一、案例背景

　　江南造船（集團）有限責(zé)任公司是中國船舶工業(yè)集團公司所屬,我國歷史最悠久的造船企業(yè)。此項目中，上海數(shù)全為江南造船集團打造了VOCs設(shè)備管控平臺，顯著提升了工人的工作效率、設(shè)備的使用壽命，并大幅降低人力成本。

       揮發(fā)性有機物（VOCs）是形成細顆粒物（PM2.5）、臭氧（O3）等二次污染物的重要前體物，進而引發(fā)灰霾、光化學(xué)煙霧等大氣環(huán)境問題，而在船舶涂裝過程中，不可避免會產(chǎn)生大量的VOCs，為此江南造船引進了數(shù)十套RTO用以處理。

　　原先，工廠內(nèi)的VOC設(shè)備分布在生產(chǎn)現(xiàn)場各處，地理位置分散。各套RTO設(shè)備由設(shè)備對應(yīng)的PLC站點控制，各個PLC站點分別與上位機進行通信，各自的控制系統(tǒng)獨立，互不影響。各套設(shè)備均依靠人工操作、人工維護，為保證VOC處理系統(tǒng)的安全運行，需要在現(xiàn)場控制室安排24小時的人員值守，維護工作量大。

　　為提高生產(chǎn)效率、簡化工作流程，保證各VOC處理裝置的安全可靠運行，上海數(shù)全幫助江南造船集團建立了廠級VOC處理裝置的集中監(jiān)控中心，即工控平臺系統(tǒng)。

二、案例目標(biāo)

　　只要一個人就能看到所有設(shè)備信息；有危險立即出現(xiàn)告警；有需要可以遠程操作設(shè)備的啟停；設(shè)備數(shù)據(jù)的長期存儲及隨時查詢。

三、案例架構(gòu)

　　本系統(tǒng)架構(gòu)主要包括：業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、展示層。可實現(xiàn)在大屏上看到現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并予以操控的目的。

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：

　　在此項目中，連接的PLC有西門子的s7-300、s7-1200、s7-1500和s7-200 smart，由plc來控制各套的RTO設(shè)備。

四、實現(xiàn)功能

　　工控平臺的主要功能包括實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存貯、管理、查詢、分析、組態(tài)和控制?？商峁┏^百萬數(shù)據(jù)點的規(guī)模，提供多個標(biāo)準(zhǔn)接口，包括：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、過程控制系統(tǒng)（PLC）、RTU、智能設(shè)備等，以及關(guān)系性數(shù)據(jù)庫或主要業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)等。工控平臺要求可以每秒采集50萬點以上的實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理上限大于1000萬點、大于1萬個設(shè)備，配合的歷史數(shù)據(jù)壓縮算法，保存10年以上的歷史數(shù)據(jù)，提供服務(wù)器端數(shù)據(jù)壓縮機制。

1）體系結(jié)構(gòu)

　　支持Windows、Linux操作系統(tǒng)。

　　提供標(biāo)準(zhǔn)的C/S和B/S結(jié)構(gòu)；B/S結(jié)構(gòu)支持多種瀏覽器訪問形式，各類瀏覽器版本升級不影響系統(tǒng)正常訪問。提供規(guī)范的ODBC/JDBC等數(shù)據(jù)接口；提供組件對象模型技術(shù) (包括微軟的DCOM、 COM 、COM+)、提供以API或者SDK的方式調(diào)用函數(shù)接口；內(nèi)嵌c、c++、js、python、java、C#等主流開發(fā)工具，支持SQL SELECT子集和json接口。

　　能支持基于角色的用戶權(quán)限管理，具有運行管理、審計功能和日志功能；防止由于操作失誤等人為因素造成的破壞數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容錯能力。

　　總體設(shè)計、合理；接口安全，穩(wěn)定，快速。

　　升級。

2）數(shù)據(jù)采集與控制功能

　　具有數(shù)據(jù)采集功能，數(shù)據(jù)采集具有周期方式和事件觸發(fā)方式，采集周期可以進行相應(yīng)的配置，周期方式達到秒級和毫秒級能力，事件觸發(fā)方式應(yīng)能實時響應(yīng)。

　　在前端系統(tǒng)性能滿足的條件下，支持用戶指定的時間分辨率，支持毫秒、秒級數(shù)據(jù)采集。

　　提供通過相應(yīng)功能或者開發(fā)接口實現(xiàn)對手工輸入數(shù)據(jù)、手持設(shè)備或者其他信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。

　　提供數(shù)據(jù)采集接口的遠程配置、啟停。

　　提供數(shù)據(jù)下發(fā)到PLC和儀器儀表功能。

　　提供數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳功能，能夠在網(wǎng)絡(luò)中斷或者其他無法進行正常數(shù)據(jù)發(fā)送的情況下，將過程數(shù)據(jù)暫存于本地，待恢復(fù)正常后將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)緩存區(qū)的大小可按需配置。

　　數(shù)據(jù)采集功能具備如下拓展能力，以應(yīng)對未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要：

　　提供通過OPC、Modbus、ODBC、JDBC等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議采集生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

　　提供OPC標(biāo)準(zhǔn)接口，同時具備將自身數(shù)據(jù)以O(shè)PC SERVER方式向外提供數(shù)據(jù)的能力。

　　支持與 浪潮GSP MES（Manufacturing Execution System）、用友ERP（Enterprise Resource Planning），企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)之間的雙向網(wǎng)關(guān), 可以將SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）或設(shè)備監(jiān)控的實時操作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 MES或ERP系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)或事件，或轉(zhuǎn)換為 MES或ERP系統(tǒng)中相應(yīng)事務(wù)的觸發(fā)事件,也可以與對企業(yè)中管理計劃、生產(chǎn)、維修、質(zhì)量或成本的功能模塊相連接。

3）存儲功能

　　時間存儲支持毫秒精度。

　　針對每一標(biāo)簽點可定義值類型，值的數(shù)據(jù)類型支持雙精度浮點數(shù)、單精度浮點數(shù)、整型、短整型、單字節(jié)、定長字符串、二進制塊等類型。

　　實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)標(biāo)簽?zāi)芊从尺^程數(shù)據(jù)的全部特性，能定義所具有的所有數(shù)據(jù)類型；其數(shù)據(jù)精度、采樣頻率及安全等級能各自定義或者批量定義；壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)精度和壓縮比支持按照應(yīng)用要求進行不同的設(shè)置。

　　存儲到歷史庫中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次存取，不發(fā)生任何數(shù)據(jù)精度損失。

　　標(biāo)簽點的定義支持中文描述。

　　提供標(biāo)簽點在線新增、刪除和標(biāo)簽點屬性修改。

　　提供計算引擎或者計算接口，提供數(shù)據(jù)的二次計算與存儲能力，即可以存儲中間計算結(jié)果。二次計算值可自由選擇存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫或?qū)崟r數(shù)據(jù)庫。

　　標(biāo)簽點屬性包括以下內(nèi)容：名稱、描述、計量單位、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)偏差、量程范圍等。

　　歷史數(shù)據(jù)提供有效的壓縮手段，保證實時信息和計算、分析結(jié)果數(shù)據(jù)的保存時間至少達到10年。

　　系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，支持多個服務(wù)器站點，五百個以上客戶端同時并發(fā)訪問的規(guī)模?？蛻舳丝梢耘c任何位置、任意數(shù)量的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通信，實現(xiàn)客戶端對分布式數(shù)據(jù)的訪問。

4）二次開發(fā)

　　提供二次開發(fā)軟件包，提供API和SDK等工具包供用戶進行二次開發(fā)。

　　以API或者SDK的方式提供函數(shù)調(diào)用接口，提供函數(shù)包括：服務(wù)器連接和信息維護函數(shù)、標(biāo)簽點配置函數(shù)、實時歷史數(shù)據(jù)提交函數(shù)、實時數(shù)據(jù)查詢函數(shù)、時序歷史數(shù)據(jù)查詢函數(shù)、歷史斷面數(shù)據(jù)查詢函數(shù)、統(tǒng)計計算函數(shù)等。用API或SDK提供的函數(shù)一次性提取50000個實時數(shù)據(jù)不超過1秒鐘。

　　二次開發(fā)軟件包可以在C、C++、VC++、C#、JAVA、js、python等開發(fā)環(huán)境下使用。

　　提供基本的數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計(如：四則運算，求和、平均值、值、最小值、加權(quán)平均、積分等函數(shù)運算)。提供求取任意時間段均值作為變量存入數(shù)據(jù)庫的函數(shù)或表達式。并能根據(jù)需方提供的數(shù)學(xué)模型進行設(shè)備運行、性能和經(jīng)濟指標(biāo)的計算。   

5）系統(tǒng)管理

　　提供以客戶端圖形界面方式的遠程維護，系統(tǒng)管理員可以在客戶端在線監(jiān)視實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的整體運行狀況、監(jiān)視實時數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品服務(wù)器和接口機之間通信運行狀況，能根據(jù)系統(tǒng)運行狀況在線進行參數(shù)設(shè)置和調(diào)整。

　　提供基于角色的用戶權(quán)限管理，可以對每個用戶指定具體的操作權(quán)限，確保其只能在范圍內(nèi)操作。

　　提供單一與批量在線配置標(biāo)簽點，包括創(chuàng)建、更新、刪除、查詢標(biāo)簽點及其相關(guān)屬性。

　　能夠在Excel中批量建標(biāo)簽點，提供標(biāo)簽點信息的導(dǎo)入/導(dǎo)出（Excel格式）。

　　提供數(shù)據(jù)庫中和組態(tài)畫面（包括編輯狀態(tài)和運行狀態(tài)）標(biāo)簽點的模糊查詢和精確查詢。

　　提供系統(tǒng)日志功能，能夠記錄系統(tǒng)運行中的登陸信息、操作信息、警告信息、錯誤信息等。

　　提供系統(tǒng)的在線備份與恢復(fù)，包括配置信息與歸檔數(shù)據(jù)，備份期間不影響軟件的正常運行。

6）數(shù)據(jù)展示、發(fā)布功能

　　提供一系列具有組件技術(shù)的、易學(xué)易用的基本客戶端軟件，主要包括組態(tài)圖繪圖功能軟件、Excel報表插件、Web發(fā)布、SCADA應(yīng)用、手機端數(shù)據(jù)展示等。

　　組態(tài)圖繪圖功能軟件提供流程圖、棒狀圖、參數(shù)表、趨勢圖；頁面繪制組態(tài)方便快捷；支持顯示畫面單屏顯示多個畫面；運行狀態(tài)下可選任意多點顯示在同一趨勢畫面中；趨勢圖顯示時間長度不限，查詢方便快捷；提供矢量圖編輯功能，并能夠維護矢量圖庫。

　　提供顯示畫面能自動適應(yīng)顯示器分辨率(如800*600、1024*768、1440*900、1920*1080、1920*1200、2560*1440等)以及其他移動終端畫面自適應(yīng)功能；提供在用戶端設(shè)置查詢條件進行查詢(如標(biāo)簽點模糊查詢、按描述查詢等)。

　　Excel報表插件可以方便地在Excel中提取給定標(biāo)簽點和時間區(qū)間的當(dāng)前值、歷史值、值、最小值、平均值、積分值等統(tǒng)計值。同時必須提供VBA、Java開發(fā)的API或SDK軟件包，以方便用戶在EXCEL環(huán)境中基于VBA、Java對數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品進行二次開發(fā)。

　　提供動態(tài)圖形的Web訪問。

　　提供手機端的數(shù)據(jù)展示。

　　客戶端顯示畫面提供進行打印或發(fā)布到門戶(或WEB)頁面。

7）時鐘同步

　　系統(tǒng)支持時鐘同步，當(dāng)采集端的時間與服務(wù)器的時間不一致時，可以選擇使用數(shù)采端時間或服務(wù)器時間，支持集中授時，保證時間的一致性，同時也可以讓數(shù)采機與服務(wù)器或集中授時的時鐘進行同步來保證時間的一致。

8）雙機熱備

　　源服務(wù)器系統(tǒng)支持雙機熱備功能，兩臺服務(wù)器同時運行，當(dāng)一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)庫資源自動轉(zhuǎn)移到另一臺服務(wù)器繼續(xù)運行，提供幾乎不間斷的服務(wù)，不會因為服務(wù)器故障造成數(shù)據(jù)丟失，在很大程度上可以保證數(shù)據(jù)的可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)支持雙機熱備功能。

9）數(shù)據(jù)鏡像

　　數(shù)據(jù)庫鏡像支持實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在源端與應(yīng)用端之間連接網(wǎng)閘，網(wǎng)閘具備單向傳輸功能，使得上層應(yīng)用無法直接操作源端數(shù)據(jù)，從而有效的保證源端服務(wù)器數(shù)據(jù)的可靠性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。滿足實時數(shù)據(jù)庫冗余備份。

五、性能指標(biāo)

　　單一服務(wù)器節(jié)點具備支持300萬標(biāo)簽點的能力。

　　單一服務(wù)器具備每秒采集100萬點以上的實時數(shù)據(jù)能力。

　　并發(fā)用戶數(shù)：≥500

　　采集器數(shù)：≥200

　　單節(jié)點數(shù)據(jù)處理能力達到每秒100萬事件。

　　單節(jié)點實際歸檔能力達到每秒100萬事件。

　　采用實際數(shù)據(jù)模擬測試的壓縮比達到30：1。

　　歷史數(shù)據(jù)存儲時間：以數(shù)據(jù)原型在線保存10年以上。

六、組態(tài)樣例