[发明专利]一种工业生产过程中数据采集回放系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集与处理回放技术领域，是一种实现让过程控制系统在脱离现场设备条件下实现生产过程回放的方法。

背景技术

在现代化流程工厂中，每个生产环节都存在二级过程控制系统。但是，在以往的生产过程中，二级过程控制系统一般仅仅用于在线的生产过程进行计算，将结果下发到一级设备，实现生产过程的自动化控制。二级过程控制系统进行模型的计算和数据的下发，一级PLC接收到控制系统的数据后进行执行并将执行结果返回给二级过程控制系统。而对过程数据保存的传统方法是将数据保存成一定的文件后通过曲线的形式进行显示，用于生产过程的分析，分析的过程是根据历史数据形成的趋势曲线，逐点进行现场生产过程问题的分析，不能实现将历史数据推送给相应的过程控制系统进行离线的生产过程的模拟、分析和优化的过程。在对某钢厂的连铸过程控制系统进行研发的过程中，研发人员发现不仅调试需要现场的实际生产过程数据，一些工艺人员也需要利用这些离线数据进行生产过程和参数的优化。再结合连铸过程控制系统研发、现场调试以及后续模型优化的过程中，发现实现一种将二级过程控制系统结合现场数据形成具有回放功能的方法和系统是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决在脱离现场设备和环境的情况下，将保存好的历史数据实现动态回放并推送给二级过程控制系统，实现了将保存的历史数据单帧(单帧即一个采集周期的数据)播放，包括前进和后退的单帧回放，实现了采用离线对二级过程控制系统进行驱动运行，实现了离线模型和参数优化和调试的问题，解决了工艺人员通常情况下通过专门开发仿真系统进行模型以及参数优化等问题。

一种工业生产过程中数据采集回放系统和方法，包括参数配置模块、实时数据库数据采集压缩存储模块、回放控制模块以及事件捕捉模块。参数配置模块、实时数据库(RTDB)数据采集压缩存储模块和回放控制模块依次相连接；实时数据库数据采集压缩存储模块包括快速数据采集模块、数据压缩模块和数据存储模块，快速数据采集模块、数据压缩模块和数据存储模块依次相连接；事件捕捉模块与快速数据采集模块相连接，回放控制模块与数据存储模块相连接。快速数据采集模块对一级PLC设备的数据进行数据采集，在一级PLC一侧开辟缓冲区，实现对10ms以内采集的数据的缓冲存储。数据压缩模块实现对采集的常规数据进行数据压缩处理；常规数据一般是指采集周期在200ms和1s之间采集周期的数据，数据压缩存储模块包括PLC存储器、内存区存储器和硬盘存储器，数据压缩存储模块对采集到的数据进行压缩存储，也就说上面提到的三级存储。一般来说，10ms以内的快速数据，采用PLC开辟缓冲区存储的方式，对于半小时数据，采用内存存储的方式，不进行任何处理，直接保存。而对于超过半小时的历史数据，则采用硬盘存储的模式，对于保存到硬盘的数据，进行压缩后保存。

回放控制模块实现系统的暂停、采集模式、回放速率的控制，对生产过程进行回放控制；事件捕捉模块对假信号进行过滤，确保真实的反应现场的实际生产过程。事件捕捉模块根据调试人员在现场调试过程中采集到的各种现场问题，存储了多种对信号进行过滤的方法。回放控制模块主要实现对生产过程的回放控制。回放控制模块主要用于实现对系统工作模式的控制，用于实现系统的暂停、采集模式、回放速率的控制，根据系统的不同的运行模式，在在线采集、回放、暂停回放以及停止之间进行切换回放控制模块将历史数据推送给运行在回放模式下的实时数据库，实时数据库将数据推送给对应的模型控制系统，二级模型控制系统可以根据数据实现对生产过程的再次回放，回放过程不仅能实现对数据的再次回放，也可以实现将生产过程再次回放。进一步的，回放控制模块还实现了根据数据的采集周期进行回放，回放过程中，当选择了单帧回放以后，数据就会每次只播放一个采集周期的数据，点击按钮才会播放下一个采集周期或者上一个采集周期的数据，该回放模式对关键点数据采集和问题的分析起到了关键作用。