮政、电信、实验室、医院、金融、交通、 航空等各行各业均能找到实用组态软件的实例。 目前国内外的工业组态软件有：组态王，力控，m c g s ，i f i x ，c i t e c t ，i n t o u c h ， c i m p l i c i t y 等数百种。我国以组态王、力控为代表的监控组态软件已取得了优良 的业绩，国内组态软件是在借鉴国际同类产品的基础上发展起来的，起点明显比 国外高，发展速度也快，在可靠性和稳定性方面，国内外产品的水平不相上下， 用户在使用过程中通过比较就会得出相应的结论“。 国外的组态软件i f i x 仍然是工业控制领域的功能最强大、影响最大和适用范 围最广的。i f i x 支持w i n n t 及w i n 2 0 0 0 平台。支持w i n 2 0 0 0 终端技术( t e r i n a l s e r v e r ) ，支持基于因特网的远程线组态。即插即解决结构及c o m d c o m 组件技术。 支持a c t i v e x 控件。安全容器的专利技术，保证系统稳定运行。采用功能强大的 微软标准描述语言和嵌入式v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 能提供标准 s q l 0 d b c 接口，直接集成关系数据库及管理系统。真正的实时客户服务器模式， 允许最大的规模可扩展性。多重冗余支持s c a d a 冗余；通道冗余；l a n 网冗余；控 制器冗余；客户端冗余。调度处理器使任务可以基于时间或事件触发，根据需要 在前台或后台运行。先进的报警和信息管理，提供无限制的报警区域和报警计数 6 硕l 学位论文第一审绪论 器，报警过滤和远程报警管理等功能。高度免编程关系数据库引擎v i s c o n x 控件 集。 1 2 2 工业网络结构的发展 9 0 年代以来，以t n t e r n e t 为代表的计算机信息产业和数据通信网络蓬勃兴 起，发展迅速，同样也对工业自动化领域形成强大的冲击。新型集散控制系统 ( d c s ) 、现场总线( f b ) “、工业局域网、企业网等工业计算机网络大量涌现， 数字化、智能化、网络化的潮流势不可挡。 工业计算机网络的由来与发展。数字计算机涉足自动控制系统由来已久。在 工业生产中，尽管单台计算机和其它可编程设备的应用己显著改善了劳动条件， 提高了生产效率，但日益激烈的市场竞争环境要求企业实现计算机控制和管理一 体化，要求建立单个设备之间的信息联系，即建立沟通所有信息流的通信系统， 以提高整体运作效率，获取更大的经济效益。在这种形势下，工业计算机网络应 运而生。 现场总线的引入使得工业计算机网络的结构趋于完整，功能更加强大。工业 计算机网络的发展与微处理器进入过程控制系统各级的时期密切相关。过去，控 制系统中存在的薄弱环节，即现场检测、变送与执行元件的数字化与智能化问题， 一直阻碍着工业网络向现场级的深入与扩展。1 9 8 3 年，美国h o n e y w e l l 公司推出 了s t 3 0 0 0 数字压力变送器，它带有一个微处理器和一个r o m ，具有通信功能，可 在4 2 0 i l a 双绞线上与智能现场通信器( s f c ) 进行通信，并有s f c 或网络工作站进 行远程访问。此后，世界各国的著名变送器厂家也陆续生产出了各种数字化传感、 便送产品。在此基础上，现场总线技术很快发展起来。来自工厂现场设各的数据 通信量无疑是很大的，若用载波频带字网费用较大，用传统的点点互连效率低， 连接的数目有限，且控制复杂，比较理想的方法是采用现场总线，也就是将现场 传感器、变送器、现场仪表及执行部件等连结在单独的总线上，通过网络互连设 备与载波频带子网上的控制器通信或者直接与控制器共同组网。由此，形成了不 同层次的现场总线产品，如r s 一4 8 5 、p r o f i b u s 、l o n w o r k s 等1 “1 。 工业控制网络的扩展朝向两个层面，一是引入现场总线技术，将网络延伸至 现场级；二是与企业管理信息系统( m i s ) 结合，构成管控一体化网络。美国w a y s o n 公司9 0 年代中期推出的集成信息化集散控制系统i d c s ( i n t e g r a t e di n f o r m a t i o n 顺1 学位论义第一章绪论 d c s ) ，就是后一种工业网络的典型产品。 1 3 课题的目标 由于历史原因，泗洲厂使用了许多不同型号的p l c ，其中有一些是最新型的 p l c 也有一些是老式的p l c ，在以后很长一段时间仍然会继续使用这些型号比较老 的p l c ，但是i f i x 并不提供此类型号较老的p l c 的驱动程序，为了使i f i xs c a d a 节点能够读取这些p l c 中的数据，所以需要为i f i x 不支持的p l c 编写与上位工业控 制计算机之间的通讯程序，使i f i x 能够与p l c 之间相互通讯。从而使i f i x 应用范 围更加广泛，更加能够适应工厂的要求。 泗洲厂实时监控系统在运行过程中，当过多用户访问查询历史数据网页时就 可能会产生a s p0 1 1 5 的异常错误，该异常错误会导致i i s 停止响应，用户无法再 继续查询历史数据。导致a s p0 1 1 5 异常错误产生的原因有很多中，因此需要分析 该异常错误产生的原因，并且提出相应的解决方案，保证基于w e b 方式的生产数 据发布查询系统的安全稳定的运行。 在泅洲选矿厂的实时监控系统中，我们通过0 d b c 协议访问i f i x 数据库，并且 将数据库中的生产数据在管理网中进行发布。但是i f i x 的历史数据库和实时数据 库是a c c e s s 技术的数据库，经过大量的实验和反复的测试，i f i x 的数据库不能够 适应于大量用户的同时访问，而且数据也不能通过索引查询，这样就导致数据查 询缓慢。为了实现更加有效的基于w e b 方式的工业数据发布，必须改进该系统的 数据发布的方法。使i f i x 将生产数据保存到关系数据库s q ls e r v e r 中，并且通过 s q ls e r v e r 进行生产数据的发布，以解决数据发布速度缓慢和多用户查询数据性 能差的问题，使数据发布系统更加高效稳定。 砸l 学位论文 第一章系统分析 2 1 系统结构 第二章系统分析 泗洲选矿厂f i x i f i x 组态软件实时监控系统的结构如图2 一l 所示。它是一 个星形的网络拓扑结构，网络分为三个层次。第一个层次是底层p l c ，主要实现 的是p l c 与s c a d a 节点的工业控制计算机的通信。第二个层次是s c a d a 节点以及 数据服务器，属于工业控制网络，此层次主要实现节点阃数据的互访和监控，实 现s c a d a 节点工业控制计算机到企业内部网络计算机的通信。第三个层次是企业 管理网络，由企业管理网络负责与i n t e r n e t 通信。 系统的主要配置如下： 图2 1 实时监控系统结构 硕l 学 塑论史 第二帝系统分析 1 i w e b s e r v e r 服务器：i w e b s e r v e r 服务器主要实现生产数据的图形动态发 布，它是i f jx 中的一个组件，能将i f jx 组态软件的组态页面整合为网页 形式进行发布。其中i w e b s e r v e r 采用的配置如下： h p 服务器p e n t i ut 1 i n 9 3 3 m 3 8 4 m 2 0 g 操作系统和工控平台：i f i x 2 6 ，i w e b s e r v e r2 o ，w i n d o w s 阿+ s p 6 2 光纤网络： d p l i n kd f e 一8 5 5 f a s te t h e r n e tc o n v e r t e r 3 碎l 工作站和碎2 工作站，主要任务是监控碎1 工段和碎2 工段的实时生 产数据，由于碎1 碎2 工段建成较早，目前已经安装了f i x 监控系统，f i x 3 2 d m a c s 组态软件是全面集成控制系统，它支持d o s 、o s 2 、w i n d o w s 9 x 、 w i n d o w s 2 0 0 0 n t 等操作平台。基本配置如下： 工控机：研华p e n t i u m i l 3 0 0 6 4 1 0 g 操作系统和工控平台：w i n d o w sn t 4 + f i x 7 o 4 碎3 工作站是一个新建成的工段，它的工作能力大大超过了碎1 和碎2 工 段，设备技术力量都较新，因此，在碎3 工段中安装了i f i x 2 6 组态软件， i f i x 2 6 和f i x 7 0 组态软件是同一公司的产品，所不同的是，i f i x 只支持 w i n d o w s 2 0 0 0 n t 平台。i f i x 是i n t e l l u t i o nd y n 鲫i c s 工业自动化软件 解决方案家族中的h m i s c a d a 解决方案，用于实现过程监控，并在整个企 业网络中传递信息。i f i x 还支持w i n d o w s2 0 0 0 的终端技术和支持基于因 特网的远程线组态。该工作站的配置情况如下： 工控机：研华p e n t i u m i l 3 0 0 1 2 8 m 2 0 g 操作系统和工控平台：w i n d o w sn t 4 + i f i x 2 5 5 磨l 工作站、磨2 工作站、磨3 工作站主要工作是分别监控磨1 、磨2 和 磨3 工段的生产情况，其主要的配置情况如下： 二控机：p h i l i p s p e n t i u m i i i8 6 4 m 2 5 6 m 4 0 g 操作系统和工控平台：w i n d o w sn t 4 + i f i x 2 5 2 2 基于i f i x 的工业实时监控网络 i f i x 是i n t e l l u t i o n 公司的自动化控制软件平台，是被国内外工业监控网络 广泛使用的自动化软件。i n t e l l u t i o n 的工厂智能化解决方案包括一系列的基于 工业标准的组件，是基于组件技术的，体化的自动化软件产品家族。包括：即 插即用结构、组件化的对象结构、集成化的i n t e l u t i o nw o r k s p a c e 开发环境、 o 顺p 学位论殳 锥一审系统分析 m ic r o s o f tv b a 脚本、全面支持o p c 、o l e 和a c t j v e x 、安全可靠性、高级图形、 可扩展的配置向导结构、i n t e r n e t 支持、报警和网络性能“。 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 的开放式结构通过集成第三方组件和应用程序，可以 自定义系统。这种即插即用结构允许使用自己的应用的对象，也可以在某种情况 下替换i n t e l l u t i o nd y na r 【l i c s 内嵌功能。 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 的主要核心是i c o r e ，能提供一个兼容的分布式结构。 i c o r e 是建立在标准技术上的，如a c t i v e x ，o p c ，v b a ，和对象组件模式( c o m ) ，可 提供对网络和因特网上的第三方应用集成。1 c o r e 提供的l a n 冗余可明显地增强 系统性能，i c o r e 平台包括了一些i n t e l 】u t i o n 和第三方的应用程序组件。如图 2 2 表示了基于i c o r e 的i n t e l l u t i o nd y n a m ic s 的体系结构。 s c a dh m i；b a 钯hj w e b s e t v e 7；d o w n t i m eo i h e r a p p c o m m o nj f i x a p p l i c a l i o “ i c o r e 图2 2 基于i c o r e 的i n t b l l u t io nd y n a m i cs 的体系结构 基于i f i x 的工业网络与其他的工业网络相比较，具有很多的优势，其中最 显著的有如下的优势：分布式网络结构，完整的自动化解决方案和集成了v b a 的 开发环境。 2 2 1 分布式网络结构 简单网络应用：以单节点为基础，扩展h m i ( 人机界面) 产品的网络功能， 这种产品称为简单网络应用。分布式网络结构：在产品设计体系时把网络功能作 为h m i 产品基础。 简单网络应用和分布式网络结构的对比：在单节点时，由于没有网络支持， 二者结构一样。当需要第二个操作站时，简单网络应用需要拷贝第一个节点的标 签( t a g ) ，而分布式网络结构不需要拷贝任何标签。如果有n 个站点，每个站点 有m 个标签，那么简单网络应用的每个节点需要n 丰m 个标签，共n n 枷个标签。 而分布式网络结构每个节点则只需要m 个标签，共n m 个标签。且产品标签容量 越大，价格越贵。 当需要访问其他节点的i o 数据时，简单网络应用需要将数掘先读取到自己 的数据标签中，然后再从数据标签中读耿1 0 值；而分布式网络应用则不需要创 建额外的数据标签。 简单网络应用由于存在大量的冗余，存在数据库之间的同步十分复杂，协同 工作十分复杂。简单网络应用中的标签的增加、删除和修改都将引起其他节点的 硕士学位论文第二章系统分析 变化，而分布式网络应用则不需要顾及其他节点的数据标签的变化。 如果某个节点产生报警，那么在分布式网络应用中，报警会自动发送到其他 节点。而在简单网络应用中，报警会先发送到各个节点的拷贝数据标签中，然后 由这些拷贝数据标签实现报警。显然，后者工作效率十分低下。 如果报警需要确认，简单网络应用将十分复杂。 i f i x 网络结构是分布式的，客户服务器的网络结构，是一种满足商业需求 和发展的网络结构。 2 2 2d y n a m i c s 自动化解决方案 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 家族包括各种高性能的软件组件，为h m i 、s c a d a 、 s o f t l o g i c 、w i n d o w sc e 、i n t e r n e t 、企业历史数据库应用提供了完整的解决方 案”1 。 集成了0 p c 、v b a 、a c t i v e x 、c o m d c o m 等最先进现代软件技术，使所有的应 用组件都可以无缝集成到一个系统中去，而且数据可以很方便地在网络上共享。 o p c 标准是由m i c r o s o f t ，i n t e l l u t i o n ，f i s h e r r o s e m o u n t 等五家自动化软件 领袖发起并指定的标准，现在正被越来越多的厂家和用户采纳，0 p c 是面向过程 控制的o l e ( 对象的链接和嵌入) ，是建立在微软的o l e 和c 0 m d c 0 m 基础上的数 据交换标准，o p c 的目标是基于m i c r o s o f t 的组件对象建模技术定义一个标准接 口，允许自动化和控制应用程序控制设备以及商业和办公应用软件之间相互操 作。就目前的调查显示这种方法多用于设备连结层，( 例如现场设备的通讯) ，即 应用程序与现场设备的通讯。 o d b c 与o l ed b 均是微软制订的与关系数据库和第三方数据源进行数据交换 的标准，现在，大多数的s c a d a 软件均将o d b c 作为与企业信息系统或资源管理 系统的数据交换桥梁，而0 l ed b 则支持更多的第三方非标准数据库，性能更为 强大，只有少数厂家支持。 a c t i v e x 是微软发明的一种编程技术，允许用不同编程语言生成的软件组件 在一个网络环境中相互作用，交换数据。与0 l e 类似，a c t i v e x 是建立在c o m 编 程模型上的，全面支持软件组件的集成。它支持分布式c o m ( d c o m ) ，在分布式网 络( 包括i n t e r n e t 和i n t r a n e t ) 上集成同样的组件。a c t i v e x 允许任何第三方 开发的o c x ( a c t i v e x 控件) 在集成开发环境中与系统对象一样工作。 公司最新推出的i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 系列软件是第一套全集成的，开放 式的，真正基于组件技术的自动化软件产品家族，它区别于套装软件( s u i t e ) ， 它视各种应用软件为组件，集成组件于一体，更无需编程，这样使得商业系统和 工厂之间可以很方便地结合在一起，相互操作。 i d o w n t i m e 作为一个i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 自动化软件产品系列中的一个组 硕1 学位论文第章系统分析 件，是一个特殊的软件包。这是一一个应用国际标准的高性能自动化解决方案。 i d o w n t j 丌1 e 是与i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 系列产品中的h m 】s c a d a 解决方案 i f i x 以及实时历史数据库软件i h i s t o r i a n 结合使用能够提高整体设备效率 ( 0 e e ) ，最大化工业生产能力，以及显著地改善生产线的性能。 i h is t o r i a n 是一个功能强大的厂级实时历史数据库平台。 1 w e b s e r v e r 是运行