數據采集及信息集成系統設計與應用

梁嬌

（黑龍江省保密技術服務中心）

摘 要：數據的采集和信息集成系統對生產裝置的制造質量有著重要的影響。在現代化社會，工業發展對其要應用到的具體操作技術也有了更為嚴格的要求。數據采集和信息集成系統作為現代化工業中的重點發展對象，在設計的過程中，應該有更為嚴謹的設計方案，在實際應用過程中，應該使用更合理的操作技巧。本文將針對相關技術的應用進行分析和論述，希望能夠討論得出科學化的結論，以起到促進我國工業發展的目的。

關鍵詞：數據采集；數據信息；信息集成系統；設計；應用

在工業生產的過程中，通過對工程中具體生產數據的分析和了解，能夠有效的增加工程的完成效率，提高工業產品的制造質量。這種情況在石油工業中就有著很重要的表現。現階段，隨著信息技術的不斷發展和完善，在工業生產過程中數據化的技術已經有了普遍的應用。但是由于技術工作人員的操作等相關的原因數據采集和信息集成系統在具體的應用環節中仍然存在著一些問題，急需得到改進。本文即將結合具體的發展良好的實際例子，對相關技術的應用進行說明。

1 系統原理及結構

四類現場信號：

計算機數據采集系統負責將來自現場的溫度、流量、壓力及液位等儀表信號進行計算機數據采集和處理；實現實時數據顯示、報表打印、歷史數據查詢等生產輔助管理功能；與石化公司實時數據庫連接，向公司局域網發送實時生產數據，便于生產管理與調度；實現質量數據下傳功能。四類現場信號包括溫度信號、流量信號、壓力信號及液位信號。

流量、壓力及液位信號主要有以下四種類型：4～20mA標準電流信號，經串聯250Ω的精密電阻后可以通過模擬量輸入模塊采集來自現場的流量、壓力及液位信號。1～5V標準電壓信號，可以直接通過模擬量輸入模塊采集來自現場的流量、壓力及液位信號。頻率信號，可直接通過四路脈沖量輸入模塊采集來自現場的流量信號。以上三類信號都是電信號，經過輸入模塊后可直接為計算機數據采集系統使用。還有一類是20～100kPa的氣信號。這類信號還必須通過氣/電轉換器將20～100kPa氣信號轉換成4～20mA的電流信號后再為系統使用。

2 系統結構

壓力、流量、液位及溫度信號經數據采集卡和輸入模塊后，數據經過調理和模/數轉換，與計算機通過RS-232進行通訊，接入現場計算機，完成數據采集、數據顯示、歷史數據存儲、報表打印及數據查詢等生產輔助管理功能。生產裝置信息集成系統運行在Windows2003及其以上環境中，UnitInfor采用C/S架構，既可以運行在生產裝置的一臺計算機上，也可以分布在不同的計算機上。系統采用了模塊化的三層結構。三層結構相互獨立，并且可以分別進行升級，從而提高了系統的靈活性和可靠性。

這三層自下而上分別是：第一層，數據通訊采集層，負責和各種DCS、PLC、儀表通訊，采集現場數據。第二層，實時數據處理和歷史數據存儲層，負責實時數據處理和歷史數據存儲。第三層，數據應用層，位于三層結構的最上層。主要提供用戶實時數據顯示、實時趨勢、歷史數據查詢、歷史趨勢顯示、LIMS系統數據查詢、調度系統數據傳輸和生產統計報表、實時數據傳輸等功能，并且這些功能是可選的，根據具體需要而定。

3 系統在應用過程中能夠起到的作用

現階段，各個工業生產單位持有的相關技術的應用水平從整體上看，并沒有太大的差別。比如說，大型的生產裝置中，通常都裝配有DCS的控制系統。這種系統在工作的過程中，理論上將值需通過生成相關報表、查看有關的數據，并且進行實施數據的上傳，就可以完場系統的工作。而其他中小型的生產裝置中，通常并不會裝配DCS的控制系統，而是通過對二次儀表的使用，完成所需進行的工作。但是相比于DCS系統，二次儀表的正常工作還需要在完成實施數據的顯示、相關數據的查詢等工作的基礎上進行。另一方面，生產裝置還需要完成不同統計報表的生成工作，通常情況下這些統計報表除了要具備基本的歷史數據之外，還需要具備LIMS數據庫之中的相關數據。這些數據的錄入過程，有時還需要經過人工的處理。但是在人工除了數據的過程中，通常會存在一定的困難，比如系統中數據的移動中出現錯誤，以及設備的相關問題，這些問題都有可能引起人工錄入數據出現失誤。為了避免這些不良現象出現，還需要將操作系統進行進一步的完善。

3.1 實時數據采集

利用用于過程控制的OLE（OPC）通訊技術，UnitInfor可以使用OPC的標準接口很容易地將數據讀入到系統的實時數據庫中。對于特殊設備及其他類型的通訊形式，需要開發特定的通訊軟件接口，將數據寫入到實時數據庫中。采集到的實時數據最終由實時數據處理模塊根據組態規定對數據進行處理。

3.2 化驗分析數據查詢

各裝置的化驗分析數據都存儲在LIMS數據庫服務器中，當質檢部門在化驗分析完成后，會將數據錄入到數據庫中，供各生產裝置查詢。操作員可以通過系統的化驗分析數據查詢功能及時掌握原料和產品的質量狀況，調節生產。

4 技術的實際應用效果

下實際生產的過程中，通過對數據采集和信息集成系統的應用，能夠實現對整個生產系統性能的優化，進而促進生產工作的高效進行。具體來說，這個系統有以下幾個方面的特點。

4.1 數據庫的簡便化

生產裝置在使用的過程中，其報表必須得到及時的更新和修改。如果應用傳統技術，在報表更改的過程中，還需要對所引用的軟件進行相關的改動，以適應具體的工作環境。將數據采集和信息集成的相關技術應用于生產裝置的生產過程中，在相關的軟件編制和安裝完成之后，便可以直接投入到實際應用的過程中，而不需要沿用傳統的修改軟件的方式。在報表修改的過程中，只需要通過在EXCEL文件中，進行少量的改寫，就可以達到工作的要求。與傳統的方式相比，這項技術的應用，極大的減少了工作人員的工作負擔，也能夠有效的避免由于軟件的改寫而造成的誤差，非常有益與工作的高效進行。

4.2 模塊化的形式

在系統的具體應有過程中，采用模塊化的設計形式，可以便于報表能夠自動的根據行管數據適應程序。這種設計為報表的修改提供了便利。

4.3 容錯能力

在軟件的編寫過程中，通過合理的設計，能夠使人間具備一定的容錯能力。這就可以保證在設備允許的范圍內的誤差被合理的忽略，這將有益與軟件可以高效的完成工作。

4.4 規范化的界面

在系統設計的過程中，將WINDOWS系統作為提供技術支持的主要平臺，這可以在保障界面功能完善的條件下，實現系統的易操作性。這樣工作人員在工作的過程中，就不需要經過漫長而復雜的培訓。在減少工作人員工作負擔的條件下，也減少了企業花費的成本，這種界面，非常有實際推廣的價值。

結束語

數據采集和信息集成系統的應用，能夠有效的避免傳統工業生產中存在的各種問題，有效是實現了跨平臺的操作，以及多系統的融合，能夠有效的避免系統故障的出現。另外，這種系統的操作相對比較簡便，能夠幫助工作人員盡快上手，從而提高企業的競爭能力，這也使這項技術更具有實際應用的價值。

參考文獻

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