河南工学院自动控制系
《组态软件及应用》学习报告
题目：力控组态软件历史数据库使用方法浅析
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二零一七年四月十五日
力控组态软件历史数据库使用方法浅析在生产监控过程中，许多情况要求将生产数据存储在分布在不同地理位置的不同计算机上，可以通过计算机网络对装置进行分散控制、集中管理，要求对生产数据能够进行实时处理，存储等，并且支持分布式管理和应用，力控实时数据库是一个分布式的数据库系统，实时数据库将点作为数据库的基本数据对象，确定数据库结构，分配数据库空间。
对于现代工业企业，如何能使决策者随时查看生产过程数据，以便快速做出更为灵活的商业决策，是企业信息化建设的关键，在企业MES所关注的各项资源中，生产过程信息依然是重要的资源，如果不能解决生产过程信息实时有效上传的问题，将仍然无法充分利用和保障MES及ERP管理系统的投资。
企业MES核心是实时历史数据库，实时数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说，实时数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。
工厂的历史数据对公司来说是很有价值的，实时数据库的核心就是数据档案管理，它采集并存储与流程相关的上千点的数据，多年应用历史数据库管理的经验告诉我们，现在很难知道将来进行分析时哪些数据是必须的。因此，保存所有的数据是防止丢失所需信息的最好方法。此外，要改进产品，必须具备与之相关物料的信息，并了解当前和过去的操作状态。实时数据库采集、存储流程信息，用来指导工艺改进、降低物料、增加产量。
实时数据库为最终用户提供了快捷、高效的工厂信息，由于工厂实时数据存放在统一的数据库中，工厂中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息，客户端的应用程序可使用户很容易对工厂级实施管理，诸如工艺改进、质量控制、故障预防维护等。通过实时数据库可集成产品计划、维护管理、专家系统、化验室信息系统、模拟与优化等应用程序，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用。
pSpace可以构成一个复杂的企业信息化系统，企业信息化系统是采用了实时历史数据库技术的计算机系统，该系统不仅仅是一组对数据进行处理的软件，也不只是一个数据库。一个实时历史数据库系统是一个实际可运行的，按照数据方式存储、维护和向应用程序提供数据或信息支持的系统，它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体，由数据库、硬件、软件几部分组成，pSpace是企业信息化的核心处理软件平台。
pSpace 企业级实时历史数据库为完全的分布式结构，可任意组建应用模式，支持C/SB/S 应用；它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具；大容量支持企业级应用，内部实现高数据压缩率，可实现历史数据的大量存储，灵活的扩展结构可满足各种需求，具备广泛的安全性和可跟踪性。
pSpace实时历史数据库能完成来自DCS、FCS和其它控制系统的实时数据的采集、存储、压缩，实时数据和历史数据的检索、统计、分析、建模，并进行曲线、图表显示，实现了流程工业中典型的应用功能，如工艺流程图展现、历史曲线分析、历史报警分析、EXCEL报表插件等，能为其他管理软件提供高
效的数据接口，将连续存储的历史数据与这些管理软件进行双向通讯，pSpace是一个具有标准接口的、可二次开发的平台。
实时数据库结构：
一个实时数据库系统的优劣，主要体现在它提供的功能是否齐备，系统性能是否优越，能否完成有效的数据存取，各种数据操作、查询处理、存取方法、完整性检查，保证相关的事务管理，事务的概念、调度与并发控制、执行管理及存取控制，安全性检验。
以下是力控的系统结构图系统组成：由采集站DA、数据服务器、 WEB服务器、客户端组成，同时和关系数据库进行有效的数据交换，DCS的数据经过DA进行采集，由DA SERVER送到数据服务器，数据服务器再有效的送给其它客户端。
pSpace实时数据库服务器主要由以下几部分构成：
pSpace Server：
负责整个pSpaceTM应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、数据服务请求、事件触发器管理、调度管理、资源管理、系统配置等。
pSpace Data Service：
为第三方厂家的软件访问pSpaceTM Server时提供数据服务功能，包括：OPC Server、DDE Server、ODBC Router、Base API接口等。
pSpace COM SDK：
COM SDK为用户开发基于pSpaceTM Server的应用程序提供基于com对象的编程接口。
pSpace Visual ActiveX：
是一组开放的控件，如：数据控件、文本控件、棒图控件、趋势控件等，控件可以直接访问实时数据库和关系数据库的数据。
pSpace DA Server数据采集器：
pSpaceTM DA server是数据采集站的设备通讯管理服务程序，用于系统和DCS、PLC等数据源之间的数据交换，具有自动网络通信负荷平衡功能和断线数据缓冲功能。
pSpace的Web服务器
使用IIS作为Web管理服务器，用图形客户端生成Web网页；
使用pSpace Visual ActiveX自行创建Web服务器和Web网页；
使用pSpace Webserver，用图形客户端生成Web网页；
pSpace 客户端
监控组态软件：
力控ForceControl系列；
Microsoft Excel：采用标准EXCEL加载宏方式通过网络访问数据库；
“瘦”客户端：Microsoft Internet Explorer 5.0或以上版本的浏览器；
Visual ActiveX：pSpace可视化控件工具包是为建立客户端连接而提供的客户端产品；它包括一组ActiveX控件，如：数据控件、文本控件、棒图控件、趋势控件等；
二次开发工具及访问接口
标准访问接口供客户端程序调用或第三方软件访问使用，因此接口的完整性、开放性决定实时数据库二次开发的性能的优劣，pSpace访问接口及开发工具主要包括以下几种：1）DBI API
DBI是一套实时数据库访问接口，给用户提供底层编程接口，通过它可以与客户端连接，对数据库进行数据读写，满足继线重连功能，可以获取数据库结构信息，动态控制变化数据集，DBI接口采用了快速数据访问机制，数据访问吞吐量可达到11万次/秒，可以适合过程仿真、优化控制、专家诊断等多种行业应用。
2）COM SDK
SDK是为用户开发基于pSpaceTM Server的应用程序提供基于COM对象的编程接口，用COM SDK编写的一个实例可以同时连接多个Server，也可以用COM SDK同时建立多个实例，提供面向对象的类库供用户开发应用程序，用户使用该工具编程可以提高开发效率，该工具可以在VC++，VB，VBScript，等开发环境下使用。
3）OLE DB Provider
应用程序提供pSpace Server数据库的ADO访问接口。
4）DAI SDK
pSpace的数据源采集接口的开放工具，DAI采集接口软件都可以单独运行在一台网络结点机，并可在远程对其进行配置与监控，具备以下功能：
DAI 可以直接利用原有的力控组态软件的驱动程序；
DAI 具备断线缓存功能；另外DAInterface还要增加几个接口；
DAI 支持XML、CSV文件接口，可采集离线数据源。
实时数据库性能指标：
从实时数据库运行环境来看，实时数据库系统的除了自身的软件性能外，还取决于所使用的操作系统、硬件环境等。
单台服务器容量可达12,0000点以上；
历史数据库支持unix linux windows等64位操作系统；
完整的事件记录系统，所有操作员的动作均被检查并记录，可作为跟踪依据；
功能强大的压缩算法：按高压缩格式保存数据，采用死区和变化率压缩，压缩比为1:30；
支持优化旋转门算法对历史数据进行压缩；
专用的磁盘存贮算法来保证对长年形成的海量历史数据的快速查询；
支持的浮点型、布尔型、字符串型、等常见数据类型及“任意”类型；
数据库吞吐量支持每秒写入/查询20,000个数据点；
支持历史数据库在线备份，多服务器并发处理；
支持数据库冗余；
IO数据采集断线重连：通讯故障能够自动恢复，I/O时间同步；自动补偿 PC 时钟偏差。
构建企业信息门户
力控pSpace可以为企业在创建基于Internet/Intranet的网络信息门户时提供完整的软件解决方案，同时支持PDA掌上终端访问力控的WEB服务器。
对pSpaceTM Server的数据进行Web管理有以下几种方式：
使用IIS作为Web管理服务器，将通用流程画面转换为Web网页，整个系统与WIN系统无缝集成，基于WEB组态的工具控件包通过相应的检索便可以进行查询，能够直接生成WEB 页面；
使用组态软件创建Web服务器和Web网页然后发布；
用户使用pSpaceTM Visual ActiveX自行创建Web服务器和Web网页；
用户可以使用自己熟悉的网站开发工具如：FrontPage、Dreamweaver、ASP等创建主页，设立网站，并在网页中嵌入pSpace Visual ActiveX中的控件建立pSpaceTM Server的数据显示。
特点如下：
Web页面与过程画面的高度同步
pSpace Web Server实现了服务器端与客户端画面的高度同步, 在浏览器上可以同时浏览多个过程画面, 看到的图形界面与通用组态软件生成的过程画面效果完全相同，数据采用变化传输的方式，具有更快的运行与数据更新速度。
企业级Web服务器
pSpace Web Server专为构建企业级Web服务器而设计，具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性，力控Web Server支持多达500的客户端的同时访问。
完善的安全机制
网页历史记录恢复
pSpace Web Server提供完善的安全管理机制。只有授权的用户才能修改过程参数。使用pSpace Web Server时，管理员尽可安心，不必担心非法或未授权的修改。
客户端
力控实时历史数据库管理系统提供了基本的客户端组态工具，开放的接口可以高级应用中的资产管理、设备诊断等管理客户端的开发，每个客户端应用软件都可以与pSpace Server 运行在同一台计算机上，也可以分布式地运行在其它网络结点机上。
1）管理工具Admin
pSpace系统配置工具。包括：在线配置数据库点、采集接口、监控服务器和采集器状态，启、停远程服务等。
2）Forcecontrol组态软件
完成生产调度系统的实时监控，曲线分析、生产报表、报警、事件等。
3）Excel Add-In：Excel加载宏，完成功能包括：
查询原始数据；
查询当前数据；
利用索引点查询过滤数据；
查询数据的采样值；
查询统计值（最小值、最大值、平均值、标准方差、累计值、计数值）；
显示、导入、导出标签；
导入、导出数据；
显示、导入、导出消息；
显示采集接口；
4）pBatch
批量生产工艺数据的检索和表示，可跟踪与批量生产相关的各种信息。
5）Alarm Server
报警服务器。
6）SNMP Agent：
网络管理工具，可以在线诊断网络设备。
上层应用工具
报表工具：
可以在力控®；的万能报表工具中获取实时数据库的各种过程数据，完成数据的查询与计算；建立易用、灵活、强大的报表系统。
设备运行诊断工具：
生产设备运行诊断工具可以方便地了解运行设备故障事件发生的时间、地点、状态和原因，从而降低设备维护成本。
趋势组记录工具：
提供了非常丰富的趋势记录功能，实时趋势和历史趋势记录允许趋势曲线多层重叠，可以通过颜区分
好数据和坏数据，可以显示数据的采样周期、数值精度和曲线变化情况。
图形分析工具：
包括直方图、饼图、面积图等十种图形分析工具，非常方便数据的显示与比较。图形具有透明性，从而更加容易地观察到数据之间的差别。
趋势曲线放大镜：
利用趋势曲线的放大镜工具，可以放大任何时间的实时和历史曲线，非常方便地分析时间序列的数据。通过趋势曲线的滚动按钮，可以前后滚动查看趋势曲线的变化情况。
成本核算工具：
内嵌成本核算模板工具，包括核算体系（生产基本单位核算、财务核算及其报表）、预算和考核体系、信息实时查询（收率、消耗、能耗等）、成本统计报表。
质量分析工具：
提供质量分析模板工具，将生产过程的实时数据和质量点的采样数据进行比较，在线进行评估，以便生产管理人员及时掌握各个产品的质量数据。长期保存质检数据，便于质量分析。
安全性及用户管理
网络安全
在进行项目设计时，在数据采集站可进行双网卡配置以保证生产网和管理网的物理隔离，DA SERVER采集站软件设计中可以保证数据单项传输，防止管理网的干扰生产网。
用户管理
实时数据库提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，用户管理具备多