楼宇SCADA系统解决方案完全版Word文件下载.docx
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1.系统原则
保证系统技术先进、功能齐全、性能稳定、运行安全、扩展性好、升级方便、画面美观、节约成本,并要综合考虑施工、维护及操作因素。
平台应能支持完全在线方式的规模扩展与升级,能提供API、ODBC、COM、SQL等各类接口,具备断线缓存、冗余、运行状态监控、日志等功能。
2.数据采集及传输需求
DDC、PLC或其他数据采集模块将现场仪器仪表数据上传到各个设备监控子系统,各监控子系统对各自分管的设备进行分散控制。
楼宇SCADA系统通过OPC、ODBC、中间件等方式将各监控子系统数据汇集起来,经过对数据的统计分析,优化管理现场设备的运行。
3.监控需求
监控中心应能监控各现场站点能够监控的所有数据,且工艺流程等主要画面应与现场站点的画面一致。
监控中心应能在特定权限下对现场设备进行控制。
监控中心应能对现场进行视频监控。
监控中心可以对指定的项目站点进行实时监控。
4.报警需求
系统提供批量响应事故发生时产生大数据量的雪峰报警的能力,将报警信息以多种方式通知用户,具备视频报警功能,能进行手机短信报警,能够检索报警数据,统计报警次数。
当某站点出现报警时,能自动提高该站点数据采集频率到1次/1分钟,5分钟后恢复为正常采集速度。
5.各子系统联动需求
●门禁系统与综合安全防范系统的联动
●火宅报警与门禁系统的联动
●火宅报警系统与安全防范系统的联动
●火宅报警与通风系统的联动
6.界面需求
全中文操作界面,分辨率不低于1920*1080,界面布局合理、美观,画面显示直观,图片、模型可进行无极缩放。
7.报表需求
可以灵活配置自动生成报表的时间和策略,支持班报、日报、月报、季报、年报;
支持报表的删除、即时生成功能;
可以方便用户组织和浏览报表,可自行定制报表。
8.趋势分析需求
系统提供多种趋势图表显示功能,在一个趋势图中可以定义显示任意多条曲线;
实时曲线和历史曲线可以同时进行;
能够进行实时趋势曲线和历史趋势曲线在线转换;
可实现历史趋势查询功能。
9.用户权限管理需求
实现用户分级管理、分级控制。
10.网络发布需求
实现WEB发布功能,能够进行远程IE浏览;
支持手机(Android、iOS、WP等系统)浏览功能(包括实时数据和特定画面)。
11.安全需求
保证系统运行安全,数据传输安全,数据存储安全。
12.信息管理需求
能够通过监控中心查询项目合同、图纸资料、设备信息、设备手册(或说明书)、维修保养记录等。
13.能源管理需求
应能将采集到的各种参数、能效进行分析和管理,并生成各种图表,直观显示系统运行状态。
2、系统总体方案设计
2.1系统总体方案
图1楼宇SCADA系统方案结构图
如图1为楼宇SCADA系统方案的结构图。
楼宇SCADA系统平台从下到上可划分为四层:
(1)现场设备层。
主要是现场各种传感器、仪器仪表,负责将物理信号转换为标准的电压(0-10V)或电流信号(4-20mA);
(2)控制层。
控制层主要是DDC或PLC,负责现场设备层的数据采集,同时能够对现场设备(执行器)作出控制,能够独立运行;
(3)监控层。
监控层运行组态软件,即为上位人机交互界面(HMI),能够监测现场设备的运行状态和故障报警,同时也能够下发控制指令给DDC或PLC控制现场设备;
(4)管理层。
管理层汇聚现场设备的所有数据,作为总的监控中心,对各子系统进行集中统一式监视和管理,将各集成子系统的信息统一存储、显示和管理在同一平台上,并为其他信息系统提供数据访问接口。
监控中心可以部署我公司高端监控软件KingSCADA,KingSCADA通过OPC方式从各个子系统获取实时数据,然后进行数据展示。
信息中心或者现场人员可以通过KingSCADA客户端以及IE发布界面进行数据浏览以及其他管理功能。
方案亮点:
●KingView/KingSCADA组态软件可以运行在集成网关、上位机监控系统、管理层中,多层次、全方位覆盖楼宇自动化系统的各种需求。
通过系统集成技术能够实现LonWorks、BACnet、Modbus、KNX/EIB、DALI、C-Bus、TCP/IP、OPC等多种协议和标准产品之间的无缝集成,满足互联互通;
●下位机控制器和上位机监控软件可以自由选择,打破了单一产品和系统的限制,降低经济成本。
同时满足客户、系统集成商和承包商的某些特殊要求,方便系统的组网和运行管理;
●现场数据采集(支持多种通讯协议);
●监控中心监控画面(对现场设备实时监控);
●管理层远程查看(快速组态、智能自动控制、在线终端远程维护、多样化用户环境)
●可以满足纵向(节能管理、智能家居、智慧城市)和横向(系统集成、物联网)方面拓展。
2.2软件部署
图2软件配置
Ø
I/O数据采集软件(IOServer):
快速采集现场设备的实时数据,与SCADA软件、上层集控中心进行数据交互,并存储数据到数据库中。
SCADA软件(KingSCADA):
以图形、动画、报表、趋势等手段展现楼宇自动化各个子系统的工艺流程、设备的运行状态,完成操作员在上位机上的的控制。
工业历史数据库(KingHistorian):
存储大量的过程数据,在采集、存储、检索方面具有强大的性能,它是深层分析与统计的数据基础。
客户端软件(KingSCADAClient):
基于C/S架构,是KingSCADA的客户端软件,为操作员提供日常操作所需的操作平台,也可满足分布式的要求。
展示平台(KingGraphic):
是大量历史数据、计算数据、报警数据的分析展示平台,管理人员可通过趋势、报表、历史回放等手段了解建筑内简单设备的状况、分析未来的趋势。
计算平台(KingCalculation):
针对自来建筑内机电设备的运行特点,采用多种专业算法,在大量过程数据的基础上进行复杂计算。
报警与事件检测平台(KingA&
E):
将数据转换为状态,采用多种检测方法实现复杂的报警事件检测,在事故发生前及时预警,确保系统安全稳定。
门户软件(KingProtal):
将多种数据集成后以门户的形式向广域网或局域网进行发布,用户可从网页实现浏览。
2.3数据采集
2.3.1实时监控采集系统
IOServer为数据采集模块,支持多进程。
能完成海量过程数据采集;
支持3600多种设备,可根据通讯协议定制开发各类驱动、采集程序。
✍我公司可根据数据采集的实际需求,当采集设备多样化时,定制开发数据采集器,即定制开发不同设备的驱动、数据转发程序,可预留与远大城“远大联网监控中心”的对接数据接口。
✍现场工作站采集到的温度、压力等数据,数据变化频率很慢;
如果实时上传且上传的频率较快的话,如温度、压力等这一类数据在某一时间段会是不变化的数据,如果传输这些数据,会导致大大耗费网络传输流量,同时会占据计算机系统的网络、内存、CPU资源。
当监控中心需要对现场工作站进行远程监控时,现场工作站的IOServer才实时地向监控中心上发数据,可以降低了数据传输成本;
对于监控中心人员关注的报警数据,现场工作站的IOServer可向中心的远程运维系统实时上发报警数据。
2.3.2服务中心数据采集系统
数据采集器KingDataCollector为工业实时数据库KingHistorian的数据采集程序。
然后由KingDataServer接收KingDataCollector发来的数据,根据客户的数据协议将数据解析,并将解析后的数据存储到工业历史数据库KingHistorian。
工业数据库KingHistorian的数据可通过计算引擎KingCalculation、预警平台KingA&
E进行计算、分析处理。
经计算引擎KingCalculation处理后数据将存储到工业库KingHistorian中。
2.3.3数据采集性能特点
●采集服务器支持软件采集和设备控制器直接采集;
采集服务器KingDataServer单机支持100万点容量;
单机可以接受来自最多5000个KingDataCollector的数据。
1.使用KingDataCollector从数据采集设备获取数据,通过GPRS/CDMA/3G、VPN/企业局域网等方式上传,然后由KingDataServer接收KingDataCollector发来的数据,根据客户的数据协议将数据解析,并将解析后的数据存储到工业历史数据库KingHistorian中。
2.KingDataCollector采集通过API和OPC二种接口,兼容性强,易扩展;
所有采集面向底层软件,无数据回写;
可以进行数据压缩,建少GPRS/CDMA/3G流量,降低网络费用;
具有断点续传功能,保证数据无遗漏,准确可靠。
2.3.4数据传输层三大亮点:
1.不受传输网络和介质限制。
通过远程传输,可利用费用低廉的GPRS/CDMA/3G传输或者Internet网络,结合我公司的缓冲技术,把历史数据安全的送到数据中心。
图3不受传输网络和介质限制
2.压缩传输,去除野点。
采用先压缩,再传输的数据处理方式,将大幅减少传输中产生的费用;
如发现野点,数据校正功能可进行报警提醒确认或者直接去除,使得统计结果更准确可用。
图4压缩传输
KingDataServer可以接受来自最多5000个DataCollector的数据,具备数据缓冲区,无实时性要求,保证数据不丢失;
可以对KingDataCollector进行远程管理;
具有数据诊断,假数据报警功能,可以防止误传输,去除野点。
3.数据采集程序不受平台限制,如:
Windows,WinCE,Linux等。
可跟各种现场软件监控系统相结合。
图5工业库KingHistorian数据采集
2.4数据存储
2.4.1工业实时数据库KingHistorian
监控过程中针对采集的各种过程数据等均会被存储到工业实时历史数据库中,以方便展示系统分析数据。
✍工业实时数据库KingHistorian,作为可选产品,根据项目实际需求配置。
2.4.2工业实时数据库的介绍
实时数据库是数据库系统发展的一个分支,它适用于处理不断更新的快速变化的数据及具有时间限制的事务处理。
适应于测点数量庞大、采集数据量巨大、数据实时性要求高的应用场合。
实时数据库主要是数据库技术和流程实时技术结合的产物。
同时,实时数据库针对工业流程数据的特征,采用了优化的存储结构和高效的数据压缩算法。
2.4.3为什么选择实时数据库
工业实时历史数据库承担着存储与管理大量的、高密度的过程数据工作,当需要时它还需快速的将某时间段内的过程数据提供出来,实现高效、快速地查询。
由于调度系统的计算、状态判断以及调度预案的执行都是建立在对大量数据分析的基础上的,因此工业实时历史数据库的性能直接关系到分析、调度的效果。
2.4.4KingHistorian性能指标:
支持毫秒级数据采集;
单台数据库服务器稳定支持50--100万设备监控点的数据存储;
支持10年连续历史数据的存储、分析与查询;
支持单个测点每秒存储峰值为15万条数据记录,每秒并发存储峰值为5万测点;
支持将数据压缩到原始数据的20%-30%,最高峰值可达到原始数据的3%-5%;
单客户端单点检索每秒查询峰值超过40万条记录,多点检索平均每秒查询峰值为10万条记录;
200客户端并发检索平均每秒查询峰值多达2万条记录;
任意变量任意一天的历史数据(数据量为50,000——100,000条记录)不超过5秒;
支持256个并发客户端;
最多可支持500个客户端。
采集服务器KingDataServer支持软件采集和设备控制器直接采集;
采集服务器KingDataServer单机支持100万点容量;
采集服务器KingDataServer单机支持2000个采集器KingDataCollector。
2.5计算引擎KingCalculation
KingCalculation是与工业库KingHistorian相配套的数据分析处理组件,将生产数据转化为企业所需信息。
KingCalculation的最终目标是辅助企业管理,为企业决策提供依据。
KingCalculation对具有行业特点的计算,支持自定义函数库的方式进行数据统计分析,帮助用户实现各种数据统计和数据分析。
图9为KingCalculation工作过程图。
KingCalculation的基于现场实时、历史数据的统计分析,可以回答用户诸如设备运转统计情况、设备能耗情况、各车间能源消耗对比情况、各园区能源消耗对比情况等多种问题,这些信息都是来源于对设备运行统计计算、设备能源消耗分析、企业能源消耗分析。
图6KingCalculation工作过程图
✍计算引擎KingCalculation可根据实际项目需要,作为可选方案。
2.6预警平台KingA&
E
KingA&
E是与工业库KingHistorian相配套的数据分析处理组件;
是一个面向企业管理和决策人员的可视化事件报警平台;
E能实现基于数据处理的事件报警和安全预警,为企业安全管理部门提供及时、有效的决策支持。
通过KingA&
E,用户可以轻松实现事件预警和事故分析:
事件预警功能可以提醒用户提早采取措施(如设备维护、完善管理制度),避免损失,提高系统运行的安全性;
事故分析功能是基于用户自定义的检测规则,查找事故原因,提高事故甄别的效率。
利用KingA&
E实现的报警事件检测,可以帮助企业及时发现当下在的问题,更快、更有效地做出各种决策,为企业安全生产的顺利进行保驾护航。
✍可实现设备保养、配件更换提醒,KingA&
E通过对历史数据进行分析输出预警信息,实现提醒用户进行设备保养、配件更换;
KingA&
E对于一个报警事件的产生做到见微知著,输出的报警信息可以帮助分析人员及时找出事故原因。
✍预警平台KingA&
E可根据实际项目需要,作为可选方案。
✍本方案中工业数据库KingHistorian(包括KingDataCollector、KingDataServer)、数据展示平台KingGraphic、计算引擎KingCalculation、预警平台KingA&
E为可选产品。
2.7数据展示功能
2.7.1数据展示平台KingScada
我公司数据展示产品KingSCADA是组态式可视化数据展示系统。
KingSCADA支持多种冗余方式,支持双链路冗余、双设备冗余、双机热备,冗余切换时间小于1秒;
支持开放的工业标准通讯协议DDE/NetD、OPC2.0/3.0;
支持丰富的API接口、ODBC/OLE接口、COM、SQL接口支持ActiveX控件。
KingSCADA可在线升级、扩展。
工程开发过程中常会遇到大量同类设备,这些设备本身具有类似的外观、参数、操作等。
在一个复杂的工程中可能会用到上百个这样的设备,为了减少大量的重复工作,KingSCADA可将其做成一个图形模型,再将图形模型进行实例化处理后应用在相应的画面中。
KingSCADA具有完善的数据库接口,能对各种实时历史数据库、关系数据库进行全面访问,其内嵌ocx技术还能对视频监控、GIS等系统进行有效整合,为用户在一个集成融合的视图系统里就能查看到所有相关信息创造可能。
KingSCADA可以连接实时数据库采集的全厂控制系统数据和关系数据库保存的报警数据,帮助用户实现对全局控制系统的综合监测与分析。
KingSCADA将各分系统方方面面,不同部门、不同车间、不同岗位的数据信息整合到统一的应用平台上,是一个面向企业所有人员的可视化操作平台,上至企业最高管理层,下至基层操作员都能在KingSCADA这个统一一致、上下覆盖的平台上进行工作,因此能更好地将企业目标和员工实际行动统一起来,保证企业级操作和营运的最优化。
同时,实时、一致的视图和内容能使更多的人发现和看到问题,并能共同处理这些问题。
相同的分析工具还可以使所有的员工都可以通过“专家的眼睛”来看待和发现问题,从而在全企业范围内构建强壮的故障排除和相互沟通的能力。
✍KingSCADA软件功能完全满足提出的“平台应能支持完全在线方式的规模扩展与升级,能提供API、ODBC、COM、SQL等各类接口,具备断线缓存、冗余、运行状态监控、日志等功能”这一需求。
✍KingSCADA图形模型功能完全满足提出的“能实现将个项目站点画面直接移植到监控中心,减少组态工作量”这一需求。
2.7.2数据展示平台Kinggraphic
KingGraphic为KingHistorian的数据分析展示工具,其除具备与KingScada平台相同的视觉效果外还具备其供独特的历史回放的功能,用户可以在画面上设置其实时间和播放速度,历史回放控件会自动访问KingHistorian数据库,并将这段过程数据按照设置好的播放速度进行播放,用户也可以有播放进度条进行拖拽,以调节播放的进度。
如图5为历史回放功能工具条。
图7历史回放功能工具条
CKingGraphic的历史回放功能能为提供方便、无缝的历史数据回溯方法,可以调出故障时刻前后的历史数据并重新在画面中连续回放出来,给用户带来直观和身临其境的感觉,为用户进行事故追忆提供方便。
2.7.3大画面与无极缩放功能
一个复杂的工艺流程有时很难在一个屏幕大小的画面上显示出来,如果分开为多个画面,则不能体现工艺流程的完整性,而且操作和浏览上也会造成不便。
KingSCADA与KingGraphic支持大画面和导航图,支持画面的最大像素为32000*32000,并通过导航图进行整个画面的浏览。
无极缩放是指无论放大或者缩小,都能清晰地按照显示原有画面,画面不受放大、缩小的影响,不失真。
KingSCADA与KingGraphic具有强大的无极缩放功能,即可细致入微,又可统观整体,无论在开发过程中,还是工程运行时,都能无限的扩展您的可视空间。
CKingSCADA及KingGraphic的大画面与无极缩放功能完全可满足提出的“全中文操作界面,分辨率不低于1920*1080,界面布局合理、美观,画面显示直观,图片、模型可进行无极缩放”这一需求。
2.8多种客户端浏览方式
2.8.1Web发布
为解决企业用户客户端的随意性和升级维护等难题,KingSCADA及KingGraphic除了提供传统的画面浏览器桌面产品外,还提供一个能基于网页浏览器运行的画面浏览器Web插件,借助Internet技术实现客户端零维护。
KingSCADA及KingGraphic的画面浏览器Web插件和KingSCADA及KingGraphic流程图组态文件被统一部署在Web服务器上,客户端除网页浏览器外不需任何其它软件,就能实现画面浏览器Web插件的自动下载、安装、运行和更新,同时KingSCADA及KingGraphic组态文件的自动下载更新和运行则由画面浏览器Web插件全权负责,最小化的成本完成KingSCADA及KingGraphic软件模块和应用的分发。
客户端以控件方式在标准的Web浏览器界面中显示KingSCADA及KingGraphic视图,就可以实现数据的远程(因特网/内联网)的可视化访问,访问过程非常简单,和上网一样,而且远程客户端没有地点限制。
KingSCADA及KingGraphic画面浏览器Web控件将对各种数据源进行访问操作的工作统一交给Web服务器去完成,有效保护了企业数据平台的管理访问权限,同时大大简化了客户端电脑的工作,也避免了大量客户端的重复访问对数据源造成的严重负担和访问滞塞。
WEB发布服务具备Internet发布功能、B/S模式客户端,具备最多300客户端登陆系统并发客户同时存储和检索实时及历史数据。
200客户端并发客户同时检索实时及历史数据可达20000条数据每秒,用户可通过Internet了解各类设备运行信息,包含单台和系统运行状态。
管理人员在客户端可方便地通过IE浏览系统发布的画面,实时了解现场设备的运行信息。
管理人员可通过台式机、笔记本电脑等工具连入互联网,远程登录系统。
2.8.2KSTouch移动客户端(定制)
KingSCADA及KingGraphic移动设备客户端支持iOS和Android系统,可在iphone、ipad,或其他Android掌上电脑上操作。
客户可安装KingSCADA及KingGraphic移动设备客户端软件KSTouch,通过配置IP地址和端口即可实现对各站点的
3、系统功能设计
楼宇SCADA系统解决方案采用计算机、通信、网络、控制及数据处理技术等多项技术为手段,通过将大厦内的空调、冷热源、给排水、照明、电梯、消防等众多分散的设备的运行、安全状况进行统一集中监视、管理和分散控制,以期为客户创造一个舒适、便捷、绿色、高效的工作环境,从而实现楼宇智能化的管理。
本部分内容为我公司各类组态软件在某些行业的实际功能应用。
通过实际应用的工程画面举例展示我公司软件所能使用的相关功能。
3.1项目导航
监控画面具有无极缩放的功能,操作者可以
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