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工厂数据采集设计方案

工厂数据采集设计方案

2022/3/27 21:23:41

工厂数据采集设计方案

一、    概述

针对现在生产工厂的各种设备存在信息孤岛化的现象,导致企业的生产效率无法提升到最大化,需要一套整体的解决方案将产线上各种设备之间的通讯打通,实现全设备无缝对接,解决信息孤岛化给生产带来的各种问题。

二、    详细方案

1、 方案概述:

方案采用分布式采集,分为产线端和数据中心端。

数据中心采用冗余配置提高系统可靠性。

方案的优势:

(一)可靠性(容错) 

分布式采集系统中的一个重要的优点是可靠性。一条产线的设备出现故障不会影响到其他产线的数据采集

(二)可扩展性

在分布式采集系统可以根据需要增加更多的设备。

(三)灵活性

由于该系统是非常灵活的,它很容易安装,实施和调试新的服务。

2、 产线数据采集方案:

1.png

                                               

现场PLC由于建设时间关系,有两种通讯方式分别是串口和以太网两种。为了保证通讯速度以及设备的可扩展性,需要在串口类PLC上加装对应的通讯转接模块,将串口数据转换成TCP形式并连接交换机

串口类设备例如:温度传感器、湿度传感器、电表等通过连接串口服务器,将通讯转换成MODBUSTCP/IP的形式进入交换机。

现场部署一套FameView软件在工控机中和交换机相连,利用FameView中对应的通讯协议,将现场的各设备数据进行采集,并进行画面展示,对产线上各设备的状态进行展示,利用饼图已经柱状图等插件对现场数据做分析展示。

利用FameView自带数据库连接功能,可将现场的数据存储在本地的关系型数据库中,方便产线工作人员对历史数据进行查询已经分析。

利用FMTCP通讯可以快速的将产线数据转发至数据中心,并进行存储。

FameView软件具备多种数据转发接口,例如Socket、MQTT、InfluxDB、Mongo DB、Redis等各种转发接口将数据与MES或者ERP系统进行对接。可使用OPC、MODBUS等工业通讯与设备或者软件之间进行通讯。

3、 全公司数据采集存储方案

22.png

利用FameView将现场级的数据采集完成后,将数据转发至数据中心的FameHugeSCADA中,FameHugeSCADA收集完所有产线数据后可将重要数据存储至FameHistory工业实时数据库中以便后期对数据进行查询分析,将普通数据利用数据库连接存储至关系库中。

以FameHugeSCADA为数据中心可实现C/S和B/S两种架构。在办公区域的内网中使用标准客户端软件可以对所有产线实现实时监视以及控制,利用B/S架构可实现在外网中通过网页形式或者手机APP的方式对系统进行访问。

FameHugeSCADA软件具备多种数据转发接口,例如Socket、MQTT、InfluxDB、Mongo DB、Redis等各种转发接口将数据与MES或者ERP系统进行对接。

三、    产品特点

1、公司介绍:

北京杰控科技有限公司,2000年成立, 公司宗旨“技术为本、服务为先”,致力工业自动化行业,拥有高素质开发、销售、服务团队,提供专业自动化软件、硬件和服务,在环保、配电、筑路、烟草、制糖、啤酒、燃气、太阳能、风电、工业炉、热网、工厂信息化数据采集、远程运维平台搭建等领域拥有知名度,国内著名自动化软件开发和工业物联网整体解决方案提供商.在超万点项目有众多应用业绩。

自主开发FameView系列组态监控管理系统平台,至2017年总装机近10万套,性能比肩或超出国外同类产品,是国内中高端市场最具竞争力的SCADA平台提供商. 2017年推出的FameIoTVisit工业物联网整体解决方案,已在设备远程运维和工厂智能制造领域获得广泛应用。

经验丰富的开发及服务团队,积累十多年处理疑难问题经验,涉及各行业,熟知多种硬件产品,掌握许多关键技术,提供更多服务;

2、Fame系列软件介绍:

FameView是杰控公司依据多年工程应用和服务经验,基于Windows操作系统,坚持20余年,独立研发维护的高性能组态监控SCADA软件平台;FameHugeSCADA增强版适用中心站高并发通讯及超大规模运行数据库,单机支持4000并发通讯及150万变量,目前实际应用最大点数130万点,所有变量保持每秒刷新7次;

 

3、Fame系列产品特点:

1、画面内置丰富插件,方便调取。例如饼图、柱状图等方便进行产线级的数据分析;

支持(FastIndedx).访问1万变量不超过100毫秒;

2、可在不重启FameView软件的前提下在线添加、修改设备,添加、修改变量,方便项目扩展,提高可维护性;

3、数据库连接进行模块化封装,无需复杂脚本即可实现各种报表功能方便工作人员对数据进行分析;

4、支持完整授权VBScript脚本编程,并提供1000多个系统函数;工作人员自主编程性极高,无需额外适应自编译版函数语言。

5、提供丰富的数据服务接口,能为第三方系统提供有效的数据转发服务,如SocKet、MQTT、Http接口、Modbus、API函数、COM组件、标准OPC服务、Webservices服务、SNMP代理服务、同时还支持通过更新,读取常用关系型数据库同第三方系统进行数据的交互;

6、支持双机冗余、双网冗余,提供专门的串口或网络的冗余监测通道,双机冗余可快速切换,冗余系统可在秒级进行快速切换

7、支持双设备冗余、双采集器冗余。DataServer采集器冗余支持热切换和冷切换,实现现场实时数据的完整保存;

7、支持画面自适应IE浏览器,支持web用户用户管理,长时间未操作,自动退出登录,释放用户资源。

8、支持手机APP监控系统运行状态,支持Android和IOS双系统;

9、支持报警信息通过手机短信、email;

10、支持用户可配置与指定PC的IP建立绑定、可配置任意用户同时登录的数量,实现用户访问的安全;

11、提供系统所有登录用户及相关信息(登录用户名、登录时间、登录时长、联系方式、邮件地址等)的总体浏览、管理功能,尤其支持系统管理员可强制登出某用户,方便管理者对系统用户的有效管理;

12、支持市场流行的各品牌PLC等设备的数据采集,并免费提供多厂家PLC等设备驱动。支持发那科和西门子等品牌机床和机器人数据采集;

13、提供OPENCOM、OPENTCP等开放式接口协议,支持非标设备的驱动开发,具备完善的驱动开发模板,对特殊协议可快速接入

14、可在不重启FameView软件的前提下在线添加、修改设备,添加、修改变量,方便项目扩展,提高可维护性;

15、应支持并发通信机制,同一个驱动可以支持16个并发数,单个并发驱动支持连接256个设备,连接256个设备的时候最小采集周期可达到1秒,1秒内所有变量必须能刷新;

16、支持20000个动态图素,并能在1秒之内刷新;

17、支持16个画面图层,在编辑以及运行模式下均可动态切换显示图层;

18、支持监控对象,可以通过模板快速复制同类设备的画面元素,支持子画面和子窗口和监控对象的复用模式;

19、支持直接生成Crystal、Excel报表无需转换;

20、提供丰富的系统接口,可调用管理系统文件,浏览、删除、管理文本文件以及其他资料文件,实现资料管理;

21、支持监控对象,可以通过模板快速复制同类设备的画面元素;

22、客户端提供系统变量,可实时获知与服务器端通讯状态。尤其在客户端数据显示异常时,能通过此变量值及时知道和服务器断开的具体原因,便于项目的维护;

23、应有设备数据表,作为通讯系统的缓存,实现数据批量处理,加快系统的读写速度;

24、提供OPENCOM、OPENTCP等开放式接口协议,无需开发即可完成简单的非标设备通讯;

同一个驱动可以支持16个并发数,单个并发驱动支持连接256个设备,连接256个设备的时候最小采集周期可达到1秒,1秒内所有变量必须能刷新;

25、提供集成式开发环境,工程间的画面、脚本、监控等可通过拷贝粘贴、导入导出等方式实现资源的共享互用;

26、支持工程多语言;

27、支持画面自适应电脑分辨率的功能;

28、支持复杂工艺流、支持工艺流程图;

4、极低的系统占有率

运行速度测试:

运行数据库规模指标测试(开关量偏多)

规模

AI

AR

DI

DR

文件尺寸

(M)

装载

时间

(s)

内存

占用

(M)

扫描时间(ms)

访问1万变量

(ms)

并发应用

(个)

10K

1000

1000

4000

4000

2.3

0.7

11.18

<10

100-200

109

20K

2000

2000

8000

8000

3.6

0.9

14.15

<10

100-200

85

30K

3000

3000

12000

12000

4.9

1.3

19.88

<20

100-200

63

40K

4000

4000

16000

16000

6.2

1.6

23.17

<20

100-200

52

50K

5000

5000

20000

20000

7.5

1.7

26.48

<25

100-200

46

60K

6000

6000

24000

24000

8.8

1.9

29.78

<25

100-200

41

70K

7000

7000

28000

28000

12.8

2.3

33.08

<30

100-200

36

80K

8000

8000

32000

32000

16.8

2.6

36.39

<40

100-200

33

90K

9000

9000

36000

36000

18.6

2.8

39.69

<40

100-200

30

100K

10000

10000

40000

40000

20.7

4.1

43.01

<50

100-200

28

150K

15000

15000

60000

60000

23.1

4.4

59.51

<50

100-200

20

180K

18000

18000

72000

72000

31.1

5.2

75.47

<50

100-200

16

200K

20000

20000

80000

80000

32.2

5.7

82.08

<50

100-200

14

250K

25000

25000

100000

100000

40.1

7.2

98.60

<50

100-200

12

300K

30000

30000

120000

120000

43.9

9.3

115.12

<60

100-200

10

350K

35000

35000

140000

140000

52.1

9.7

131.64

<70

100-200

9

400K

40000

40000

160000

160000

54.6

10.7

148.16

<85

100-200

8

450K

45000

45000

180000

180000

64.6

12.0

164.68

<90

100-200

7

500K

50000

50000

200000

200000

72.1

14.0

181.20

<100

100-200

6

 

测试环境:

33.png

 

 

 

 

 

运行数据库规模指标测试(模拟量偏多)

规模

AI

AR

DI

DR

文件尺寸

(M)

装载

时间

(s)

内存

占用

(M)

扫描时间(ms)

访问1万变量

(ms)

并发应用

(个)

10K

6000

2000

1000

1000

2.9

0.8

11.97

<10

100-200

109

20K

12000

4000

2000

2000

4.8

1.1

18.00

<10

100-200

70

30K

18000

6000

3000

3000

6.6

1.5

22.03

<15

100-200

54

40K

24000

8000

4000

4000

8.5

1.7

26.05

<20

100-200

46

50K

30000

10000

5000

5000

10.3

2.2

30.07

<25

100-200

40

60K

36000

12000

6000

6000

12.2

2.4

34.09

<30

100-200

35

70K

42000

14000

7000

7000

14.0

2.6

38.12

<35

100-200

31

80K

48000

16000

8000

8000

15.9

3.0

42.14

<40

100-200

28

90K

54000

18000

9000

9000

17.7

3.3

46.17

<45

100-200

26

100K

60000

20000

10000

10000

19.6

3.6

50.19

<50

100-200

24

150K

90000

30000

15000

15000

28.9

5.2

76.36

<60

100-200

15

200K

120000

40000

20000

20000

38.2

6.8

96.48

<70

100-200

12

250K

150000

50000

25000

25000

47.4

8.3

116.6

<80

100-200

10

300K

1800000

60000

30000

30000

56.7

10.0

136.7

<90

100-200

8

350K

2100000

70000

35000

35000

66.0

11.4

156.8

<100

100-200

7

400K

2400000

80000

40000

40000

75.3

13.1

177.0

<110

100-200

6

450K

2700000

90000

45000

45000

84.6

16.5

197.1

<120

100-200

5

500K

3000000

100000

50000

50000

93.9

19.3

217.2

<130

100-200

4

 

33.png

5、数据库介绍:

高性能实时数据库产品,最大支持500万点数据存储,存储性能可达20-50万条记录/秒;

6、测试数据:

普通计算机,2G内存,Windows XP(SP3)

1个单独连接:60000个标签/秒

4个并发连接:240000个标签/秒

7、数据库特点:

1、单台工业库服务器可采集最多2000万个标签;

2、支持在线连续存储,存储速度50~500万条记录/秒;

3、提供大量的数据采集器和开放的数据接口,提供数据的预处理并予以保存,具备强大的压缩归档及释放能力,支持OPC、COM、ODBC等常用接口,提供C/C++/JAVA/C#等二次开发接口;

4、可以通过数据导入工具实现非实时的、人工的或离线的数据合并到实时的生产数据库。

支持无损数据压缩,在配置有损压缩条件下,压缩率可至4%,可实现 10年以上的数据连续存储;

5、支持高速索引,秒级时间内可查询数年的历史数据;

6、所有服务程序可运行在Win server2008/2012/2016 win7/8/10等操作系统上;

7、内置数据库转储模块,可以将实时数据转存到关系数据库中;

8、支持数据节点的双机热备,冗余系统可在秒级进行切换。

8、硬件配置推荐

1、产线端工控机:

I5处理器,8g内存,512g硬盘,WIN10系统;

2、数据中心:

I7处理器,16g内存,1T硬盘 ,WIN10系统;

3、数据库服务器:

数据标签少于10000点:

I5处理器,16g内存,2T硬盘,WIN10系统,可与组态软件同机运行;

数据标签大于10000点:

I7处理器,16g内存,2T硬盘,Server系统,建议独立运行;

4、注释:

SQL类型关系型数据库存储速度为400条/分钟,硬盘占用率为8000条记录/M;

实时数据库100K条记录/M。

审核编辑(
王静
)
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