[發明專利]一種工廠智能集成系統及方法

在審

• 申請號: 201711131779.0
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107942972A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 巫喬順;周榮平;金銀輝;張省平;羅華南;馬濤
• 申請（專利權）人: 云南昆鋼電子信息科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 徐玲菊,亢能

技術領域

本發明涉及一種智能集成系統，尤其是一種工廠智能集成系統，還涉及其集成方法，屬于通信領域。

背景技術

在工廠自動化和信息化融合的新階段，廠內設備和控制系統的數據集成是邁向智能工廠的第一步。然而，一個制造企業或一個生產系統是由許多制造商提供的設備和工控系統組成的，這些設備是在多個國家和多個技術標準下生產的，甚至有不同歷史時期的產品，通訊方式和通訊協議都不盡相同，設備狀態監測的實現尤其繁瑣，如何在有限成本下，以最有效率的方式取得不同廠牌、不同通訊協議設備的生產狀態信息，并將數據集成到一個平臺實現遠程監視控制和進一步分析，是信息化和自動化項目實施者必須解決的關鍵問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，滿足信息化建設的基礎數據要求，本發明第一目的在于提供一種具備多種接口和多種協議轉換的工廠智能集成系統，集成工廠內所有工控系統、自動化設備和儀器儀表的數據。同時，還要考慮到工控網絡安全問題，防止工控系統受到病毒入侵而影響其穩定性和可靠性。本發明第二目的在于提供一種集成方法。本發明的具體方案如下：

一種工廠智能集成系統，包括服務器單元、網絡單元、帶若干數據接口單元的數據采集站、安全防護單元以及與服務器單元連接的顯示單元，數據接口單元包括協議轉換和數據處理單元，服務器單元與數據接口單元之間通過網絡單元進行數據交互；

數據接口單元將各個數據終端的數據集成，其中，協議轉換和數據處理單元讀取數據，解析協議包，并將各種通訊協議的數據轉換成標準的通訊協議；

顯示單元用于監控和展示全廠內所有數據終端的信息；安全防護單元保護服務器單元和數據接口單元之間的數據安全。

進一步地，服務器單元包括歷史數據服務器、實時數據庫服務器、web服務器；實時數據庫服務器與數據接口單元進行數據交互，歷史數據服務器和web服務器通過生產基礎網絡與實時數據庫服務器連接，使得歷史數據庫和實時數據庫的數據同步存儲，歷史數據服務器提供歷史曲線形式的數據查詢。

進一步地，數據接口單元包括接口轉換器、IO接口、串行接口、以太網接口和MPI接口，其中，PLC系統、DCS系統和RTU站與以太網接口連接，各個儀器、儀表和智能設備與串行接口連接，無接口設備與IO接口連接，串行接口將非標準通訊協議轉換為標準MODBUS TCP協議，IO接口將將脈沖量或者模擬量信號轉換為MODBUS TCP協議的數字量信號，以太網接口與安全防護單元連接。

進一步地，安全防護單元包括安全防護網關，安全防護網關包括控制端和信息端，其中，控制端與各接口連接，信息端通過以太網接口接入網絡單元。

進一步地，還包括備用實時數據庫服務器，兩臺實時數據庫服務器互為熱備，并實現負荷均衡和冗余功能。

進一步地，網絡單元是由多個交換機、光纜和輔助設備組成的網絡，由1000M雙環網作為數據集成的核心網絡，環網節點下采用星型網絡結構，每個節點下設置多個車間采集數據的交換機。

進一步地，顯示單元包括歷史數據查詢單元、數據報警查詢單元、統計分析單元和各個車間數據采集部的網絡監視單元。

進一步地，各個接口統一集成到一個數據采集機柜作為數據采集站。

本發明涉及的根據上述的工廠智能集成系統的多協議通訊集成方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟（1）、PLC系統、DCS系統、RTU的集成

將工廠生產車間的PLC系統、DCS系統和RTU通過以太網的方式接入數據接口單元的以太網接口，實現數據采集站與現場設備間的通訊，通過集成在以太網接口中的數據處理單元和協議轉換單元將各種協議的數據轉換的標準的MODBUS TCP協議；無以太網接口的DCS系統采用OPC協議接入以太網接口，再過集成在以太網接口中的數據處理單元和協議轉換單元將OPC協議的數據轉換的標準的MODBUS TCP協議；

步驟（2）、各個儀器、儀表和智能設備的集成

各個儀器、儀表和智能設備連接串行接口，串行接口通過其數據處理單元和協議轉換單元將非標準協議的數據轉換的標準的MODBUS TCP協議；

步驟（3）、無任何通訊接口的設備的集成

在無任何通訊接口的設備端增加中間繼電器或者隔離器，將脈沖量或者模擬量數據從原來的線路中分一路接入IO接口，IO接口的數據處理單元和協議轉換單元將脈沖量或者模擬量信號轉換為MODBUS TCP協議的數字量信號；

步驟（4）、安全防護網關的連接