能源管理系统实时数据库系统PIMS总体设计方案.doc
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1、能源管理系统实时数据库系统PIMS总体设计方案1.1实时数据库系统PIMS(Process Information Management System)是生产过程信息管理系统。它一般利用企业现有的计算机局域网络,进行现场生产数据的浏览,使管理层能够及时准确地了解生产情况、发现生产中存在的问题。具有投资少、工期短、运行稳定、操作简单等特点。广泛地应用于石油、化工、发电、冶金、电力、食品、医药、纺织、造纸、水处理等工业企业的生产过程数据的浏览和管理。对于中、小型的企业,它可以提供管理层对生产的监控功能,可以自动生成简单实用的生产报表。对于中、大型的企业,它可以为ERP、CRM、OA、MIS等管理系
2、统提供现场数据,使管理系统的数据更加及时、准确。PIMS综合集成软件是专门针对现已广泛应用在工业企业的各种集散控制系统(DCS)(如SUPCON、Honeywell、Centum、Baily等品牌的DCS)、可编程控制器(PLC)(如SIEMENS、AB、MODICON等品牌的PLC)、智能化仪表(如SUPCON JL系列无纸记录仪等)、现场总线仪表(如符合HART、FF总线标准的各类变送器等)、数据采集与控制软件(HMISCADA)(如SUPCON APC、ARC PCVUE32、SIEMENS WinCC、Intellution FIX、PCSOFT WizCon等)等智能自动化系统设计的
3、用于企业网络环境下的全厂生产过程数据采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的软件系统。PIMS综合集成软件可以实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、标准ODBCSQL过程数据接口等功能,从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成、综合管理。通过PIMS让您在企业的任何地方都可以实时监控企业的生产状况,方便企业管理,给企业带来强大的经济效益。1.1.1 PIMS 3.6过程信息管理系统简介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,它们具有适应性强
4、、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等鲜明优点。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完成上传下达、组态开发的重要作用。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。PIMS 3.6是数据采集与过程控制的专用软件,它们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)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种软件模块可以非常容易地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,
5、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、硬件的全部接口,进行系统集成。PIMS 3.6是运行在Windows98/NT/2000/XP/2003操作系统上的一种组态软件。使用PIMS 3.6,用户可以方便、快速地构造不同需求的数据采集与监控系统。PIMS 3.6的应用范围广泛,可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视、远程监视/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。1.1.2 PIMS 3.6 的基本功能:PIMS系统结构图如下:PIMS系统包括如下几个功能模块:u
6、 分布式实时数据库模块;u 开发系统;u 运行系统;u Web Server模块;u SQL模块;u 脚本编译执行模块;u 报表功能模块;u I/O设备驱动模块PIMS具体的系统功能如下:u 流程图画面浏览:流程图画面非常形象地反映出工艺原理和状况,使生产管理人员能够方便地了解和分析生产情况,是工程中最常用的功能。PIMS 3.6 的图形功能强大,可以绘制各种图形,还支持BMP、JPG、JPEG、GIF、ICO等常用的图象格式,流程图画面有显示和动画功能,例如:显示各种工艺参数和生产数据、棒图显示、颜色变化、闪烁、指针旋转、图形位置变化、管线介质流动等。u 生产数据监视:生产数据画面能够全面地
7、反映生产情况,我们一般将每个工段相关的数据集中到一幅或几幅画面中。u 实时趋势、历史趋势监视:趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况,历史趋势的数据从历史数据库中取出,能够查看任何时间段数据的变化情况。历史趋势一般最多有8支笔,可以同时绘制8条或8条以下不同颜色的曲线。通过历史趋势的查看,可以了解长时间的生产情况。当发生事故时,可以利用历史趋势进行事故追忆和事故原因分析。u 生产日志生成:能够自动生成生产班报、日报等生产数据报表, 所反映的数据真实而且准确。u 实时报警、历史报警功能:报警功能是工业自动化系统必须具备的功能,当某个工艺参数达到报警条件如超
8、过“HH高高限”时,就立即产生报警信息,并且根据需要可以产生声光报警。提醒相关人员立即处理。u 开放的数据接口,可以为ERP、CRM、OA、MIS等系统提供数据。u 历史数据海量存储:配备大容量硬盘,可以连续压缩存储大量的历史数据。u 安全性,可以将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员四个级别,不同的基本具有不同的权限。1.1.3 PIMS 3.6软件的组成PIMS 3.6软件由以下几个主要部分组成:u 工程管理器:工程管理器用于创建工程、工程管理等。u 开发系统(Draw):开发系统是一个集成环境,可以创建工程画面,配置各种系统参数,启动PIMS 3.6其他程序组件等。u 运行系统(Vi
9、ew):运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面。u 实时数据库(Db):实时数据库是PIMS 3.6软件系统的数据处理核心,构建分布式应用系统的基础。它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。u I/O驱动程序:I/O驱动程序负责PIMS 3.6与I/O设备的通信。它将I/O设备寄存器中的数据读出后,传送到PIMS 3.6的数据库,然后在运行系统的画面上动态显示。u 网络通信程序(NetClient/NetServer):网络通信程序采用TCP/IP通信协议,可利用Intranet/Internet实现不同网络结点上PIMS 3.6之间的数据通信。u
10、串行通信程序(SCOMClient/SCOMServer):串行通信程序采用串行通信方式。两台计算机之间,使用RS232C/422/485接口,可实现一对一(1:1方式)的通信;如果使用RS485总线,还可实现一对多台计算机(1:N方式)的通信。u 拨号通信程序(TelClient/TelServer):拨号通信程序使用电话拨号方式进行通信。任何地方与工业现场之间,只要能拨打电话,就可以实现对远程现场生产过程的的实时监控,唯一需要的是Modem和电话线。u Web服务器程序(Web Server):Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程
11、。1.1.4 应用程序工程用PIMS 3.6开发的每个应用系统称为一个应用程序工程,每个工程都必须在一个独立的目录中保存、运行,不同的工程不能使用同一目录。这个目录被称为工程路径。在每个工程路径中,保存着PIMS 3.6生成的组态文件,这些文件不能被手动修改或删除。创建一个应用程序工程的主要内容有:u 制作工程画面,用PIMS 3.6提供的各种图形化工具绘制图形画面,描绘实际工艺流程,模拟工业现场和工控设备等。u 创建数据库,定义一系列的数据,用于反映监测和被控对象的各种属性。如:温度、压力、调节阀输出等。u 动画连接,建立数据库中的数据与图形画面中的图形对象的连接关系。从而使画面根据实际数据
12、的变化来产生动画效果。要创建一个新的应用程序工程,首先为应用程序工程指定工程路径。PIMS 3.6用工程路径标识应用程序工程,不同的应用程序工程应置于不同的目录。工作目录下的文件由PIMS 3.6自动管理。创建新的应用程序工程的一般过程是:绘制图形界面、创建数据库、配置I/O设备并进行I/O数据连接、建立动画连接、运行及调试。1.1.5 系统需求运行PIMS 3.6时,建议以下的硬件和软件配置:u P4以上的微机及其兼容机、工控机u 至少256M内存(RAM)u 至少40G硬盘u VGA或SVGA的各种类型的显示器u 并行打印口u 标准鼠标和键盘u WINDOWS 98/NT/2000/XP操
13、作系统。u TCP/IP网络通讯协议1.2 PIMS的外部通信技术要想更好地解决实际问题,就要尽可能地将所有硬件设备的数据集成进来,PIMS可以与多种I/O设备进行通信。目前支持的I/O设备包括:DCS、可编程控制器、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等。PIMS与I/O设备之间通过以下几种方式进行数据交换:串行通信方式(支持Modem远程通信)、板卡方式、网络节点方式、适配器方式等。在很多情况下,为了解决异构环境下不同系统之间的通信,用户需要PIMS与其他第三方厂商提供的应用程序之间进行数据交换。PIMS支持目前主流的数据通信、数据交换标准,包括:DDE、OPC、ODBC等。1.2.1 DDE
14、PIMS的实时数据库是数据处理的核心平台,它支持DDE标准,可以和其他支持DDE标准的应用程序(如:EXCEL)进行数据交换。一方面,PIMS数据库可以作为DDE服务器,其他DDE客户程序可以从PIMS数据库中访问数据。另一方面,PIMS数据库也可以作为DDE客户程序,从其他DDE服务程序中访问数据。1.2.4 OPCOPC是OLE for Process Control的缩写,OLE原意是对象连接和嵌入,随着OLE 2的发行,其范围已远远超出了这个概念。现在的OLE包含了许多新的特征,如:统一数据传输、结构化存储和自动化,已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范,是面向对象程
15、序设计概念的进一步推广。OPC建立于OLE规范之上,它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。工业控制领域用到大量的现场设备,在OPC出现以前,软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接这些设备。即使硬件供应商在硬件上做了一些小小改动,应用程序就可能需要重写;同时,由于不同设备甚至同一设备不同单元的驱动程序也有可能不同,软件开发商很难同时对这些设备进行访问以优化操作。硬件供应商也在尝试解决这个问题,然而由于不同客户有着不同的需要,同时也存在着不同的数据传输协议,因此也一直没有完整的解决方案。OPC是为了解决应用软件与各种设备驱动程序的通讯而产生的一项工业技术规范和标准。它采用客户/服务器体系,
16、基于Microsoft的OLE/COM技术,为硬件厂商和应用软件开发者提供了一套标准的接口。PIMS实时数据库支持OPC标准,作为OPC客户程序,它可以从其他OPC服务器程序中访问数据。与DDE类似,当PIMS数据库作为客户端访问OPC服务器程序时,是将OPC服务器程序当作一个I/O设备。数据库中的点参数通过I/O数据连接与OPC服务器程序进行数据交换。1.2.5 SQL访问ODBC是英文Open Database Connectivity的缩写,即开放数据库互连,是由美国微软公司提出的标准,目的是实现异构数据库的互联。在此之前,由于各种数据库产品都拥有自己独立的编程语言和文件格式,要想实现异
17、构数据库间的数据共享和访问,就必须为特定的应用单独编写程序。这种临时编写的程序不具备丝毫的通用性,当数据库的结构、字段等属性发生变化后原来的程序即不再适用。ODBC标准规定了开放数据库互联的所有标准,支持ODBC标准的数据库产品都提供基于自己DBMS(Database Management System)的ODBC接口程序,如Access、FoxPro、Excel XLS文件、SQL Server、Sybase、Oracle等均支持ODBC,在WIN98/WIN NT操作系统下,ASCII文本文件也支持ODBC标准。支持ODBC标准的应用程序透过DBMS的ODBC接口程序,可以直接访问DBMS
18、中的数据项,进行读写操作。要想进一步了解ODBC标准,还必须知道SQL语言。SQL(Structured Query Language,结构化查询语言)是一种标准的,拥有自己语法的数据库访问语言,很多DBMS产品都支持 SQL语言。尽管不同数据库产品的SQL语法不尽相同,但都支持标准化版本的SQL。ODBC就是建立在标准版本SQL之上的。通过ODBC和SQL就可以编写独立于任何DBMS产品的数据库访问程序。PIMS SQL访问功能是为了实现PIMS通过ODBC和其它管理型数据库(以关系型数据库为主,以下简称管理库)之间的数据传送。SQL访问管理器可以建立数据表模板和数据绑定表。通过SQL函数可
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