■ 概述
某正極材料廠，兩個生產車間設備的基礎上建立統一的數據采集監控平臺，實現數字化工廠管理、生產基礎數據的收集與管理、生產過程的數字化、可視化、全程的生產過程監控與預警機制、全程的設備管理與預警機制。SCADA項目是整個生產管理平臺的數據核心，在項目實施過程中，建立與現場設備的通訊，并為上層系統提供數據基礎，上層系統系統對數據進行深度分析、挖掘，為智能工廠提供提供決策依據。
· 項目意義和目標
SCADA 系統完成與設備 PLC、DCS、HMI 等的集成，實現生產現場進行實時數據的采集與管理。并對生產設備進行監控，實時顯示各參數指標，包括設備狀態、報警及故障信息、工藝參數等信息。與MES系統通過數據庫、webserver等接口進行數據交互。SCADA為MES系統提供包括實時數據、歷史數據、報警數據的數據內容，并以數據庫的或其他形式進行提供數據內容。
· 項目效果
將各個設備的信息統一存儲、顯示和管理在同一平臺上，并為其他信息系統提供數據訪問接口。重點是要準確、全面地掌握關鍵設備實時運行狀態、報警和故障并作出相應的反應。監控中心應能監控各現場各個設備能夠監控的所有數據，且工藝流程等主要畫面應與現場站點的畫面一致。
監控中心應能在特定權限下對現場設備進行控制，并與上層MES系統無縫對接，接收和發送相關數據信息，配合MES及其他軟件支持系統智能化的管理和指導生產。方便管理人員和現場操作人員實時掌握生產信息進度，報警。能夠及時發現生產過程當中的異常，并發出報警和調整。提高生產設備效率，提高生產資料的有效利用率。降低生產成本。優化工藝流程。
SCADA服務器部署拓補圖
SCADA軟件選用亞控KingSCADA3.7,數據采集方式支持多種形式：PLC數采、DCS數采、智能儀表數采等多種與設備數據采集形式，同時支持以人工錄入數據的方式進行數據采集。
數據采集、存儲可通過簡單配置與工業庫無縫對接。
平臺無數據點數量限制，支持多服務器分布式部署，以滿足業務擴展的需要。
SCADA數據監控平臺及數據采集平臺支持無限點數據采集與監控。支持將整個應用程序分配給多個服務器，可以引用遠程站點的變量到本地使用（顯示、計算等），以提高項目的整體容量并改善系統的性能。
SCADA的網絡結構基于客戶端—服務器模式，運行在基于TCP/IP網絡協議的網上，能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級連網。TCP/IP網絡協議具有在由不同硬件體系結構和操作系統的計算機組成的網絡上進行通信的能力。一臺PC機通過TCP/IP網絡協議可以和多個遠程計算機（即遠程節點）進行通訊。
SCADA將應用程序根據物理設備結構或功能的不同來分配服務器，也可以根據系統需要設立專門的實時數據服務器、歷史數據服務器、報警數據服務器、登錄服務器和校時服務器等。一個工作站站點可以充當多種服務器功能，如實時數據服務器可以被同時指定為報警數據服務器、歷史數據服務器、登錄服務器等。報警數據服務器可以同時作為歷史數據服務器、登錄服務器等。網絡結構如下圖所示：
<圖例>網絡結構圖
SCADA服務器可以按照需要設置為一個或多個，多個SCADA服務器可以按照現場布局需要靈活部署。
SCADA平臺應具備冗余結構，能夠滿足生產對平臺穩定性的需要。
SCADA 提供全面的冗余功能，能夠有效地減少數據丟失的可能，增加了系統的可靠性，方便系統維護。SCADA提供四重意義上的冗余功能，即雙機熱備、雙網絡冗余、雙設備冗余、雙數采冗余。
雙機熱備是指主機和從機通過TCP/IP網絡進行連接，正常情況下主機處于工作狀態，從機處于監視狀態，一旦從機發現主機異常，從機將會在很短的時間內代替主機，完全實現主機的功能。雙機熱備主要是實時數據、報警信息和變量歷史記錄的熱備。主從機都正常工作時,主機從實時數據服務器獲取數據，并產生報警和事件信息。從機通過網絡從主機獲取實時數據和報警信息，而不會從實時數據服務器讀取或自己產生報警信息。主從機都各自記錄變量歷史數據。同時，從機通過網絡監聽主機，從機與主機之間的監聽采取請求與應答的方式，從機以一定的時間間隔（冗余機心跳檢測時間）向主機發出請求，主機應答表示工作正常，主機如果沒有應答，從機將切斷與主機的網絡數據傳輸，轉入活動狀態，改由實時數據服務器獲取數據，并產生報警和事件信息。此后，從機還會定時監聽主機狀態，一旦主機恢復，就將數據備份給主機。只有從機壞掉之后，主機才會從實時數據服務器獲取數據。通過這種方式實現了熱備。其結構示意如下圖所示：
<圖例>雙機熱備示意圖
雙網絡冗余是指兩臺機器間使用兩條網線來實現網絡通訊，當一條網線連接中斷后，系統會自動切換到備用網絡。這要求網絡中的任意站點均安裝兩塊網卡，并分別設置在兩個不同網段內。當主網線路中斷時，網絡通訊自動切換到從網，保證通訊鏈路不中斷，為系統穩定可靠運行提供了保障。系統結構示意如下圖所示（其中粗線表示主網，細線表示從網，A表示主網網卡，B表示從網網卡）：
<圖例>雙網絡冗余示意圖
雙設備冗余是指設備間的冗余，即兩臺相同設備之間的相互冗余。對于比較重要的數據采集系統，用戶可以用兩個完全一樣的設備同時采集數據，并與數采通訊，實現雙設備冗余功能。正常情況下，數采與主設備通訊并采集數據，若主設備通訊出現故障，則數采會自動切換到從設備，繼續完成采集工作，即使主設備恢復了，數采也繼續跟從設備通訊，這種方式是一種相對的冗余方式。
雙數采冗余是指主數采和從數采直接或者通過OPC方式對設備進行數據采集，它是數據采集軟件上的一種備份處理機制，增強數據采集的安全性。正常情況下主數采處于工作狀態，從數采處于監視狀態，一旦從數采發現主數采異常，從數采將會在很短的時間內代替主數采采集數據，完全實現主數采的功能，即使主數采恢復了，從數采也繼續完成采集工作，這種方式是一種相對的冗余方式。
1、針對某正極鋰電材料車間，能夠獨立部署高效的生產過程工業數據庫平臺，滿足車間能夠獨立生產運營的需要，避免車間對集團中心服務器數據庫平臺的網絡訪問依賴過大從而產生因網絡風險導致的生產停工的風險。
工業時序庫支持數據的提取，并可換為高性能的時間序列標記歷史記錄。
工業時序庫是真正的分布式客戶機/服務器體系結構，可以跨越所有支持TCP/IP的網絡：
提供良好的網絡連通能力和分布式功能，支持多客戶端－多服務器體系，允許在一個應用中存在多個實時數據庫系統，允許一個客戶端同時訪問多個數據庫服務器；支持在服務器之間交換和共享數據；
支持多數據服務器的對等體系結構和層次體系結構；
客戶端的應用程序接口從局域網或廣域網的任何一處訪問系統數據時都是透明的，這些程序可以駐留在終端用戶的PC或其他工作站上；
支持多客戶端并發存儲和訪問實時、歷史數據；
2、工業過程大數據的管理應支持壓縮傳輸和斷點續傳，有效保證數據完整性和以最小數據流完成數據傳輸，同時能滿足采集數據的速度及點數要求，一般要求為“秒”級，數據采集要具有時間戳和質量戳。
工業時序庫每秒可存儲（插入）超過300,000個輸入值，單點檢索每秒查詢多達300,000條記錄；并發檢索每秒查詢多達30,000條記錄，單臺服務器可最多存儲1,000,000個數據點的歷史數據，支持最多256個并發客戶同時存儲和檢索實時及歷史數據。變量存儲頻率支持毫秒級存儲。支持變量內容完全存儲，包括數據的類型、數據值、時間戳、質量戳以及數據版本等信息。
工業時序庫采集器采集數采服務或OPC服務器的數據保存到工業庫中，支持斷點續傳與壓縮傳輸，具有強大緩沖數據能力。
3、數據的存儲應具備在線壓縮特性，要滿足磁盤空間占用低的需要。
工業時序庫高效的數據壓縮算法實現了存儲空間和數據精度之間的最佳平衡，在保證用戶指定的數據精度的條件小，能夠極大的減小存儲數據所需的磁盤空間；同時，高效的還原算法也最大限度的保證了數據的壓縮和還原幾乎不影響系統的性能；支持精細到變量點的壓縮配置，可單獨針對每一個標簽點的進行壓縮方法和壓縮參數的配置。
SCADA平臺具備2D/3D監控畫面組態能力，可在監控畫面中監控生產流程，實現泵、閥、設備的動態展示以及高低液面和管道流動。
SCADA平臺豐富的儀表/對象庫，支撐用戶通過豐富的圖表進行展示，顯示實時和歷史數據，并對所有數據進行跟蹤、顯示、分析。
平臺能夠對工廠通用性的的圖形和數據進行模型化管理，建立圖形模型和數據模型，方便快速的開發維護和一鍵式批量維護。
SCADA創造性地提出了采集模型、數據模型和圖形模型三種不同的模型概念。將傳統簡單工程元素的復用提高到了功能模塊復用的高度，開發人員通過簡單的拖-放、文本框輸入等操作后，就可以實現新工程的開發。
圖形模式是帶有動畫和邏輯運算和調度的圖形組合。圖形模型擁有自己的邏輯腳本和圖形動畫。
數據模型是帶有邏輯運算和調度的數據組合。數據模型擁有自己的標簽變量和邏輯腳本。
采集模型與數據模型類似，若項目中有多個相同的驅動設備并且設備下的變量相同，我們可以將此設備建為采集模型，其他相同的設備及變量均可通過實例化采集模型來創建，從而大大減少組態設備與變量的時間。
用戶可通過Scada的報表控件，創建動態豐富的報表。報表數據包含報警信息、生產管理信息、設備OEE信息、品質報告、SPC分析報告、項目介紹報告以及Scada運行信息報告。
Scada報表可與多種數據源進行數據交互，包括實時數據、關系庫數據、工業實時數據庫數據等其他數據源數據。將數據源的數據整合在一起，并可通過查詢工具查詢過程歷史數據和關系庫數據。
1、平臺能夠具備實時的生產報警與預警功能，具備異常發生時的實時應急響應機制。
SCADA具有良好的報警系統，能夠對實時、歷史的報警和事件進行顯示、存儲、查詢等操作，并能夠及時通知操作人員，幫助您快速進行故障監視和決策制定。
SCADA對已發生的報警，可進行激活和確認。在確認操作中，確認的人員、操作、步驟、時間將被自動記錄，以便于報警追溯。
用戶可通過SCADA報警庫方便的進行報警統計，統計檢索方式簡單靈活，統計數據包括但不限于：單位時間發生報警事件數量、報警發生頻率、報警抖動范圍、報警峰值次數等。
SCADA提供API接口，允許外部程序對報警數據進行訪問，使報警系統能夠與其他信息系統緊密結合。
良好設計的展示窗口，使您能夠通過同一窗口同時監視實時、歷史報警，并能夠進行報警過濾和查詢。完全基于SQL的查詢語句使報警信息查詢趨向于標準化。
2、在工業控制系統中，當現場的數據超出正常范圍時，系統應以報警的方式將其通知相關工作人員，工作人員接收到報警信息后會對報警做出相應的處理，SCADA提供了強大的報警實時響應機制：語音報警、報警轉發功能（支持E-mail、短信等轉發），并可安排報表通過打印。
3、SCADA報警屬性可進行配置，包括是否報警、報警限值設置、報警延時、報警死區、報警時間等，這些屬性的值可以動態分配和自定義，用戶可根據用戶權限、自定義標記、日程時間等進行報警查詢。如下圖：
4、SCADA報警可提供靈活的文件配置接口界面，將報警文件（包含不同類型的數據報警以及報警事件）存儲到不同數據庫，并可對存儲方式（單表、多表）、存儲文件緩存池等進行設置。
5、 SCADA報警支持報警點的報警等級定義和報警等級自動升級，對于生產過程中需要重點監控的數據點（例如關鍵工藝參數：溫度、壓力、轉速等），可提前設定為高等級報警，一旦發生報警后，可以以最高優先級進行報警提示；對于并非核心數據，但發生異常后，需要在規定時間內做出響應確認的數據，可通過系統設置為報警等級自動升級，系統可根據報警持續的時長進行報警等級自動升級，以提醒相關人員盡快確認異常情況。
6、 系統提供了高級的報警響應推送機制，系統可根據報警等級、持續時間、異常類型，對報警進行分內容、分方式、分對象的報警推送，以達到報警信息的針對化、明確化的推送，以便用戶做出最及時、最正確的異常響應。
· 用戶管理功能
擁有系統管理權限人員可以對其他用戶進行新增，修改等畫面操作權限的分配。
