DCS中異構(gòu)組態(tài)的橋接模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

王繼東，徐偉強(qiáng)，李民，陳嵐嵐，符軍平

(浙江中控技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310053)

隨著工控行業(yè)的發(fā)展以及軟件技術(shù)的革新，用戶逐漸有了監(jiān)控界面Web化的需求。為應(yīng)對該需求，浙江中控技術(shù)股份有限公司研發(fā)了1套基于Web前端技術(shù)的分散控制系統(tǒng)(DCS)監(jiān)控軟件，具有獨(dú)立架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、畫面和組態(tài)軟件。

與傳統(tǒng)DCS監(jiān)控相比，Web監(jiān)控安裝使用方便，用戶只需1臺與Web服務(wù)器正常通信的工作站，通過瀏覽器方式即可登錄查看，而無需像傳統(tǒng)DCS監(jiān)控軟件那樣，需要安裝對應(yīng)的監(jiān)控客戶端軟件?；谇岸思夹g(shù)的Web監(jiān)控軟件，圖形庫更加豐富，顯示效果更好。而傳統(tǒng)監(jiān)控軟件實時性更高，更加穩(wěn)定可靠，因此2套架構(gòu)在實際應(yīng)用中都是必不可少的。

若現(xiàn)場同時使用DCS監(jiān)控和Web監(jiān)控，2套不同架構(gòu)的數(shù)據(jù)格式，使用方式以及存儲方法都不同。2套架構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)需要工程人員針對現(xiàn)場要求使用各自的組態(tài)軟件人工完成。

由于DCS的系統(tǒng)特性[1]，大型裝置有幾萬個位號，上千幅流程圖畫面。在龐大的數(shù)據(jù)量規(guī)模下，如果2套組態(tài)數(shù)據(jù)均由工程人員人工完成，不僅需要翻倍的人力成本，出錯率也大幅增加。還有一個問題就是2套數(shù)據(jù)同時修改，會出現(xiàn)異步更新，無法達(dá)到一側(cè)組態(tài)修改，同步生效的效果。

針對上述情況，本文以ECS-700系統(tǒng)為例，設(shè)計并實現(xiàn)了DCS監(jiān)控和Web監(jiān)控之間的異構(gòu)組態(tài)的橋接模塊，僅需要修改傳統(tǒng)DCS的組態(tài)數(shù)據(jù)，通過組態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)Web監(jiān)控的同步修改與更新生效。

1 設(shè)計方案

DCS監(jiān)控和Web監(jiān)控的技術(shù)架構(gòu)與工作方式不同，導(dǎo)致組態(tài)數(shù)據(jù)也存在很大的差異。以流程圖為例，由于傳統(tǒng)DCS監(jiān)控的流程圖從圖元數(shù)量、顯示效果以及圖元動態(tài)與Web監(jiān)控的流程圖存在較大差別[2]，因此在轉(zhuǎn)換的過程無法將傳統(tǒng)DCS的流程圖按同樣結(jié)構(gòu)平移轉(zhuǎn)換到Web端[3]，而是要通過轉(zhuǎn)換算法將流程圖頁面信息、圖元信息、圖元動態(tài)最大限度地轉(zhuǎn)換到Web端，以達(dá)到同樣的功能與顯示效果。

Web監(jiān)控的工作路徑中包含組態(tài)和運(yùn)行兩個目錄。組態(tài)目錄對應(yīng)于組態(tài)轉(zhuǎn)換，運(yùn)行目錄對應(yīng)于Web監(jiān)控。橋接模塊會將DCS監(jiān)控的組態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Web監(jiān)控的組態(tài)數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)模塊更新到Web監(jiān)控的組態(tài)和運(yùn)行目錄中。橋接模塊組態(tài)轉(zhuǎn)換流程如圖1所示。

圖1 橋接模塊組態(tài)轉(zhuǎn)換流程示意

橋接模塊主要分為組態(tài)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)模塊兩部分。

工程人員修改傳統(tǒng)DCS組態(tài)數(shù)據(jù)[4]，修改完成后請求組態(tài)發(fā)布，使修改后的數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)DCS監(jiān)控中生效。在組態(tài)發(fā)布的同時觸發(fā)組態(tài)轉(zhuǎn)換模塊，模塊根據(jù)傳統(tǒng)DCS監(jiān)控的組態(tài)數(shù)據(jù)與前序數(shù)據(jù)進(jìn)行差分比較[5]，將該次人工修改的組態(tài)數(shù)據(jù)整合后進(jìn)行組態(tài)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為Web監(jiān)控的組態(tài)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換內(nèi)容包括： 流程圖、趨勢畫面、位號表以及用戶權(quán)限等。

所有的轉(zhuǎn)換操作都是在組態(tài)目錄中完成。將結(jié)構(gòu)性組態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)庫文件加json文件，流程圖轉(zhuǎn)為json存檔文件，保證Web端可識別。

轉(zhuǎn)換完成后，組態(tài)轉(zhuǎn)換模塊通知網(wǎng)絡(luò)模塊完成該次組態(tài)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)模塊通過發(fā)出http消息通知Web監(jiān)控需要更新組態(tài)數(shù)據(jù)。Web端收到消息后，拉取轉(zhuǎn)換后的組態(tài)數(shù)據(jù)，更新到運(yùn)行目錄。這樣就完成了一次組態(tài)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)同步動作。

上述過程可以看出，通過轉(zhuǎn)換模塊以及網(wǎng)絡(luò)模塊，可以保證工程人員只需要修改傳統(tǒng)DCS組態(tài)數(shù)據(jù)，之后通過橋接模塊的自動轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到Web端并更新，全程無需工程人員人工修改和數(shù)據(jù)一致性的確認(rèn)，即可完成數(shù)據(jù)的同步工作，這樣不僅保證了數(shù)據(jù)制作效率，同時也最大限度地保證了數(shù)據(jù)的可靠性與同步效率。

2 應(yīng)用實例

目前該橋接模塊已經(jīng)應(yīng)用到多個使用2套不同監(jiān)控架構(gòu)的現(xiàn)場[7]。結(jié)合某現(xiàn)場實際應(yīng)用場景案例。

以傳統(tǒng)DCS監(jiān)控的一幅流程圖為例，該圖中包含了DCS監(jiān)控的基本功能，例如系統(tǒng)示意圖、實時數(shù)據(jù)顯示等。應(yīng)用了橋接模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的Web監(jiān)控流程如圖2所示。2套架構(gòu)通過橋接模塊轉(zhuǎn)換后的流程圖顯示效果一致，不會出現(xiàn)因為架構(gòu)差異導(dǎo)致2個流程圖顯示效果不一致的情況。

圖2 Web監(jiān)控流程示意

整個轉(zhuǎn)換過程，將傳統(tǒng)DCS組態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為了Web端可用的組態(tài)數(shù)據(jù)，針對數(shù)據(jù)量較大的組態(tài)數(shù)據(jù)采用差分處理的方式，保證了轉(zhuǎn)換效率。并且整個過程是服務(wù)端在后臺處理，轉(zhuǎn)換目錄與運(yùn)行目錄隔離，不會對運(yùn)行期間的Web系統(tǒng)造成影響。該過程是快速、無擾的。該方案的應(yīng)用打通了DCS與Web監(jiān)控，保證了2套架構(gòu)間的同步與一致性。

3 結(jié)束語

本文介紹了DCS中異構(gòu)組態(tài)數(shù)據(jù)同步的解決方案，針對現(xiàn)場兩種架構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)制作工作量大，數(shù)據(jù)同步不可靠的問題，提出了可行的理論方案，并且以該公司的ECS-700系統(tǒng)[8]為例，結(jié)合實際的2套組態(tài)架構(gòu)，闡述了具體的實施方案。

DCS中異構(gòu)組態(tài)的橋接模塊是一個集多個系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控等功能于一體的解決方案。使用該方案進(jìn)行組態(tài)管理，能夠有效降低現(xiàn)場工程人員的數(shù)據(jù)制作壓力，增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性，方便統(tǒng)一管理并提高系統(tǒng)的便捷性，提升2套架構(gòu)的一體化效果。