SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中遠程處理技術(shù)運用分析

摘 "要：針對SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中的遠程處理技術(shù)運用方式展開研究，先簡要分析技術(shù)框架建構(gòu)思路，從遠程處理組件、服務(wù)器、客戶端的設(shè)計角度入手歸納要點，然后梳理技術(shù)功能配置情況，提出完善數(shù)據(jù)采集功能、信道擇優(yōu)功能、拓?fù)錉顟B(tài)監(jiān)測功能、遠程接口備份功能、人機交互功能等建議，希望能夠為SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理架構(gòu)的完善提供借鑒。

關(guān)鍵詞：廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)；" 數(shù)據(jù)接口；" 遠程處理技術(shù)；" 數(shù)據(jù)采集功能；" 拓?fù)錉顟B(tài)監(jiān)測

中圖分類號：TP3

Analysis on application Application of remote Remote processing Processing technology Technology in data the Design of Factory Level SIS Data InterfaceData interface Interface design Design of Supervisor Information System

LIU Hua "QU Guobin， ""CHEN Lei "SHI "Jianlong "ZHANG Di "DAN Qin

Xinjiang Chuxing Energy Development Co.， Ltd.， Shuanghe， Xinjiang Uyghur Autonomous Region， 833408， China

Abstract： This study focuses onexamines the application of remote processing technology in the design of factory plant-level SIS data interfaces. Firstly，It begins with a brief analysis of the technical framework construction approach is conducted， summarizing the key points are summarized from the design perspectives of remote processing components， servers， and client design. ThenSubsequently， it sorts outreviews the configuration of technical functions and proposes improvements such as enhanced data acquisition functionality， channel optimization features， topology status monitoring， remote interface backup capabilities， and human-computer interaction enhancements. These recommendations aim to provide a reference for optimizing the remote processing architecture of factory plant-level SIS data interfaces.

Key Wwords： Supervisor information system; "Data interface; "Remote processing technology; "Data acquisition function; "Topology status monitoring

引言

廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（Supervisor Information System，SIS）是工業(yè)自動化和現(xiàn)代化發(fā)展中極為重要的功能性系統(tǒng)之一，能夠?qū)崟r采集廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)，輔助管理者進行生產(chǎn)過程監(jiān)督，提高設(shè)備能源等的配置使用效率，促進生產(chǎn)經(jīng)營效益的優(yōu)化^[1]。近年來我國市場經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展，SIS在多個行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了推廣應(yīng)用，為工廠生產(chǎn)與管理注入了活力，但在SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中，遠程處理能力不佳、通信質(zhì)量較差的情況仍時有發(fā)生，亟需[A3]"須探究改進^[2]。

1 .SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中遠程處理技術(shù)框架建構(gòu)

本公司現(xiàn)行的SIS數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)采用單一鏈路模式，數(shù)據(jù)經(jīng)服務(wù)端、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器至客戶端，最終展示于人機交互界面并存儲于SIS數(shù)據(jù)庫。此結(jié)構(gòu)簡潔、初期投入低，并且通過防火墻、交換機等增強了遠程通信安全性^[3]。然而，其串聯(lián)式的傳輸模式導(dǎo)致任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障即可能引發(fā)系統(tǒng)癱瘓和數(shù)據(jù)丟失；同時，鏈路中設(shè)備眾多且分布廣泛，故障排查難度大，易導(dǎo)致系統(tǒng)停機時間延長，運行效率受損^[4]?；诖耍敬螌ｉT引入遠程處理技術(shù)，升級了SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計模式。整個架構(gòu)采用分布式部署方式，子系統(tǒng)分為如下3個部分：[A5]"。（1）遠程處理組件。該部分是整個技術(shù)框架中比較核心的部分，以DLL動態(tài)鏈接庫的形式存在，包含多種功能接口類型，能夠滿足SIS中控臺與各類設(shè)備的對接交互需求。（2）遠程處理服務(wù)器。主要解決信道選擇和調(diào)用問題，能夠在接收信息的同時，將其轉(zhuǎn)換為可識別格式，比如數(shù)字文件、流媒體文件等，保證通信過程順暢和安全。（3）遠程處理客戶端。主要安裝在SIS中控臺之中，可以通過代理服務(wù)器，遠程接收SIS數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)內(nèi)容的整合分析和可視化表達，為SIS監(jiān)控管理效能的發(fā)揮提供支持。

2."SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中遠程處理技術(shù)功能配置

2.1" 數(shù)據(jù)采集功能

在SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中，遠程數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換至關(guān)重要^[5]。本研究采用分布式部署，實施單設(shè)備雙鏈路（一主一備）策略，以增強系統(tǒng)安全性和可靠性。每個鏈路單元均配備接口機、采集網(wǎng)關(guān)及隔離裝置。接口機作為數(shù)據(jù)交互的核心，選用DFL-900型號，以其出色的性能保障數(shù)據(jù)采集的安全穩(wěn)定。該接口機兼容100 M以太網(wǎng)及RS232/RS485通信，提升了近距離通信的可靠性；同時，我們[A7]"擴展了其數(shù)據(jù)采集端口，支持OPC、MODBUS等協(xié)議，實現(xiàn)雙向高效通信，數(shù)據(jù)刷新周期不超過1 秒[A8]"[A9]"s。接口機內(nèi)置的VPN功能，允許遠程人員通過IPSec加密通道安全訪問數(shù)據(jù)，采用DES、3DES等算法，有效防止數(shù)據(jù)泄露。采集網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與通信，促進廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的無縫連接。隔離裝置采用工業(yè)NAT網(wǎng)段隔離器，實現(xiàn)客戶端IP資源的靈活分配，避免IP沖突導(dǎo)致的聯(lián)網(wǎng)問題^[5]。

2.2" 信道擇優(yōu)功能

信道質(zhì)量對于SIS數(shù)據(jù)遠程通信效果有著較大影響，當(dāng)信道時延較低，信號強度較強時，廠級設(shè)備運行環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)均可以實時更新傳輸?shù)娇蛻舳酥?，方便工作人員整合和分析。但信道過于擁擠或信號強度過于微弱時， SIS數(shù)據(jù)很容易出現(xiàn)丟包、缺損等問題?；诖?，本次SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中，還采用了信道擇優(yōu)遠程處理技術(shù)。雙信道主要采用OPC協(xié)議、TCP/IP協(xié)議以及MODBUS協(xié)議等，能夠支持多種指令的下達和響應(yīng)，信道本身一用一備，可以在主/備之間自動切換或者手動切換。自動切換模式[A10]"下，系統(tǒng)需要計算信號強度變化率、丟包率等，計算公式（1）（2）如下 。

式（1）中： 為信號強度變化率，單位為%； 為實時網(wǎng)速，單位為mbps； 為通信模塊發(fā)射功率，單位為mW； 為接收信號強度，單位為dBm。其中，OPC協(xié)議作為SIS數(shù)據(jù)接口開展遠程處理工作時的標(biāo)準(zhǔn)接口，可實現(xiàn)對不同設(shè)備之間，不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的交互，有助于確保SIS系統(tǒng)內(nèi)異構(gòu)設(shè)備發(fā)生集成問題時的數(shù)據(jù)安全。通過OPC協(xié)議的應(yīng)用，以跨平臺的方式，增強信息交互過程的安全性。TCP/IP協(xié)議應(yīng)用于SIS數(shù)據(jù)遠程通信環(huán)節(jié)，可以通過增加基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中回城的方式，保證TCP/IP協(xié)議可以面向連接終端，通過可靠傳輸方式，增加對SIS重要數(shù)據(jù)信息的保障，可以通過安全控制指令傳輸數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)信息可以準(zhǔn)確送達。而通過對UDP 協(xié)議的探索，加強了解具有高實用性的SIS數(shù)據(jù)，以丟包率計算公式，同步考慮丟包場景，則可保證設(shè)備可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的快速監(jiān)控，尤其在廠級設(shè)備中，可以借助TCP/IP協(xié)議，實現(xiàn)對廣域網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的采集以及控制。丟包率計算公式（2）如下。

式（1）中： 其中 為信號強度變化率，單位為%； 為實時網(wǎng)速，單位為mbps； 為通信模塊以毫瓦[A12]"為單位的發(fā)射功率，單位為mW； 為接收信號強度，單位為dBm。

式（2）中： 為數(shù)據(jù)的節(jié)點丟包率，單位為%； 為當(dāng)前節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)，單位為個； 為目的節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)包總數(shù)，單位為個。

通過計算，可以準(zhǔn)確評估信道信號強度穩(wěn)定性與丟包風(fēng)險，綜合權(quán)重計算方式后，得出具體的信道質(zhì)量量化判斷結(jié)果，并且選擇質(zhì)量較好的信道進行SIS數(shù)據(jù)遠程傳輸，能夠較好地提高通信質(zhì)量，降低數(shù)據(jù)缺損風(fēng)險。而MODBUS協(xié)議集合ASCII和RTI這兩種通信模式的特點，能夠通過對SIS數(shù)據(jù)的處理，借助接口的遠程出流區(qū)域，增加廠級設(shè)備中的執(zhí)行器以及傳感器，通過聯(lián)通設(shè)備的方式，保證能夠?qū)崿F(xiàn)和主控制系統(tǒng)之間的交互。順利開展數(shù)據(jù)的讀取、寫入及處理工作。尤其在MODBUS TCP協(xié)議下，數(shù)據(jù)信息可以上傳到以太網(wǎng)，借助網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)以及協(xié)議的轉(zhuǎn)換，進而能夠有效增加在SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理系統(tǒng)運行期間的數(shù)據(jù)支持，保證數(shù)據(jù)的傳輸效率。

2.3" 拓?fù)錉顟B(tài)監(jiān)視功能

在SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)與交換機依據(jù)精心設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)協(xié)同工作，以滿足日常SIS數(shù)據(jù)交互需求。然而，特殊情況下，節(jié)點故障可能威脅網(wǎng)絡(luò)通信可靠性，影響關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時回傳。相較于傳統(tǒng)線性拓?fù)?，分布式拓?fù)潆m然增強了風(fēng)險抵御力，但仍需要強化故障監(jiān)視與快速響應(yīng)機制。為此，系統(tǒng)引入了故障監(jiān)視功能。該功能通過拓?fù)鋱D直觀展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，使工作人員對網(wǎng)絡(luò)布局一目了然。一旦節(jié)點出現(xiàn)故障，系統(tǒng)立即返回故障代碼，并在拓?fù)鋱D中標(biāo)紅故障節(jié)點，助力工作人員迅速定位并解決問題，有效縮短故障處理時間^[2]。同時，所有故障記錄均被同步保存至數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)管理與查詢，確保SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。

2.4" 遠程接口備份功能

SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理體系易受子系統(tǒng)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和干擾源等多重因素影響，任何異常都可能導(dǎo)致SIS數(shù)據(jù)丟包，降低中控臺數(shù)據(jù)的完整性和時效性，進而影響故障風(fēng)險識別與判斷。為此，本次設(shè)計特別加入了遠程處理接口備份機制。備份內(nèi)容涵蓋OPC客戶端、入庫系統(tǒng)等關(guān)鍵組件，包括軟件配置信息、通信協(xié)議信息等，這些信息被安全存儲在網(wǎng)關(guān)設(shè)備中。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，無法識別OPC身份信息或IP地址時，設(shè)備能夠迅速調(diào)用備份信息，覆蓋并修復(fù)故障信息，顯著提升系統(tǒng)的自愈能力和容錯性。此外，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、安全設(shè)備、交換機、服務(wù)器等均具備獨立健康診斷能力，采用本地/鄰居狀態(tài)監(jiān)控模式。當(dāng)單個節(jié)點出現(xiàn)故障時，鄰近節(jié)點不僅會快速傳回故障代碼，還會嘗試調(diào)取備份數(shù)據(jù)以修復(fù)故障節(jié)點，確保整個體系的穩(wěn)定運行。由于節(jié)點之間物理距離較近，可以通過以太網(wǎng)、RS232/RS485通信等近距離通信方式完成備份數(shù)據(jù)傳輸，因此，也能夠在一定程度上保護系統(tǒng)穩(wěn)定和安全^[3]，維護SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計效能。

2.5 人機交互功能

在本次更新中，除了增強數(shù)據(jù)采集、信道選擇、拓?fù)錉顟B(tài)監(jiān)控及、遠程接口備份等核心功能外，還著重對SIS數(shù)據(jù)接口的遠程處理人機交互部分進行了升級^[4]。該界面現(xiàn)包含五大關(guān)鍵模塊：用戶管理、數(shù)據(jù)查詢、接口管理、故障管理、安全管理。用戶管理模塊專注于賬號權(quán)限的嚴(yán)謹(jǐn)管理，要求超級管理員實施定期賬號審查，嚴(yán)格控制授權(quán)流程，并清理廢棄賬號，以確保SIS數(shù)據(jù)接口遠程處理系統(tǒng)的整體安全性。為應(yīng)對每日龐大的生產(chǎn)及設(shè)備數(shù)據(jù)處理需求，系統(tǒng)集成了Oracle數(shù)據(jù)庫，為SIS數(shù)據(jù)查詢提供強大支持。同時，接口管理的所有日志信息，包括接口的啟用、停用、新建等，均實時更新至數(shù)據(jù)庫中，支持時間線檢索，有效避免了因誤操作而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問題^[5]。此外，故障管理與安全管理模塊通過詳細(xì)統(tǒng)計故障次數(shù)、類型等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并以拓?fù)鋱D、表格或折線圖等直觀形式展現(xiàn)，為工作人員提供了精準(zhǔn)的風(fēng)險評估與狀態(tài)檢修指導(dǎo)。

3 ".SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計中遠程處理技術(shù)應(yīng)用效果

為驗證遠程處理技術(shù)應(yīng)用效果，本次還設(shè)計了專門測試試驗，測試環(huán)境為Windows7，雙信道通信協(xié)議為OPC協(xié)議、TCP/IP協(xié)議以及MODBUS協(xié)議，數(shù)據(jù)庫為Oracle，接入生產(chǎn)設(shè)備10臺。測試環(huán)節(jié)，SIS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)先進行初始化，然后模擬現(xiàn)實生產(chǎn)場景進行SIS數(shù)據(jù)采集。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)能夠順利接收壓力、溫度、閥門開度、電動門開關(guān)狀態(tài)等多元異構(gòu)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新延遲不超過120 ms。單點設(shè)備故障掉線后，系統(tǒng)仍舊運行正常，并且中控臺能夠快速顯示故障代碼，輔助工作人員完成故障檢查和判定，代碼準(zhǔn)確率高達92.57%。這說明SIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計效果良好，遠程處理技術(shù)融合度較高，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸安全性和時效性。

4.結(jié)語

綜上所述，遠程處理技術(shù)時效性強，通信功能強大，能夠較好地提高SIS數(shù)據(jù)采集完整性和可靠性，為工廠生產(chǎn)工作的開展提供良好支持，實踐中務(wù)必要給予充分重視。要結(jié)合SIS系統(tǒng)運行實況確定技術(shù)框架建構(gòu)需求，對應(yīng)完善遠程處理組件、服務(wù)器、客戶端設(shè)計思路，并且配齊配全數(shù)據(jù)采集功能、信道擇優(yōu)功能、拓?fù)錉顟B(tài)監(jiān)視功能、節(jié)點故障診斷功能等，切實提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全性。

參考文[A15]"獻：

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