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一、前言

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，在企業(yè)激烈競爭的條件下，要實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益、員工利益和社會(huì)利益最大化，那么改造或拋棄傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)模式、設(shè)計(jì)新的高速高效和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已成為必然趨勢(shì)，或在原有系統(tǒng)中增加新的控制功能、新的控制方式及其它信息化渠道也已成當(dāng)務(wù)之急。一言以蔽之，企業(yè)自動(dòng)化及信息化建設(shè)是緊迫的,同時(shí)也是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

    縱觀計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程，從20世紀(jì)50年代至今，從以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的各種企業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)到今天的企業(yè)技術(shù)信息系統(tǒng)、制造自動(dòng)化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)測及控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、管理信息化系統(tǒng)，企業(yè)資源計(jì)劃以及利用內(nèi)、外聯(lián)網(wǎng)的客戶關(guān)系管理（CRM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等等。從這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)來看，也就決定了企業(yè)自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)建設(shè)的必然性。生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化和信息化建設(shè)的一部分，是建設(shè)中的關(guān)鍵。

二、系統(tǒng)描述及結(jié)構(gòu)

    生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要獲取工業(yè)現(xiàn)場各生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，繪制分析曲線和制作生產(chǎn)報(bào)表。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是綜合了設(shè)備接口技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和信息管理技術(shù)等的成果，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建立的堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

    系統(tǒng)的組成主要包括：上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)和系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)，下面分別做詳細(xì)介紹。

    上位機(jī)系統(tǒng)：上位機(jī)主機(jī)采用工業(yè)PC機(jī)，根據(jù)需要可以配備打印機(jī)和大屏幕監(jiān)視器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及WEB服務(wù)器，根據(jù)系統(tǒng)需要還可以配置專門的采集站、操作員站、管理員站即將采集、操作和管理分離開來。上位機(jī)系統(tǒng)軟件安裝的主要是監(jiān)控軟件，它的主要功能是通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，以及將下位機(jī)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，包括存入數(shù)據(jù)庫、進(jìn)行流圖顯示、歷史趨勢(shì)圖和棒形圖還有數(shù)據(jù)表的顯示及各種要求的報(bào)表打印輸出，用戶還可以查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、查詢歷史數(shù)據(jù)、下發(fā)控制操作命令、查看及查詢報(bào)警信息。通常上位機(jī)系統(tǒng)中含有系統(tǒng)管理員站、操作員站和工程師站等多種方式，某些要求比較高的系統(tǒng)常采用雙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)和雙機(jī)備用系統(tǒng)。

    下位機(jī)系統(tǒng)：下位機(jī)指遠(yuǎn)方終端RT U和現(xiàn)場測控智能裝置，也可以是專用的RTU、智能儀表和智能控制器以及PLC系統(tǒng)等統(tǒng)稱下位控制單元。系統(tǒng)建設(shè)形成了不少模式，如PC+PLC模式，PC+單片機(jī)模式，全部進(jìn)口的PC+RTU模式及混合模式等。下位機(jī)系統(tǒng)也包含了先進(jìn)而復(fù)雜的通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)包含了多種不同的性能指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

    系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)主要有無線通訊、有線通訊、載波通訊和光纖通訊。

    無線通訊：如微波、擴(kuò)頻通訊、衛(wèi)星通訊、銥星通訊、超短波通訊、短波通訊、GSM、CDMA、雙向無線尋呼等。

    有線通訊：如公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的PSDNISDN和BISDN，和采用雙絞線作為介質(zhì)的自建有線網(wǎng)。

    光纖通訊：光纖通信以其高帶寬，高抗干擾性在信息通訊中得到廣泛應(yīng)用。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中也已具備了應(yīng)用條件。

    多數(shù)系統(tǒng)可采用如下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

                                   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

三、系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

    本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，是以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一部分，主要功能有：工業(yè)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)歷史保存，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表查詢、報(bào)警信息查詢、報(bào)警處理、故障排除、曲線和棒圖繪制。與企業(yè)EMS系統(tǒng)連接。

    系統(tǒng)上位機(jī)采用研華工控機(jī)和力控組態(tài)軟件，軟件主要功能詳細(xì)描述如下：

    1.可視化易操作的用戶界面以及美觀的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，易操作、易管理的HMI界面，主要完成數(shù)據(jù)瀏覽和其他運(yùn)行畫面的切換。

    2.完善的用戶管理和方便實(shí)用的安全性設(shè)置

    用戶可以建立不同級(jí)別多個(gè)用戶，級(jí)別和用戶名分別對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)中的變量，利用這兩個(gè)變量的值可以自由設(shè)置操作權(quán)限。

    3.實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線顯示

    可以很形象地反映當(dāng)前時(shí)間段中各變量的變化趨勢(shì)，及同畫面下不同變量的趨勢(shì)比較。

    4.系統(tǒng)數(shù)據(jù)棒圖描述

    更好地更形象地描述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大小，同類數(shù)據(jù)之間可以進(jìn)行比較，以及判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否越限。

5.系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表處理、查詢

    可以歸類地將同類型或有某種關(guān)系的變量形成一張報(bào)表，可以很方便地瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化和比較不同變量數(shù)據(jù)的大小，以及歷史數(shù)據(jù)的查詢。

    6.數(shù)據(jù)庫定時(shí)、定量存儲(chǔ)

    根據(jù)需要和企業(yè)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理及存儲(chǔ)，方便以后查詢，為以后查詢分析提供依據(jù)。

    7．與企業(yè)MIS系統(tǒng)的鏈接

    力控提供了很多與外部應(yīng)用程序的控件和接口，其中有數(shù)據(jù)庫接口、運(yùn)行畫面接口和外部關(guān)系型數(shù)據(jù)庫接口。系統(tǒng)提供豐富的與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通訊的函數(shù)和多種組件，例如ODBC GATE、歷史轉(zhuǎn)儲(chǔ)和事件記錄等。

    系統(tǒng)下位機(jī)是正運(yùn)行的采集系統(tǒng)，通過DDE和OPC方式與上位機(jī)的通訊，力控完全支持DDE和OPC的客戶端和服務(wù)器端，本系統(tǒng)均采用客戶端的方式，力控中不需要另外安裝其他的組件和驅(qū)動(dòng)程序，只要安裝了通用版本，開發(fā)環(huán)境中就已經(jīng)安裝上了DDE和OPC驅(qū)動(dòng)，和下位機(jī)很容易地建立數(shù)據(jù)通訊，效果非常好。

四、總結(jié)

    力控軟件是從實(shí)踐中來，服務(wù)于實(shí)踐的工業(yè)自動(dòng)化軟件，軟件功能強(qiáng)大，通訊能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，公開的外部接口多，圖形豐富和功能組件多。

    基于PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已被人們熟悉和接受，并已大量應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。DDE和OPC技術(shù)大大方便了軟硬件間的通訊。本系統(tǒng)正是利用了這一點(diǎn)，使系統(tǒng)快速地運(yùn)轉(zhuǎn)起來，使企業(yè)快速地跨入自動(dòng)化時(shí)代。