上位机培训资料

上位机培训教程一、上位机监控系统网络结构我们采用多级互连，从现场总线——工业以态网——局域网——最后到互联网一体化架构，最后实现广域网范围的信息共享。总的来说，整个控制系统网络结构分为三级：控制级、监视级及管理级。具体结构如下图所示：1#远程用户Et：(n+1)#槽数据卫匡M空箱最新铝电解智能模糊控制系统整体结构图；管理级交换机旧交换机EthernetfTCP/IP]1#远程用户Et：(n+1)#槽数据卫匡M空箱最新铝电解智能模糊控制系统整体结构图；管理级交换机旧交换机EthernetfTCP/IP]1#工作站Web服务器CAN总线「监视级「控制级＜系列电流信号|大型预焙铝电解槽上位机监控系统网络结构控制级控制级负责现场电解槽实时控制、人工操作、现场信息显示和现场报警，各个槽控箱通过现场CAN总线连接在一起，以区为单位组织生产、实施管理。监视级现场槽控机的信息经过CAN—Ethernet转换器进行协议转换，从CAN总线协议转化为工业以态网协议，用工业以态网方式实现分布式信息交换，满足全分布式铝电解智能模糊控制系统对控制信息传输快速、安全、稳定的极高要求。进入机房的信号与机房交换机相连，并通过双绞网线与计算站的数据服务器、Web服务器、监视终端一起组成机房小局域网。数据服务器是整个控制系统的数据中心，Web服务器是上层网络信息共享的平台，是实现基于伪B/S模式上位机监控系统的物理基础。出于安全性、负载能力和系统维护等方面的考虑，在物理上一般将数据服务器和Web服务器分开，数据服务器硬件配置要高，而Web服务器配置可以低一点，这种方式比采用一台高性能服务器的方案要更经济实用，而且符合现在多层网络系统逻辑层和物理层分离、部署方式离散的发展趋势，实际应用的效果证明这种架构是非常合理的。机房监视终端就是所谓的接口机系统，它是整个网络系统的真正数据源。处于数据完整性的考虑，除在数据服务器上有系统的数据备份外，机房接口机子系统还有一份系统数据的完整备份；在系统架构设计中，数据服务器一般采用大型关系型数据库作数据存储平台，而接口机子系统中的数据存储一般采用小型数据库系统作存储平台，我们设计的系统数据库服务器采用SQL-Server,接口机子系统采用Access数据库。当数据服务器崩溃时，接口机子系统仍能正常工作；等数据服务器恢复后，接口机子系统能将保存的历史数据人工或自动方式转存到数据服务器上，从而恢复整个数据服务器系统的生产数据，不会造成生产数据的丢失，现场运行情况表明，这种生产数据的双备份方式既节省了数据服务器双机热备份的硬件开销，又保证了现场生产不受上层网络故障的干扰，目前铝冶炼企业在网络安全上的投资太少，上层网络故障率都比较高，因此我们这种系统结构非常实用，现场应用效果非常理想。机房Web服务器是上层管理网络进行伪B/S模式访问的枢纽，也是网络安全最薄弱的环节。在Web服务器上不保存任何历史数据，只安装一个动态内存交换软件，进行动态数据转发和网络管理工作。只要企业开通了远程Internet访问功能，通过适当的路由配置，可以将机房Web服务器的信息提供给远程访问者，实现跨地区、跨网段的Internet接入。(3)管理级企业内或远程客户可通过光纤等物理介质访问机房的Web服务器，实现基于浏览器方式的铝电解监控信息访问，基于浏览器方式的监控信息访问有如下优点：八、、••提供与Internet互联网的无缝连接，界面统一到浏览器框架内，用户与监控信息的交互性极佳。・提供了与其他管理软件对接的良好平台，上层管理系统可以方便地将监控信

息集成到管理平台中，解决了企业信息化建设中监控信息无法集成的技术难题。・客户端基本上免维护，降低了监控系统网络信息共享的维护成本。二、上位机监控系统软件结构特点基于数据双备份的历史数据存储设计在系统历史数据的存储模式选择上，有两种设计思路：・基于双机热备份的数据服务器模式：这是目前比较流行的一种数据存储架构方式，这种方式对数据服务器的性能要求比较高，需要附加配置不少外围硬件(Raid卡、大容量硬盘等)，而实际应用中，系统管理员一般会定期将数据服务器上的历史数据转移到其他固定存储介质(光盘、磁带机)上，因此在资金紧张的情况下，没必要花这么大的代价。•基于接口机和数据库服务器的双备份模式：这种方式对数据库服务器的要求不高，两份数据物理上在不同的计算机上存储，设备故障的依赖性进一步减小，进一步提高了数据备份的效率，同时也是投资最省的架构方式。在大型关系型数据库的选择上，我们选择了目前工业企业性价比最高的数据库管理系统SQL-Server；接口机子系统数据存储我们选择了通用性最好、小巧实用的Access。为了防止服务器崩溃时，系统历史数据的丢失，我们在接口机子系统中设计了完善的自动和人工数据转存，能方便地将接口机子系统保存的历史数据导入到数据库服务器中，确保历史数据不会因网络或服务器机器故障而影响铝电解生产管理。动态数据和历史数据分开处理的设计思路上位机监控系统中一般将从现场采集的数据分为两类：由控制级通过现场总线往监视级发送的实时现场数据，铝电解生产中一般以1秒为间隔；以一定时间间隔从控制级接收的管理信息，主要是各种报表数据、故障信息等。铝电解生产中我们把上位机采样时间间隔为1秒的数据作为实时数据，每台电解槽的实时数据种类达二十多种，要想实现实时数据的网络共享，目前如下几种解决方案：•在数据库服务器上设计一个临时表，一方面数据源不断地往临时表中存数据；而客户端从这个表中定时提取数据，然后刷新界面。当客户端要求数据提取速度较快、数据库服务器管理的槽控机数较多时，很容易造成数据库服务器数据访问同步故障，甚至造成数据库崩溃，这要求数据库服务器性能及数据库软件版本都比较高，现场实现起来很困难。目前国外实时数据库技术逐步成熟，采用实时数据库技术可以比较好地解决动态数据网络共享的问题，单高性能实时数据库价格非常昂贵，国内一般企业都无法承受实施成本；而一般性能的实时数据库又无法满足铝电解实时数据访问量大的要求，因此铝电解企业需要一种性价比高的动态数据处理技术，这就是企业信息化建设中急需解决的动态监控信息上网难题。在监控信息动态数据的处理上我们采用了实时通信技术的思路，将接口机从槽控机收集来的动态数据，发送给Web服务器，存储在Web服务器内存中，客户端在登陆Web服务器时与其动态数据内存建立内部数据交换通道，并根据客户的权限用进程间通信机制发送动态数据到客户端界面。具体实施时采用Winsock应用程序编程接口和TCP/IP协议，服务器上负责动态数据处理的模块除具有一般的内存动态数据交换功能外，还集成了流量监控、用户权限管理等网络管理功能，是一款多功能的网络动态信息管理应用程序，是基于伪B/S模式上位机监控系统的核心部件。动态数据处理模块的部署具有很大的灵活性，既可以与数据库服务器共用同一硬件，又可将其安装在Web服务器，甚至局域网的任何机器上，它的部署原则时：充分考虑局域网的负载平衡，一般将其安装在负荷小、维护方便、数据依赖性不大的机器上，从上述网络架构来看，最好将本模块安装在Web服务器上。保存在内存中的动态数据必需以适当的时间间隔保存到存储介质上，内存中只能暂存一定时间的动态数据，否则内存很快会消耗殆尽，经过实验室原型机反复实验和现场实施结果，我们确立了每10分钟进行一次动态数据存储、存储时每10秒种选择一个数据点的策略，这既考虑了存盘效率，又根据铝电解生产动态数据变化特点减小数据冗余和存储网络带宽，实践表明这种方案切实可行、高效可靠。另外在动态数据存盘表结构的设计上，我们经过反复实验确立了一套完整的优化方案，保证了客户端访问时，不会因数据积累太多造成响应延时，提高了客户通过浏览器访问历史曲线时的交互性。至于报表等历史数据的处理是常规的数据库应用程序开发模式，只是针对铝电解生产的数据特殊性进行了历史数据库表结构设计。（3） 后台数据库采用了先进的三层结构模式目前客户访问数据库一般采用三层结构来实现，即：用户层——应用逻辑层——原始数据层。我们在实现后台数据库时也借鉴这种设计方案。实践表明通过引入应用逻辑层极大地方便了用户数据（特别是报表）的组态能力，很好地满足了现场用户报表数据不断变化的需要。这种设计理念基于软件工程模块化、组件化的架构思想，是今后应用软件的发展趋势，目前应用逻辑层主要借助数据库存储过程技术来实现，今后在应用逻辑层进一步扩展的需求下，可以用中间件技术来规划整个应用逻辑层，为后台数据库确立更加稳定可靠、扩展方便的理想架构。三、新型上位机监控系统平台配置（1） 监视级平台配置硬件配置•设备大都部署在电解分厂计算站内，主要由监视用工作站（具体数目由电解槽数和总线配置决定）、数据服务器、Web服务器和交换机组成。工作站一般采用工业控制计算机；服务器一般采用小型双CPU服务器，数据服务器的配置要求高一些，Web服务器的配置可略低一些；交换机的选择取决于计算站网络的容量，一般24口就可以了。一般每个电解分厂配备一套服务器（数据及Web服务器）。向下通过Ethernet/CAN转换器与槽控机相连，向上通过光纤与电解分厂局域网相连，内部通过屏蔽双绞网线相连。Ethernet/CAN转换器是CAN总线与工业以态网信息转换通道，它一头通过屏蔽双绞通信线与现场CAN总线相连；另一头如果安装在计算站机房，通过屏蔽双绞网线与计算站内部网络相连，如果安装在电解现场，Ethernet/CAN转换器与计算站的连接就需要光纤。•来自现场槽控机的总线协议信号经过Ethernet/CAN转换器转换为TCP/IP协议的以态网信号进入工作站的工业控制机，完成与控制级的数据双向传输，同时工作站和服务器通过交换机及路由器以TCP/IP协议与局域网中的远程用户计算机相连，完成与管理级数据的高速传输。软件平台•工作站采用MicrosoftWindowXPProfession操作系统，采用Access数据库做本地数据的存储。•数据库服务器采用MicrosoftWindowServerAdvanced操作系统，采用SQL-Server数据库做网络数据的存储。•Web服务器采用MicrosoftWindowServerAdvanced操作系统，采用MicrosoftInternetInformationSystem(IIS)作Web信息服务。数据存储采用两备份模式，工作站监控终端采用本地小型数据库(Access)格式存储，数据服务器采用大型数据库(SQL-Server)格式存储，同样的数据保存两份，避免了服务器故障造成数据的丢失，提高了系统数据存储的自维护能力。开发平台•采用模块化及COM思想设计，大部分模块采用MicrosoftVisualStudio6.0开发。SQL-Server后台数据库存储过程部分采用通用文本编辑器开发。Web网页部分采用DreamWeaver开发。管理级平台配置①硬件配置•远程用户通过交换机和路由器跟监视级的Web服务器相连，连接的物理介质为光纤。②软件平台远程用户操作系统中的流览器只要能支持ActiveX控件就能访问到监视级Web服务器上相应的信息，最好选用IE(MicrosoftInternetExplore)流览器。系统采用伪B/S模式进行数据访问，非常容易扩展到Internet广域网实现跨区域的远程访问。系统采用伪B/S架构设计，对用户应用软件维护的要求降低，方便用户(1)工作站监控系统软件功能简述接口机软件需要采用网络版，具备跟服务器上大型关系型数据库(SQL-Server)进行数据存取的功能，为服务器上的历史曲线数据库、班组报表数据库、日期报表数据库、效应报表数据库及工艺报表数据库提供数据源，为网络历史信息共享的实现提供基础，接口机软件的具体功能及操作见《接口机维护手册》。(2)服务器端软件功能描述①服务器动态内存交换管理软件本软件是整个网络系统实时数据共享的基础，实时数据共享是工控网实现网络监控的技术难点，特别是多服务器、多客户端节点的网络要实现高速和稳定的动态数据远程交换是很困难的，我们基于Microsoft公司的Winsocket套接字技术开发了一个大范围网络结构的动态数据共享软件，其先进性表现为所有数据处理均在服务器内存中完成，高效快速，安全稳定，为现今国际比较流行设计方式。除完成整个工控网络动态数据共享外，该平台软件还提供对实时数据的流量、客户在线情况及基本的网络管理功能，另外接口机和客户端的信息广播，网络语音报警等就是基于此软件技术来完成。②服务器端数据库软件本软件是整个网络系统历史数据共享的基础，服务器端SQL-Server数据库应用都集中在本软件中，数据库是整个生产系统数据的存放地，是整个控制网络历史信息共享的核心，我们提供如下数据库供网络用户共享：历史曲线数据库、班报报表数据库、日期报表数据库、效应报表数据库及工艺报表数据库，另外提供访问以上数据库的存储过程，基于数据库数据，能更好地协助管理者指导和控制电解槽的生产过程。这是一个后台数据库软件，虽然没有操作界面，但它的稳定及高效是今后整个网络系统长期可靠运行的保障。而这些与数据库的设计、优化及后期备份处理都有关系，工控网络数据库设计及存储跟通常管理数据库的设计是不一样的，他要求快速可靠，对数据的实时性要求很高，是目前实时数据库设计的热门课题，特别对大批量数据的实时存盘处理更是难度很大，目前在实时数据库技术没有大规模投入使用的情况下，只能用经典的大型数据库来处理，因此我们在数据库的结构设计、存盘缓冲及后期数据库备份方面进行了大量的实验，建立了比较好的后台处理机制，为后台数据库的稳定运行提供保障。（3） 客户端系列软件功能描述客户端系列软件包括网络实时数据监视软件、网络报表查看软件、网络历史曲线数据查看软件及网络系统分析软件，这是电解工区及主任室客户端访问网络系统资源的可视化工具，提供跟机房接口机几乎完全一样的数据监控能力，对于电解工区来讲可以更加及时、快速、准确的得到现场数据的反馈，便于工区长对于各种工艺条件的正确判断和摆放，观察特殊操作（出铝、换极、边加工、抬母线）的操作质量，尽快使生产进入正常周期，服务器及客户端软件的具体功能及操作见《服务器及客户端维护手册》。五、报表系统的结构设计为了最大限度满足用户组态的需要及保持接口机系统数据结构的稳定，整个报表系统设计成多层结构，第一层是原始数据库层，根据铝电解生产的特点分为hourreport.mdb（小时报表数据库），effectreport.mdb（效应报表数据库）,dayreport.mdb（日期报表数据库）,GY.mdb（工艺报表数据库）,GuZhang.mdb（故障报表数据库）,HuiFu.mdb（恢复报表数据库）,XinXiW.mdb（管理信息数据库）。这些数据库是接口机系统的核心，一般设计好后，不会做大的变化，如果要做字段修改,必须由开发商来完成,否则会影响接口机系统的稳定性；第二层是中间数据库层,由Bbreport.mdb组成,它是一个组态数据库,平时里面的数据表是空的,只在打印报表时才有数据；第三层是面向用户的报表输出层,它由各种报表格式文件组成，最主要的有bbb.rpt（班报）、bbd.rpt（日报）、efv.rpt（效应报）、tj.rpt（统计报）。报表系统的工作原理是：当用户需要打印报表时,程序按中间数据库表结构设定的数据字段从原始数据库中提取信息，然后生产中间数据库中相应的表记录，而中间数据库中相应的表记录跟相应的报表格式文件是捆绑在一起的，因而生产按用户要求输出的报表数据。以日报为例，当打印日报时，中间数据库Bbreport.mdb中的bbdTable表中记录由原始数据库dayreport,mdb、effectreport.mdb、GY.mdb组合生产，这个工作由报表程序完成，而bbdTable与日报格式文件bbd.rpt是捆绑的，bbdTable中有数据就能生产相应的日报，开发商只要在bbdTable中提供足够的字段，就能满足用户的组态需求，当用户有特别的需求时也只要修改bbdTable表字段和报表程序就能满足用户要求，不用动原始数据库。这样既保证了接口机数据存储部分的稳定性，又能满足用户不断变化的需求。报表系统软件模块结构 第三层六、接口机系统文件结构说明程序框架说明本程序由“接口机程序.exe”、“baobiao.exe(报表)”、“Ls.exe(历史曲线)”及“YuYin.exe(语音)”四个部分组成。每个部分是独立的工程文件，除接口机程序外，其他部分以外挂程序的方式在接口机程序中启动。程序数据库说明本程序中有如下几个数据库：.hourreport.mdb 小时报表数据库.dayreport.mdb 日期报表数据库.effectreport.mdb 效应报表数据库.GY.mdb 工艺数据库.GZreport.mdb 故障信息数据库.XinXiW.mdb 管理信息数据库.HuiFu.mdb 下位机参数恢复数据库(********).BBreport.mdb 报表组态输出用中间数据库(********).TEMP1.mdb 接口机程序使用的临时数据库报表格式文件说明.bbb.rpt 系列班组报表格式文件.bbd.rpt 系列日期报表格式文件.bbz.rpt 系列状态报表格式文件.efv.rpt 系列效应报表格式文件.gzd.rpt 单槽故障报表格式文件.gzt.rpt 单槽特征信息报表格式文件(网络用).gzw.rpt 单槽管理信息报表格式文件.gzx.rpt 系列故障信息报表格式文件.hur.rpt 系列小时报表格式文件.hurd.rpt 单槽小时报表格式文件(13).tj.rpt 系列统计报表格式文件程序文件说明.canshu.ini 接口机初始化文件(槽号、通讯号设置等)(*******).SWSZ.ini 接口机初始化文件(上位机配置)(*******).QianMin.ini 报表签名用文件.YUYIN1.ini 语音报警用设置文件(*******).YUYIN2.ini 语音报警用设置文件(*******).ZZB.ini 历史曲线无限用设置文件⑸历史曲线数据库在工作目录下的\Data目录中，命名规则是：Minp+(通讯号+1)。⑹语音波型文件在工作目录下的\wav目录中，命名规则是：槽号.wav。上述文件结构说明中请特别注意：・加入了(********)的数据库或文件是非常重要的，希望了定期备份，以防硬盘损坏！・上述各文件中除程序框架中的*.exe外，其他文件各接口机不能共享，如果其他文件各接口机相互之间拷贝复制是会造成系统混乱的。七、报表格式样本平均系列电流:XXXXXXX平均系列电压:XXXXXXXX （XX月XX日）槽号槽状态电压情况效应情况下料情况异常电压电压摆自动RC次数槽控机手动设定电压工作电压平均电压效应次数效应持续效应峰压效应总耗效应等待下料量欠量下料过量下料持续时间当班异常持续时间当前摆动手动时间阳升次数阳降次数XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX打印时间：XXX