CN109901830B - 一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统，用于web的生产监控系统，解决scada系统与设备之间的强连接关系。将采集层与监控层分离，开发可配置的设备控件，控件可以按照设备名称，监控信号手动配置，避免程序的修改，同时集成scada系统的设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控功能，各模块的使用通过配置实现，易于增加或者移除。

Description

一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统

技术领域

本发明涉及一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统。

背景技术

现代的生产制造企业正逐步向智能工厂的模式发展，融合信息技术、先进制造技术、自动化技术与人工智能来实现生产的全面追踪，监控设备的运行状态，采集生产数据进行分析以优化制造活动。其中scada系统作为企业最通用的监控采集系统,是企业信息化的基础，它与设备直接连接，是其它系统的数据来源。Scada系统帮助企业实时了解每个工站加工情况，易于全面分析整个生产活动。

随着应用行业的增多，现有scada系统在使用时暴露的问题逐渐体现，尤其是与设备接口信号之间的联系尤为密切，信号的改变一定需要系统程序的修改或者增加，造成相同类型的项目由于信号接口的不同而花费时间做基础开发。从多个方面分析现有软件存在的问题及未突破点基本如下：

(1)对硬件需求较大：制造企业原有的scada需要配置客户机安装在设备旁进行单台设备的生产监控，硬件部署复杂，不易于移植；

(2)系统可配置性较低：系统与设备的接口信号发生改变，或者增加设备监控时，系统需要修改大量代码实现功能；

(3)客户使用体验较差：C/S架构开发的监控页面工业化风格强烈，对于非开发人员使用不直观，不能很好的了解生产实际；

(4)实时监控性体现不足：原先的scada系统兼具采集与监控，既要与设备实时通讯，又要将命令传递监控层显示，实时性不能保证。

(5)系统开发代码冗余：系统功能较多时，每个模块及里面的控件都需要设置唯一id与设备绑定，重复性的控件定义造成代码冗余。当设备id改变时，代码修改量较大，准确性不易保证。

发明内容

为了解决scada系统与设备之间的强连接关系，本发明提出一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统，用于web的生产监控系统。将采集层与监控层分离，开发可配置的设备控件，控件可以按照设备名称，监控信号手动配置，避免程序的修改，同时集成scada系统的设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控功能，各模块的使用通过配置实现，易于增加或者移除。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于scada系统开发的信号配置方法，包括：

步骤1：绘制车间布局，scada系统模拟车间布局建立监控界面，实现与车间同步的监控，初步建立web端scada监控画面；

步骤2：在配置文件中添加与设备的接口信号，按照信号名称与信号id一对一的方式添加，每个信号id值唯一，之后手动配置的控件标识中自动添加相应id；

步骤3：添加设备控件，根据车间设备实际布局将控件拖拽到监控界面指定位置，配置其相关属性，设备控件包括：设备编号、通讯状态、有无工件；

步骤4：配置控件功能模块，功能模块根据需要配置，功能模块可包括设备信息、运行状态监控、产量监控、报警监控功能一种或多种；

步骤5：采集层与监控层根据协议进行信息交互，采集层配置文件中也包含步骤2中的信号名称与id一一对应信息，适用于所有连接设备；

当监控到设备状态改变时，将设备编号、信号id、信号状态发送给监控层，监控层对协议进行解析，首先根据设备编号确定控件，然后获得信号id与信号状态调用控件事件，控件显示变化后的属性结果，来模拟设备的状态变化。

本发明提出一种用于scada系统的信号配置方法。Scada系统的生产监控其实是对设备每个生产状态的实时反映，而对于设备和上位系统来说，每个设备状态就是一个接口信号，将每个接口信号做到动态配置即实现了scada系统开发的可配置性，提高了系统的可移植性。因此优化scada系统架构，应用信号配置方法建立标准的scada系统方便项目上线。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，设备控件属性包括：设备名称、控件方向、控件位置、基本信号、特殊信号中的一种或多种。

作为优选的方案，步骤3具体为，将scada系统切换到“开发模式”下，选择“增加设备”，添加一组设备控件，输入设备编号，设备位置，拖动到指定布局位置即可完成添加；

当所有设备配置完成后，将scada系统切换到“使用模式”下，各控件不可修改，只能使用。

一种用于scada系统开发的信号配置系统，包括：

采集层，采集层集中设备通讯与数据采集，部署在总服务器上完成对所有设备的采集；

监控层，监控层与采集层互相独立，且监控层采用web方式开发，运用用于scada系统开发的信号配置方法将业务绑定在标准控件中，以配置实现功能。

作为优选的方案，采集层与监控层之间存在关联配置，采集层所有信号根据名称与id一对一的方式建立一一对应关系，保存在配置文件中；监控层根据用户需求在配置文件中配置需要用到的信号，之后程序中所有涉及信号的内容全部以id作为索引匹配对应信号，内部调取信号属性达到指令结果。

作为优选的方案，控件支持设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控中一种或多种功能的使用，可手动配置功能是否启用。

作为优选的方案，用于scada系统开发的信号配置系统包括“开发模式”和“使用模式”；

在“开发模式”下启用用于scada系统开发的信号配置方法，可手动增加、修改控件布局与控件属性；

在“使用模式”下关闭用于scada系统开发的信号配置方法，控件属性不可调整。

作为优选的方案，采集层与监控层之间的协议标准化，采集层监控设备状态变化，按照设备编号、信号id与信号状态的格式发送给监控层，监控层解析协议，触发控件显示设备状态变化。

本发明还提出了一种用于scada系统开发的信号配置系统，其为一种基于B/S架构开发，信号可配置的scada系统，系统划分采集层和监控层，实现完全仿真车间实际，监控显示车间生产各环节及整体加工状态。信号配置方法主要体现在监控层，采集层按照信号定义输出指令。监控层采用JavaScript与viewport开发一种标准控件用于表现每台设备，控件属性包括设备名称、设备基本信号、设备特殊信号，每个信号定义属性参数。当采集层收到设备状态变化时，发出协议命令，监控层解析命令发送给目标控件，控件按照属性定义，动态显示设备运行状态，完成scada系统的功能展示。系统支持拖拽的方式对控件增加、修改与删除，即不进行程序开发，手动配置来完成scada系统的建模与功能实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的信号配置控件的示意图；

图2为本发明实施例提供的控件功能模块例图；

图3为本发明实施例提供的协议信号通讯流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统的其中一些实施例中，

一种用于scada系统开发的信号配置方法，包括：

步骤1：绘制车间布局，scada系统模拟车间布局建立监控界面，实现与车间同步的监控，初步建立web端scada监控画面；

步骤2：在配置文件中添加与设备的接口信号，按照信号名称与信号id一对一的方式添加，每个信号id值唯一，之后手动配置的控件标识中自动添加相应id；

步骤3：添加设备控件，根据车间设备实际布局将控件拖拽到监控界面指定位置，配置其相关属性，设备控件包括：设备编号、通讯状态、有无工件，如图1所示；

步骤4：配置控件功能模块，功能模块根据需要配置，功能模块可包括设备信息、运行状态监控、产量监控、报警监控功能一种或多种；

步骤5：采集层与监控层根据协议进行信息交互，如图3所示，采集层配置文件中也包含步骤2中的信号名称与id一一对应信息，适用于所有连接设备；

当监控到设备状态改变时，将设备编号、信号id、信号状态发送给监控层，监控层对协议进行解析，首先根据设备编号确定控件，然后获得信号id与信号状态调用控件事件，控件显示变化后的属性结果，来模拟设备的状态变化。

在步骤1中，可通过canvas控件绘制车间布局，为了实现与车间同步的监控，scada首先要模拟车间布局建立监控界面，系统自带控件库，包括线体、转台、机器人、桁架等，开发者通过组合各控件搭建监视画面，初步建立web端scada监控画面。

如图2所示，图2为步骤4所描述的一个设备功能模块配置完成的例子。在运行状态监控模块，模块添加后默认加载配置文件中所有信号，控件名称按照”status_id”的格式自动生成。

本发明提出一种用于scada系统的信号配置方法。Scada系统的生产监控其实是对设备每个生产状态的实时反映，而对于设备和上位系统来说，每个设备状态就是一个接口信号，将每个接口信号做到动态配置即实现了scada系统开发的可配置性，提高了系统的可移植性。因此优化scada系统架构，应用信号配置方法建立标准的scada系统方便项目上线。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，设备控件属性包括：设备名称、控件方向、控件位置、基本信号、特殊信号中的一种或多种。

设备名称：控件的唯一索引，用于定位控件；

控件方向：控件布局时，考虑控件在整体页面的合理性，支持四个方向的翻转；

控件位置：模拟设备在车间的位置，参数值是每个控件相对起点的偏移；

基本信号：设备生产的基本信号包括通讯是否正常、是否有工件、是否设备报警；

特殊信号：根据设备类型和用户需求的不同，配置其它信号属性。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤3具体为，将scada系统切换到“开发模式”下，选择“增加设备”，添加一组设备控件，输入设备编号，设备位置，拖动到指定布局位置即可完成添加；

当所有设备配置完成后，将scada系统切换到“使用模式”下，各控件不可修改，只能使用。

其中，控件在“开发模式”下，支持修改、删除、复制重命名。

一种用于scada系统开发的信号配置系统，包括：

采集层，采集层集中设备通讯与数据采集，部署在总服务器上完成对所有设备的采集；

监控层，监控层与采集层互相独立，且监控层采用web方式开发，运用用于scada系统开发的信号配置方法将业务绑定在标准控件中，以配置实现功能。

采集层与监控层独立，系统划分功能开发各自独立的程序，摆脱单台设备监控的弊端。采集层集中设备通讯与数据采集，部署在总服务器上完成对所有设备的采集，提高与设备响应的速率。监控层采用web方式开发，运用信号配置方法将业务绑定在标准控件中，以配置实现功能而非代码，提高动态同步生产实际。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，采集层与监控层之间存在关联配置，采集层所有信号根据名称与id一对一的方式建立一一对应关系，保存在配置文件中；监控层根据用户需求在配置文件中配置需要用到的信号，之后程序中所有涉及信号的内容全部以id作为索引匹配对应信号，内部调取信号属性达到指令结果。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，控件支持设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控中一种或多种功能的使用，可手动配置功能是否启用。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，用于scada系统开发的信号配置系统包括“开发模式”和“使用模式”；

在“开发模式”下启用用于scada系统开发的信号配置方法，可手动增加、修改控件布局与控件属性；

在“使用模式”下关闭用于scada系统开发的信号配置方法，控件属性不可调整。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，采集层与监控层之间的协议标准化，采集层监控设备状态变化，按照设备编号、信号id与信号状态的格式发送给监控层，监控层解析协议，触发控件显示设备状态变化。

本发明还提出了一种用于scada系统开发的信号配置系统，其为一种基于B/S架构开发，信号可配置的scada系统，系统划分采集层和监控层，实现完全仿真车间实际，监控显示车间生产各环节及整体加工状态。信号配置方法主要体现在监控层，采集层按照信号定义输出指令。监控层采用JavaScript与viewport开发一种标准控件用于表现每台设备，控件属性包括设备名称、设备基本信号、设备特殊信号，每个信号定义属性参数。当采集层收到设备状态变化时，发出协议命令，监控层解析命令发送给目标控件，控件按照属性定义，动态显示设备运行状态，完成scada系统的功能展示。系统支持拖拽的方式对控件增加、修改与删除，即不进行程序开发，手动配置来完成scada系统的建模与功能实现。

由于客户对监控系统性能和软件实现效果的要求提高，软件开发的趋势由原来基于客户端开发的scada系统转型为web端开发，将设备数据采集与监控分离，各自不存在干扰，解决系统对服务器和客户机的依赖，同时监控层的UI设计更丰富，提供客户使用更加图形化和动态化，web端开发对于远程数据信息的传输和基础共享有了更好的解决，实现了综合性的自动化全面发展。

因此系统架构向web转型，这样提供了更方便的条件来建立一套标准的信号配置方法，用于解决设备类型或者用户需求改变时，scada系统的二次开发时间较长问题，同时集成现有系统的需求，开发标准控件，提高系统配置性与性能，以便于项目的应用实施。

为了解决scada系统与设备之间的强连接关系，本发明提出一种用于scada系统开发的信号配置方法与系统，用于web的生产监控系统。将采集层与监控层分离，开发可配置的设备控件，控件可以按照设备名称，监控信号手动配置，避免程序的修改，同时集成scada系统的设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控功能，各模块的使用通过配置实现，易于增加或者移除。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于scada系统开发的信号配置方法，其特征在于，包括：

步骤1：绘制车间布局，scada系统模拟车间布局建立监控界面，实现与车间同步的监控，初步建立web端scada监控画面；

步骤2：在配置文件中添加设备的接口信号，按照信号名称与信号id一对一的方式添加，每个信号id值唯一，之后手动配置的控件标识中自动添加相应id；

步骤3：添加设备控件，根据车间设备实际布局将控件拖拽到监控界面指定位置，配置其相关属性，设备控件包括：设备编号、通讯状态、有无工件；

步骤4：配置控件功能模块，功能模块根据需要配置，功能模块可包括设备信息、运行状态监控、产量监控、报警监控功能一种或多种；

步骤5：采集层与监控层根据协议进行信息交互，采集层配置文件中也包含步骤2中的信号名称与id一一对应信息，适用于所有连接设备；

当监控到设备状态改变时，将设备编号、信号id、信号状态发送给监控层，监控层对协议进行解析，首先根据设备编号确定控件，然后获得信号id与信号状态调用控件事件，控件显示变化后的属性结果，来模拟设备的状态变化。

2.根据权利要求1所述的用于scada系统开发的信号配置方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述设备控件属性包括：设备名称、控件方向、控件位置、基本信号、特殊信号中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的用于scada系统开发的信号配置方法，其特征在于，所述步骤3具体为，将所述scada系统切换到“开发模式”下，选择“增加设备”，添加一组设备控件，输入设备编号，设备位置，拖动到指定布局位置即可完成添加；

当所有设备配置完成后，将所述scada系统切换到“使用模式”下，各控件不可修改，只能使用。

4.一种用于scada系统开发的信号配置系统，其特征在于，包括：

采集层，所述采集层集中设备通讯与数据采集，部署在总服务器上完成对所有设备的采集；

监控层，所述监控层与所述采集层互相独立，且所述监控层采用web方式开发，运用如权利要求1-3任一项所述的用于scada系统开发的信号配置方法将业务绑定在标准控件中，以配置实现功能。

5.根据权利要求4所述的用于scada系统开发的信号配置系统，其特征在于，所述采集层与所述监控层之间存在关联配置，所述采集层所有信号根据名称与id一对一的方式建立一一对应关系，保存在配置文件中；所述监控层根据用户需求在配置文件中配置需要用到的信号，之后程序中所有涉及信号的内容全部以id作为索引匹配对应信号，内部调取信号属性达到指令结果。

6.根据权利要求5所述的用于scada系统开发的信号配置系统，其特征在于，所述控件支持设备信息监控、运行状态监控、产量监控、报警监控中一种或多种功能的使用，可手动配置功能是否启用。

7.根据权利要求6所述的用于scada系统开发的信号配置系统，其特征在于，所述用于scada系统开发的信号配置系统包括“开发模式”和“使用模式”；

在所述“开发模式”下启用所述用于scada系统开发的信号配置方法，可手动增加、修改控件布局与控件属性；

在所述“使用模式”下关闭所述用于scada系统开发的信号配置方法，控件属性不可调整。

8.根据权利要求7所述的用于scada系统开发的信号配置系统，其特征在于，所述采集层与所述监控层之间的协议标准化，所述采集层监控设备状态变化，按照设备编号、信号id与信号状态的格式发送给所述监控层，所述监控层解析协议，触发控件显示设备状态变化。

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