一种工厂智能集成系统及方法技术方案

一种工厂智能集成系统及方法，该系统包括服务器单元、网络单元、带若干数据接口单元的数据采集站、安全防护单元以及与服务器单元连接的显示单元，数据接口单元包括协议转换单元和数据处理单元，服务器单元与数据接口单元之间通过网络单元进行数据交互；数据接口单元将各个数据终端的数据集成，其中，数据处理单元读取数据，协议转换单元解析协议包，并将各种通讯协议的数据转换成标准的通讯协议；显示单元用于监控和展示全厂内所有数据终端的信息；安全防护单元保护服务器单元和数据接口单元之间的数据安全。本发明专利技术可实现多个独立的工控系统和现场设备数据安全集成到一个平台，并确保每个独立的工控系统的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种工厂智能集成系统及方法
本专利技术涉及一种智能集成系统，尤其是一种工厂智能集成系统，还涉及其集成方法，属于通信领域。
技术介绍
在工厂自动化和信息化融合的新阶段，厂内设备和控制系统的数据集成是迈向智能工厂的第一步。然而，一个制造企业或一个生产系统是由许多制造商提供的设备和工控系统组成的，这些设备是在多个国家和多个技术标准下生产的，甚至有不同历史时期的产品，通讯方式和通讯协议都不尽相同，设备状态监测的实现尤其繁琐，如何在有限成本下，以最有效率的方式取得不同厂牌、不同通讯协议设备的生产状态信息，并将数据集成到一个平台实现远程监视控制和进一步分析，是信息化和自动化项目实施者必须解决的关键问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，满足信息化建设的基础数据要求，本专利技术第一目的在于提供一种具备多种接口和多种协议转换的工厂智能集成系统，集成工厂内所有工控系统、自动化设备和仪器仪表的数据。同时，还要考虑到工控网络安全问题，防止工控系统受到病毒入侵而影响其稳定性和可靠性。本专利技术第二目的在于提供一种集成方法。本专利技术的具体方案如下：一种工厂智能集成系统，包括服务器单元、网络单元、带若干数据接口单元的数据采集站、安全防护单元以及与服务器单元连接的显示单元，数据接口单元包括协议转换和数据处理单元，服务器单元与数据接口单元之间通过网络单元进行数据交互；数据接口单元将各个数据终端的数据集成，其中，协议转换和数据处理单元读取数据，解析协议包，并将各种通讯协议的数据转换成标准的通讯协议；显示单元用于监控和展示全厂内所有数据终端的信息；安全防护单元保护服务器单元和数据接口单元之间的数据安全。进一步地，服务器单元包括历史数据服务器、实时数据库服务器、web服务器；实时数据库服务器与数据接口单元进行数据交互，历史数据服务器和web服务器通过生产基础网络与实时数据库服务器连接，使得历史数据库和实时数据库的数据同步存储，历史数据服务器提供历史曲线形式的数据查询。进一步地，数据接口单元包括接口转换器、IO接口、串行接口、以太网接口和MPI接口，其中，PLC系统、DCS系统和RTU站与以太网接口连接，各个仪器、仪表和智能设备与串行接口连接，无接口设备与IO接口连接，串行接口将非标准通讯协议转换为标准MODBUSTCP协议，IO接口将将脉冲量或者模拟量信号转换为MODBUSTCP协议的数字量信号，以太网接口与安全防护单元连接。进一步地，安全防护单元包括安全防护网关，安全防护网关包括控制端和信息端，其中，控制端与各接口连接，信息端通过以太网接口接入网络单元。进一步地，还包括备用实时数据库服务器，两台实时数据库服务器互为热备，并实现负荷均衡和冗余功能。进一步地，网络单元是由多个交换机、光缆和辅助设备组成的网络，由1000M双环网作为数据集成的核心网络，环网节点下采用星型网络结构，每个节点下设置多个车间采集数据的交换机。进一步地，显示单元包括历史数据查询单元、数据报警查询单元、统计分析单元和各个车间数据采集部的网络监视单元。进一步地，各个接口统一集成到一个数据采集机柜作为数据采集站。本专利技术涉及的根据上述的工厂智能集成系统的多协议通讯集成方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1）、PLC系统、DCS系统、RTU的集成将工厂生产车间的PLC系统、DCS系统和RTU通过以太网的方式接入数据接口单元的以太网接口，实现数据采集站与现场设备间的通讯，通过集成在以太网接口中的数据处理单元和协议转换单元将各种协议的数据转换的标准的MODBUSTCP协议；无以太网接口的DCS系统采用OPC协议接入以太网接口，再过集成在以太网接口中的数据处理单元和协议转换单元将OPC协议的数据转换的标准的MODBUSTCP协议；步骤（2）、各个仪器、仪表和智能设备的集成各个仪器、仪表和智能设备连接串行接口，串行接口通过其数据处理单元和协议转换单元将非标准协议的数据转换的标准的MODBUSTCP协议；步骤（3）、无任何通讯接口的设备的集成在无任何通讯接口的设备端增加中间继电器或者隔离器，将脉冲量或者模拟量数据从原来的线路中分一路接入IO接口，IO接口的数据处理单元和协议转换单元将脉冲量或者模拟量信号转换为MODBUSTCP协议的数字量信号；步骤（4）、安全防护网关的连接所有现场数据都通过相应的接口模块采集并转换成一个通讯协议后，以以太网接口连接安全防护网关，网关控制端和信息端之间有一个安全隔离区，隔离区采用加密数据交互，通过过滤、检查、交换和阻隔将数据从控制端送入信息端，信息端同样采用MODBUSTCP协议，然后通过交换机进入数据集成环网，实时数据库与环网连接，其他服务器通过生产基础网络与实时数据库共享数据；步骤（5）、对各个数据终端进行实时监控通过显示单元对各个数据终端进行实时监控，显示单元采用C/S结构和B/S结构混合的模式，C/S结构供生产调度部门使用，B/S结构其他管理部门和数据应用部门使用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：（1）、实施多协议通讯集成系统，可以实现工厂内自动化设备、工控系统、RTU和仪表等生产单元的数据集成，改变以前数据孤立的状态。（2）、实施多协议通讯集成系统，可以将厂内不同品牌、不同接口、不同协议和不同使用的设备做数据集成和转换，转换成一种通用的标准协议作为其他管理分析系统的基础数据。（3）、数据集成平台的实现，将数量庞大和范围广大的计量仪表数据集中到一个平台，可以极大改善现场抄数人员的工作量，数据的实时性和报表统计功能可以提高计量管理报表数据的质量和效率，实时监视平台可以更加快速高效的掌握设备状态和数据状态，无需管理人员实时到现场检查。（4）、通过数据监视平台的历史查询功能可以追溯问题、报警功能可以设置重要点位的监控报警功能，提高了监视控制的效率、维护功能可以实时查看现场设备的通讯状态。（5）、工业安全网关的使用，不仅能满足数据通讯的要求，更能满足工控系统的安全。（6）、解决工厂纷繁复杂的设备数据集成问题，实现多个独立的工控系统和现场设备数据安全集成到一个平台，为全厂集中监控和统计分析提供基础数据，并确保每个独立的工控系统的安全性和可靠性。附图说明图1为本专利技术的集成系统的系统结构框图；图2为本专利技术的集成系统的数据采集站的系统结构框图；图3为本专利技术的集成系统的网络结构和系统结构框图。具体实施方式下面以一个完整的钢铁生产企业为具体实施例对本专利技术做进一步说明。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用产品未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。本
技术人员可以理解的是，本专利技术中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本专利技术的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。本
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【技术保护点】
一种工厂智能集成系统，其特征在于：包括服务器单元、网络单元、带若干数据接口单元的数据采集站、安全防护单元以及与服务器单元连接的显示单元，数据接口单元包括协议转换和数据处理单元，服务器单元与数据接口单元之间通过网络单元进行数据交互；数据接口单元将各个数据终端的数据集成，其中，协议转换和数据处理单元读取数据，解析协议包，并将各种通讯协议的数据转换成标准的通讯协议；显示单元用于监控和展示全厂内所有数据终端的信息；安全防护单元保护服务器单元和数据接口单元之间的数据安全。

【技术特征摘要】
1.一种工厂智能集成系统，其特征在于：包括服务器单元、网络单元、带若干数据接口单元的数据采集站、安全防护单元以及与服务器单元连接的显示单元，数据接口单元包括协议转换和数据处理单元，服务器单元与数据接口单元之间通过网络单元进行数据交互；数据接口单元将各个数据终端的数据集成，其中，协议转换和数据处理单元读取数据，解析协议包，并将各种通讯协议的数据转换成标准的通讯协议；显示单元用于监控和展示全厂内所有数据终端的信息；安全防护单元保护服务器单元和数据接口单元之间的数据安全。2.根据权利要求1所述的工厂智能集成系统，其特征在于：服务器单元包括历史数据服务器、实时数据库服务器、web服务器；实时数据库服务器与数据接口单元进行数据交互，历史数据服务器和web服务器通过生产基础网络与实时数据库服务器连接，使得历史数据库和实时数据库的数据同步存储，历史数据服务器提供历史曲线形式的数据查询。3.根据权利要求1所述的工厂智能集成系统，其特征在于：数据接口单元包括接口转换器、IO接口、串行接口、以太网接口和MPI接口，其中，PLC系统、DCS系统和RTU站与以太网接口连接，各个仪器、仪表和智能设备与串行接口连接，无接口设备与IO接口连接，串行接口将非标准通讯协议转换为标准MODBUSTCP协议，IO接口将将脉冲量或者模拟量信号转换为MODBUSTCP协议的数字量信号，以太网接口与安全防护单元连接。4.根据权利要求3所述的工厂智能集成系统，其特征在于：安全防护单元包括安全防护网关，安全防护网关包括控制端和信息端，其中，控制端与各接口连接，信息端通过以太网接口接入网络单元。5.根据权利要求2所述的工厂智能集成系统，其特征在于：还包括备用实时数据库服务器，两台实时数据库服务器互为热备，并实现负荷均衡和冗余功能。6.根据权利要求1所述的工厂智能集成系统，其特征在于：网络单元是由多个交换机、光缆和辅助设备组成的网络，由1000M双环网作为数据集成的核心网络，环网节点下采用星型网络结构，每个节点下设置多个车间的数据采集站。7.根据权利要求1所述的工厂智...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫乔顺，周荣平，金银辉，张省平，罗华南，马涛，
申请(专利权)人：云南昆钢电子信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53