CN104965917B - 工业用实时数据库接口方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业用实时数据库接口方法，属于无线网络监测技术领域，它包含实时数据库与DCS接口的OPC技术、实现接口的方法、实时数据库的OPC配置、PI‑API的接口设计、PI‑SDK的接口设计；它通过优化软件实时调整工艺参数，保障过程的最优运行；对影响产量及质量的关键过程参数进行监控；通过软测量等软件对产品的质量数据和利润进行在线分析，及早发现产品问题，提高产品产量及质量，提高经济效益。实时数据库作为连接生产过程系统与企业综合自动化系统的桥梁，在实时控制和管理控制一体化上发挥着重要的作用，为企业综合自动化系统的开发与应用提供了一个理想的平台，使企业的信息化系统能够实时、高效的运行。

Description

工业用实时数据库接口方法

技术领域

本发明涉及无线网络监测技术领域，具体涉及一种工业用实时数据库接口方法。

背景技术

自从集散控制系统(DCS)/出现以来，工业自动控制领域全面推广集散控制系统。由于现场的控制系统(DCS/PLC/FCS)以及各种智能仪器设备通常出自不同的厂商，设备相互问的通信非常复杂，应用程序开发商和计算机硬件厂家需要为不同的设备编写大量的I/O驱动程序，同样的设备需要针对不同的应用软件分别编写驱动程序才能被各个应用软件使用，软件复用程度低；现场设备和实时数据库之间数据的互操作性差、通信不稳定；不同厂商以及不同设备的驱动程序的接口不一致，应用程序需要为不同的设备驱动程序开发相应的接口，这导致了应用程序随新设备类型的加入而结构急剧复杂化，不便于软件功能的扩展和程序的维护。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种使企业的信息化系统能够实时、高效运行的工业用实时数据库接口方法。

本发明的工业用实时数据库接口方法，它包含实时数据库与DCS接口的OPC技术、实现接口的方法、实时数据库的OPC配置、PI-API的接口设计、PI-SDK的接口设计；

所述的PI-API的接口设计包含以下步骤：

1、设置服务器的函数；

2、用户登录函数，UserName是用户名，Password是密码，支持空密码。登录后可以获得对数据的检索权限和修改权限；

3、断开与Server之间的连接，如果不断开，就可以影响其它用户的数据检索；

4、查询点的ID；在PI—API中，所有对点的操作都是基于ID进行的；

5、查询点的类型；在PI中，点的类型有intl6，int32，float32，float64，string，digital，前五个分别对应于C中的int，long，foat，double，char数组，digital是单独的类型；

6、查询一个整型值；

7、查询一个实型值；

8、查询多个整型值；

9、查询多个实型值；

10、向数据库中写入一个整型值；

11、向数据库中写入一个实型值；

12、向数据库中写入一组整型值；

13、向数据库写入一组实型值。

所述的0PC技术的技术规范定义一组接口规范，包括0PC自动化接口(AutomationInterface)和客户化接口(CustomInterface)两个部分，在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的接口规则，只要遵循这套规则，数据交换对两者来说都是透明的，硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。OPC大大改进了过程控制系统的开放性和互操作性，符合OPC规范的软、硬件已被广泛的应用，0PC已经成为工业控制领域数据交互的事实标准。

所述的实现接口的方法主要通过OPC的方法来实现；实时数据库通过OPCClient软件连接到DCS的OPC Server，通过OPC Client的配置DCS将数据传递到实时数据库Server，实现数据交换；实时数据库与应用程序进行数据交换的方法主要有：利用数据库提供的API接口函数开发能被应用程序直接调用的接口程序；利用实时数据库的可视化对象SDK，引用实时数据库的服务器、点、值对象开发接口程序，并可以由此开发数据库的管理软件；参照OPC的方法，按照OPC的方式访问支持OPC的实时数据库。

PI提供了PI.OPCINT作为OPCClient软件用于OPC数据交换，配置的步骤如下：在服务器中增加接口机的IP，在服务器上各点配置OPC位号，在接口机上安装PI—API软件与OPCClient软件，增加服务器的IP和机器名，配置接口机连接到TPS的OPCServer接口文件。

所述的PI-SDK的接口设计包含以下步骤：

(1)连接数据库；

(2)断开连接；

(3)在已经连接的Server中，检索到strName的点，返回该点的snapshot的值；

(4)取得某点在输入时刻的值；

(5)取得某点在输入间隔内的所有值；

(6)向Server插入某点在输入时刻的新值；

(7)删除某点在输入时刻的值；

(8)查询多个点在输入时刻的值；

(9)向Server写入多个点在输入时刻的值；

(10)增加新点；

(11)删除点；

(12)重命名点：

(13)改变点的属性：

本发明的实时数据库系统为先进控制和实时优化技术提供了一个数据平台。实时数据库实时采集过程数据，监控系统运行状态，保障生产的平稳运行；保存历史数据，反应生产过程的规律；通过优化软件实时调整工艺参数，保障过程的最优运行；对影响产量及质量的关键过程参数进行监控；通过软测量软件对产品的质量数据和利润进行在线分析，及早发现产品问题，提高产品产量及质量，提高经济效益。实时数据库作为连接生产过程系统与企业综合自动化系统的桥梁，在实时控制和管理控制一体化上发挥着重要的作用，为企业综合自动化系统的开发与应用提供了一个理想的平台，使企业的信息化系统能够实时、高效的运行。

具体实施方式

本具体实施方式采用以下技术方案：它包含实时数据库与DCS接口的OPC技术、实现接口的方法、实时数据库的OPC配置、PI-API的接口设计、PI-SDK的接口设计；

所述的OPC是一个与厂商无关的软件数据交换标准接口和规程，利用微软公司的COM/DCOM组件对象技术，为工业控制领域提供了一种标准的c/s数据访问机制，实现了一套标准的COM接口，即OPC接口。任何一个0PC客户都可以连接到由一个或多个供应商提供的0PC服务器上。只要工业自动化软件符合OPC规范，它不需要做任何修改就能一致地访问所有的0PC服务器实现的硬件驱动程序。0PC技术规范定义一组接口规范，包括0PC自动化接口(AutomationInterface)和客户化接口(CustomInterface)两个部分，在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的接口规则，只要遵循这套规则，数据交换对两者来说都是透明的，硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。OPC大大改进了过程控制系统的开放性和互操作性，符合OPC规范的软、硬件已被广泛的应用，0PC已经成为工业控制领域数据交互的事实标准。

所述的实现接口的方法主要通过OPC的方法来实现。实时数据库通过OPCClient软件连接到DCS的OPC Server，通过OPC Client的配置DCS将数据传递到实时数据库Server，实现数据交换。实时数据库与应用程序进行数据交换的方法主要有：利用数据库提供的API接口函数开发能被应用程序直接调用的接口程序；利用实时数据库的可视化对象SDK，引用实时数据库的服务器、点、值对象开发接口程序，并可以由此开发数据库的管理软件；参照OPC的方法，按照OPC的方式访问支持OPC的实时数据库。

实时数据库的OPC配置中DCS系统与实时数据库之间通过OPC方式进行数据交换。项目中DCS系统是HoneywellTPS系统，TPS通过接口机连接到PI Server。接口机上安装Honeywell公司的LCNP4卡与DCS相连，另一块以太网卡与PI相连。接口机实现了DCS与PI的连接，通过接口机上OPC的配置就可以把HoneywellTPS控制系统的相应数据采集到PI系统中。

PI提供了PI.OPCINT作为OPCClient软件用于OPC数据交换，配置的步骤如下：在服务器中增加接口机的IP，在服务器上各点配置OPC位号，在接口机上安装PI—API软件与OPCClient软件，增加服务器的IP和机器名，配置接口机连接到TPS的OPCServer接口文件。

所述的PI-API的接口设计包含以下步骤：

1、设置服务器的函数，ServerName是服务器的名称，当存在多个服务器时，本函数可以选择连接到那个服务器，当服务器设置成功时，返回0并提示设置成功，否则返回1，并且提示失败的原因(系统错误或者服务器名称错误或者连接错误)。

2、用户登录函数，UserName是用户名，Password是密码，支持空密码，登录后可以获得对数据的检索权限和修改权限，当登录成功时返回0并提示该用户的权限(读写或者只读)，失败时返回—l并提示失败的原因(系统错误或者用户名称或者密码错误或者连接有问题)。

3、断开与Server之间的连接，如果不断开，就可以影响其它用户的数据检索；当断开成功时，返回0并提示断开成功信息，否则返回—l并提示失败的原因(如系统错误)。

4、查询点的ID，ID是一个点的最重要的属性，在PI—API中，所有对点的操作都是基于ID进行的，所以本函数是以下所有函数的基础；PointName是查询的点的名称，当查询成功时返回该点的ID值，ID是>＝l的整数，当查询失败时，返回—1并提示失败的原因(系统错误或者该点不存在或者网络连接有问题)。

5、查询点的类型，在PI中，点的类型有intl6，int32，float32，float64，string，digital，前五个分别对应于C中的int，long，foat，double，char数组，digital是单独的类型，类似枚举类型，在对点进行检索时必须先知道该点的类型，才能存取该数值；PointName是查询点的名称；接口函数中，intl6与int32均被存储为long型，float32与float64均被存储为double类型。当查询成功时返回点的类型，0表示long或者string型，l表示double型，2表示digital型，否则返回—l并提示失败的原因(系统错误或者该点不存在)。

6、查询一个整型值，PointName是查询点的名称，Value是整型变量的地址指针，用于返回数据，在使用该函数前需先确定点的类型，查询成功时返回0并在Value中存储整型值，否则返回—1并提示失败的原因(点不存在或者系统错误)。

7、查询一个实型值，PointName是查询点的名称，Value是实型变量的地址指针，用于返回数据，在使用该函数前需先确定点的类型，查询成功时返回0并在Value中存储实型值，否则返回—l并提示失败的原因(点不存在或者系统错误)。

8、查询多个整型值，PointName是查询点的名称数组，数组的每一个元素都是一个点名字符串的指针，Value是整型变量的地址数组，用于返回数据；在使用该函数前需先确定点的类型，查询成功时返回0并依次在Value数组中存储每一个整型值，否则返回—1并提示失败的原因(点不存在或者系统错误)，当其中一个点检索失败并不影响其它点的查询。

9、查询多个实型值，PointName是查询点的名称数组，数组的每一个元素都是一个点名字符串的指针，Value是实型变量的地址数组，用于返回数据，其它设置和返回值类似GetLongS。

10、向数据库中写入一个整型值，PointName是查询点的名称，Value是整型变量，存放了该点的数值，写入数据库中数值时，时间将默认为当前时间；写入成功时返回0，否则返回—l并提示失败的原因(系统错误，点不存在，没有写权限等)。

11、向数据库中写入一个实型值，PointName是查询点的名称，Value是实型变量，存放了该点的数值，写入数据库中数值时，时间将默认为当前时间，写入成功时返回0，否则返回—1并提示失败的原因(系统错误，点不存在，没有写权限等)。

12、向数据库中写入一组整型值，PointName是查询点的名称数组，数组的每一个元素都是一个点名字符串的指针，Value是实型变量数组的首地址，数组按照与点名相对应的顺序存放了该组一系列点的数值，写入数据库中数值时，时间将默认为当前时间；写入成功时返回0，否则返回—1并提示失败的原因(系统错误点不存在，没有写权限，点是保存点等)，当其中一个点检索失败并不影响其它点的查询。

13、向数据库写入一组实型值，PointName是查询点的名称数组，数组的每一个元素都是一个字符串的指针，Value是实型变量数组的首地址。其它属性与返回类似PutLongS。

所述的PI-SDK的接口设计包含以下步骤：

(1)连接数据库Connect(NameAsString)As Long

此函数连接至Name所表示的Server，并提供对其他函数的支持，必须在其它所有函数之前调用，如果连接成功则返回0，否则(如数据库不能连接，未启动，用户名错误，server已经连接等)，则做出错误提示并返回—1。

(2)断开连接Disconnect(Name asString)As Long

此函数断开Name所表示的数据库的连接，在程序退出之前必须调用该函数，否则会发生未经连接便已改变数据库或者连接失败等错误，给接口程序带来影响；数据查询更新函数：与API不同，由于SDK的数值直接取自PlValue对象的Data，返回值直接为String类型，进一步的类型转换由调用程序完成；同时，由于面向对象界面的易操作性，增加了删除数据和修改数据函数。

(3)RecValue(strName AsString)As String

在已经连接的Server中，检索到strName的点，返回该点的snapshot的值，返回值为string类型，与API不同，SDK直接将数值存为字符串类型，由应用程序进行相应的类型切换，当遇到问题(如点不存在)时，则返回Nothing。

(4)取得某点在输入时刻的值

在已经连接的Server中检索到strName的点，查询到该点在strTime时刻的值，RetrType是查询类型，可选，默认为自动方式，返回值为String类型，当遇到问题(如点不存在或者时间无效)时，则返回Nothing。

(5)取得某点在输入间隔内的所有值

在已经连接的Server中检索到strName的点，查询到该点在startTime与endTime之间的值，BoudType是边界数值处理类型，可选，默认为自动方式；返回值为PlValues类型，当遇到问题(如点不存在，或者时间无效)时，则返回Nothing。

(6)向Server插入某点在输入时刻的新值

在已经连接的Server中检索到strName的点，向历史库中插入该点在strTime时刻的值，SameType是相同时刻的数值处理类型，可选，默认为替换原先数值的方式，成功插入则返回值为0，当遇到问题(如点不存在，或者时间无效)时，则返回—l。

(7)删除某点在输入时刻的值

在已经连接的Server中检索到s打Name的点，向历史库删除该点在strTime时刻的值，SameType是相同时刻的数值处理类型，可选，默认为删除该时刻的所有的值，成功删除则返回值为0，当遇到问题(如点不存在，或者时间无效，或者该时刻没有数值)时，则返回—1。

(8)查询多个点在输入时刻的值

(9)向Server写入多个点在输入时刻的值

(10)增加新点

在已经连接的Server中增加名为Name，类型为Type，附加属性为Attr的点，函数自带了类型解读功能，能够将字符串类型的Type解析成PI认可的点类型，如果增加新点正确则返回l，当遇到Point已存在或者类型错误等问题时不能增加时，则提示错误并返回值0。

(11)删除点：在已经连接的Server中删除名为Name点，如果删除正确则返回0，当遇到点不存在，点不可删除等问题不能增加时，则提示错误并返回值—1。

(12)重命名点：

在已经连接的Server中对点名为strOldName的点进行重命名，重命名为strNewName，如果能够成功重命名则返回0，当遇到点不存在或者名称不符合要求等问题时，返回—1。

(13)改变点的属性：

本具体实施方式的实时数据库系统为先进控制和实时优化技术提供了一个数据平台，实时数据库实时采集过程数据，监控系统运行状态，保障生产的平稳运行；保存历史数据，反应生产过程的规律；通过优化软件实时调整工艺参数，保障过程的最优运行；对影响产量及质量的关键过程参数进行监控；通过软测量软件对产品的质量数据和利润进行在线分析，及早发现产品问题，提高产品产量及质量，提高经济效益；实时数据库作为连接生产过程系统与企业综合自动化系统的桥梁，在实时控制和管理控制一体化上发挥着重要的作用，为企业综合自动化系统的开发与应用提供了一个理想的平台，使企业的信息化系统能够实时、高效的运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.工业用实时数据库接口方法，其特征在于它包含实时数据库与DCS接口的OPC技术、实现接口的方法、实时数据库的OPC配置、PI-API的接口设计、PI-SDK的接口设计，

所述的PI-API的接口设计包含以下步骤：

(1)、设置服务器的函数；

(2)、用户登录函数，UserName是用户名，Password是密码，支持空密码；登录后可以获得对数据的检索权限和修改权限；

(3)、断开与Server之间的连接，如果不断开，就可以影响其它用户的数据检索；

(4)、查询点的ID；在PI—API中，所有对点的操作都是基于ID进行的；

(5)、查询点的类型；在PI中，点的类型有intl6，int32，float32，float64，string，digital，前五个分别对应于C中的int，long，foat，double，char数组，digital是单独的类型；

(6)、查询一个整型值；

(7)、查询一个实型值；

(8)、查询多个整型值；

(9)、查询多个实型值；

(10)、向数据库中写入一个整型值；

(11)、向数据库中写入一个实型值；

(12)、向数据库中写入一组整型值；

(13)、向数据库写入一组实型值。

2.根据权利要求1所述的工业用实时数据库接口方法，其特征在于所述的OPC技术的技术规范定义一组接口规范，包括OPC自动化接口(AutomationInterface)和客户化接口(CustomInterface)两个部分，在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的接口规则，只要遵循这套规则，数据交换对两者来说都是透明的，硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程；OPC大大改进了过程控制系统的开放性和互操作性，符合OPC规范的软、硬件已被广泛的应用，OPC已经成为工业控制领域数据交互的事实标准。

3.根据权利要求1所述的工业用实时数据库接口方法，其特征在于所述的实现接口的方法主要通过OPC的方法来实现；实时数据库通过OPCClient软件连接到DCS的OPC Server，通过OPC Client的配置DCS将数据传递到实时数据库Server，实现数据交换；实时数据库与应用程序进行数据交换的方法主要有：利用数据库提供的API接口函数开发能被应用程序直接调用的接口程序；利用实时数据库的可视化对象SDK，引用实时数据库的服务器、点、值对象开发接口程序，并可以由此开发数据库的管理软件；参照OPC的方法，按照OPC的方式访问支持OPC的实时数据库。

4.根据权利要求1所述的工业用实时数据库接口方法，其特征在于它通过优化软件实时调整工艺参数，保障过程的最优运行；对影响产量及质量的关键过程参数进行监控；通过软测量软件对产品的质量数据和利润进行在线分析，及早发现产品问题。