基于SCADA冗余控制系统的实时历史数据冗余采集的实现和应用

◎ 尹 龙，张海洲，李 堑

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450053）

对于现代生产企业而言，实时掌握生产过程中的各项数据，并能详细记录历史生产数据，为决策者提供基础参考依据，是企业信息化建设的主要目的。在企业所关注的各项信息资源中，生产过程数据信息是重要的一环。

实时历史数据库用于生产过程的数据自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的数据，提供清晰、精确的生产状态监控画面，用户既可浏览当前的实时生产数据，也可查看历史生产数据，从而实现工艺改进、质量控制、能耗分析、故障预防维护等管理。通过实时历史数据库可以为产品计划、维护管理、专家系统、分析与决策等应用程序提供依据来源，在企业管理和实时生产之间起到桥梁作用。

实时历史数据库对于生产企业来说就如同飞机上的“黑匣子”。因此，如何有效解决实时历史数据库数据实时、可靠、有效上传问题就显得极为关键。

1 冗余控制系统的实时历史数据冗余采集架构设计

某粮食港口物流项目生产控制系统采用热备冗余系统结构设计，为保证控制系统可靠运行，增强系统稳定性，上位机采用iFIX双SDADA控制系统服务器，互为热备冗余，主控制服务器故障时迅速切换到备用控制服务器，下位机PLC采用双主机热备冗余机架，IO网络采用PROFINET环网结构。

在确保生产控制系统数据获取可靠性的前提下，为解决生产数据与管理信息系统间实时、可靠、有效通讯的问题，实时历史数据库的数据采集架构采用了数据采集器冗余的设计理念，使得在此架构中同时运行的两套采集系统中无论是网络、软件、硬件不同时出现故障时，都能不间断地访问和采集生产系统数据，保证了数据采用的稳定、可靠、有效。实时历史数据冗余采集架构如图1所示。

图1 实时历史数据冗余采集架构图

2 冗余控制系统的实时历史数据冗余采集的实现

项目采用的实时历史数据库是GE公司的Proficy Historian，用于制造和过程的数据采集与数据显示。提供内置的数据采集功能、更快的速度、更高的数据压缩率、稳定地冗余、强化的数据安全和更快速的价值实现时间[1]。可以使用标准的SQL命令来轻松地集成OLEDB的应用并查询数据、报警和事件以及系统信息和管理信息。可用于访问、管理、使用、改善、监控、维护和保护组织信息。专门为高可用性而设计，具有可容错的特性，能够确保正确地采集、存储和访问重要的生产数据。

配置Historian实时历史数据库时，需要注意Historian实时历史数据服务器的系统时间和iFIX数据源服务器（SCADA）的系统时间是否一致，如果Historian实时历史数据库的系统时间和iFIX数据源服务器的系统时间相差很多，则iFIX的数据保存到实时历史数据库会出现问题，保存数据不成功，首先要保证服务器的系统时间一致。

使用dos命令设置两个计算机的系统时间一致的命令如下：

Net time \目标计算机的IP地址/set

2.1 iFIX SCADA服务器冗余配置

配置主SCADA服务器本地节点名CSERVER1（逻辑节点名FIX1），在主节点SCADA配置中启用故障切换，备用SCADA名称CSERVER2。

在数据同步选项中，设置主、备SCADA服务器同步IP地址对。

配置完成以后，在运行过程中使用ScadaSync Monitor.exe来监视同步的网卡的IP地址，如果不正确，则两个SCADA无法进行互相监视，不能实现同步。

同样在备用节点CSERVER2（逻辑节点名FIX1）上，重复上面的操作。

主、备两个节点都配置完成后，使用 ScadaSync Monitor.exe来监视两个SCADA节点的同步情况。

2.2 istorian的冗余数据采集器iFIX Collector配置

①将iFIX SCADA服务器、Historian实时历史数据库服务器的系统时间设置一致。②安装Historian实时历史数据库服务器。③分别在iFIX的主备服务器上安装iFIX Collector，在安装过程中，需要指定远程Historian实时历史数据库服务器的机器名称或者IP地址。④安装完毕后，在Historian实时历史数据库服务器上就会出现两个iFIX Collector。⑤要使用iFIX采集器冗余的功能，在Historian实时历史数据库服务器上必须有采集器冗余选项才可以使用。⑥向Historian实时历史数据库中添加标签时，一定要注意：必须通过主iFIX Collector添加标签；此时主iFIX SCADA服务器必须是激活状态，备用iFIX SCADA服务器处于备用状态；在浏览标签时，需要使用逻辑节点进行浏览、添加标签。

3 实时历史数据库在管控一体化系统中的应用

实时历史数据库作为生产控制系统的数据采集者，同时作为管理信息系统基础生产数据的提供者，为打通管理信息系统与自动控制系统间的数字鸿沟，需要实现关系型数据库对实时历史数据库的访问，提取需要的生产数据保存在关系型数据库中。

在本项目中，通过SQL Server链接服务器实时将Proficy Historian实时历史数据库的数据保存在SQL Server关系数据库建立的原始数据表ihtest中，如表1所示[2]。

表1 原始数据表ihtest表

根据生产管理需要，对SQL Server数据库中原始表ihtest做处理。可以根据标签（tagname）对设备运行原始数据分类，将不同类型的数据存储到相应表中，例如设备运行时间、设备故障时间、设备故障次数和设备电能等。

生产管理系统根据不同的条件从SQL Server数据库中查询出来所需要的数据，设备电能日报如表2所示[2]。

表2 设备电能日报表

4 结论

基于SCADA冗余控制的实时历史数据冗余采集系统保证了生产数据采集的实时性、可靠性、有效性，无人为干预，数据真实可靠，关键生产数据无一遗漏，并能根据数据变化率等对生产数据进行筛选、压缩。

实时历史数据库为管理信息系统提供真实的设备运行的实时数据信息，可方便地实现对生产设备的实时监控与维护，提高粮食物流企业生产设备的维护水平，保障自动生产控制系统的稳定运行，有助于港口粮食物流企业精细化、可追溯化管理，具有极为重要的现实意义和实用价值。