张思锐(19710-)，1994年毕业于重庆大学自动化系，获得学士学位，高级工程师，工程硕士，注册自动化系统工程师,主要从事工业过程自动化检测和控制系统的研究和工程设计工作。
 
    摘要：GE iFIX是全球领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，对工业生产过程中的重要参数做记录和调出趋势图和历史数据是它的一项重要和实用的功能，文中对过程参数的采样、记录、历史曲线的参数设置进行分析，以实现历史数据记录的高效和优化。

    关键词：iFIX；HMI；参数设置；历史数据记录

Abstract：GE iFIX is one of the leading HMI/SCADA software in the world. It is used in industrial process control widely. One of the most important functions of iFIX is to record important parameters and display its historical trend chart. This article analyzed the set parameters for historical recording, to get a high efficiency and optimized historical data storage.

    Keywords：iFIX; HMI; set parameters; historical data storage

    iFIX是全球领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上的软件在全球运行[1]。世界上许多制造商采用 GE Fanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据，包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用。iFIX 功能强大、安全、通用性好，成为各种生产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。

    1 iFIX的C/S网络结构

    iFIX是开放性好、应用广泛的SCADA软件，可以和多种PLC控制器如SIEMENS、GE、Modicon 等连接，实现人机界面和数据库功能，并组成完整的控制系统。iFIX提供真正的分布式、客户/服务器结构，为系统提供最大的可扩展性。iFIX分布式、客户/服务器结构包括了可灵活构造的服务器 (SCADA Server) 和客户端 (iCIient、iCIientTS和iWebServer)[2]。包括：

    1.1 HMI/SCADA服务器 (SCADA Server)

    iFIX server直接连接到物理I/O点，并维护过程数据库。过程数据库中有多种功能块可供选择，包括：模拟量、数字量输入输出块、计算块、报警块、累计块、计时器块、连续控制块、统计块及SQL功能块等。

    1.2 iClient客户端

    iClient是GE Fanuc 标准的客户端软件，它作为传统的客户端安装在iFIX客户节点上。通过在View节点设置适当的客户端权限，用户可以访问到网络中任意SCADA Server中的数据。实时动态画面、趋势显示、报表等应用都运行在iClient上。而且在网络中各个View节点上都能进行开发工作，包括开发画面、构造SCADA Server中的数据库。

    iFIX是一个集成的系统，每台计算机有自己的节点名，每个数据项都有自己的点名。iFIX网络中数据的读取通过标识SCADA Server节点名、数据点名及数据域来识别。 采用C/S结构，整个控制系统有完整和统一的数据库，即历史数据的调取只从服务器iFIX server中读取。

    C/S结构网络图如图1所示：
                           
                                    图1 C/S结构网络图
Fig.1 C/S configuration chart

    2 iFIX的历史数据记录

    iFIX历史趋势记录提供了生产过程数据的采集、存储和显示功能。数据从SCADA服务器（或者SCADA节点）采集到历史数据文件中，用户能使用面向对象的图表在Proficy iFIX工作台中查询、显示历史数据,进行过程趋势分析、过程数据存档、监视生产的效率、设备维护分析、历史过程数据分析。

    iFIX的历史数据记录的工作程序如下：
(1) 定义所需采集数据的标签名（或者数据源）， 并定义采集组存放这些标签；
(2）定义每个采集组的参数(节点、采集速度、相位、控制标签、状态和标签）；
采集速度越快，则数据越准确，数据容量越大。iFIX规定的有效数据采集周期为：1s、2s、10s、20s、30s、1m、2m、10m、20m、30m(s:秒，m:分钟)。iFIX推荐的最小采集周期为10秒，默认值是30秒[3]。
(3）定义每个历史数据文件存储的时间长度（以小时为单位，如4小时、8小时、24 小时）。
(4）在SCU中启动历史采集程序htc.exe,指定文件存放位置。运行iFIX,开始采集数据，并把数据保存在历史数据文件中。

    3 项目分析

    以某2×1000MW机组石灰石-石膏湿法脱硫工程为例，采用iFIX作为上位监控软件进行数据采集和历史记录。

    该项目控制范围包括两台脱硫装置及其制浆、脱水、废水处理等公用系统，需要做历史记录的模拟量和重要设备的跳闸信号按1000点计算。

    最初软件工程师设置的是1秒的采样周期，这样数据量非常大：

     计算历史数据需要占用的磁盘空间容量的公式如下：

     文件占用字节数 = (3500×A) + ((8×B)×C) （1）[3]

    A – 采集组的个数；B – 每个采集组包含的平均采集点数；C – 所有采集组将数据写入文件的次数

      本项目历史定义为20个采集组，采集速度为1秒分钟，使用24小时的文件格式。 一个采集组有50个数据点。在这种情况下，A、B和C的值如表1所示: 
               
                                       表1 
            
    则24小时的历史数据文件大小为：(3500 x 20) + ((8 x 50) x1728000 ) = 691270X103 bytes，此配置所生成的24小时历史数据文件大约为659M。

    分析工艺工程发现，脱硫装置实际上是一个化学反应装置，石灰石浆液吸收SO2生成石膏的过程，反应是连续的、变化过程相对来说是缓慢的。因此，过程参数的变化较缓慢，可以延长参数的采集时间：
1#机组的环保监测参数、2#机组的环保监测参数（CEMS参数、增压风机电流、循环泵电流、锅炉负荷、旁路挡板开度等）分别做成独立的历史采集组。这些参数的采集时间设置为1min，约80点，为1个采集组。
重要的电气设备的跳闸状态信号，由于变化快，设置其采样时间为1s,这些参数约为60点(需转化为浮点型数据域)，为1个采集组。

    其余的参数的采样时间设置为2min，约860点，分为11个采集组。则24小时的历史数据文件大小为：3500×13+80×60×24×8+60×3600×24×8+860×30×24×8=47392700bytes，此配置所生成的24小时历史数据文件最大为约45M,约为全部采用1s的采样时间的6.8%，提高了数据的有效性，节约了计算机的存储空间，也能提高数据的调出速度。

    此外，在iFIX历史采集组的节点定义界面中，有“限值”一项，需软件设计人员填写。所填写的数据即为该参数的历史记录死区，当数据的变化范围在死区内时不做记录。建议非常重要的参数可设置死区为0，即每次采集都做记录，对普通的参数可按量程的1~2%来设置。这样也能进一步的减少数据文件的容量。由于实际生产中，重要的电气设备的跳闸状态信号很少发生，所以对这60个采样时间为1s 的点设置死区为0.5后，只有在设备跳闸时才会做数据记录，这样实际生成的历史数据文件能减小到最初全部设置采样时间为1s的历史记录文件的1%。

    4 调用历史趋势记录曲线

    一般情况下，被组态软件设置为历史数据存储的标签点是监控系统中重要数据点，所以可以直接从iFIX历史数据库中提取保存的标签点作为历史和实时曲线的标签点[4]。

    在iFIX中，选择“图表配置”—“图表”—“时间”，可定义一幅历史记录曲线的时间轴的长度，最大为99天。为了显示数据的精确，可定义合适时间长度的历史曲线，通过时间轴按钮，可前后翻页。

    5 历史数据格式

    iFIX存放历史数据文件的缺省路径为：C:\Program Files\GE Fanuc\Proficy iFIX\HTRDATA\nodename\YYMMDDHH.H24，可在配置文件中更改。YY表示年，MM表示月，DD表示天，HH表示小时（这个例子是24小时文件）[3]。这个数据文件内的数据不能做编辑和修改，确保了数据的安全和可靠。

    以某2×1000MW机组石灰石-石膏湿法脱硫工程为例，在现场调试中最初软件工程师设置的采样时间全为1s，死区为0，这样文件很大。环保检查时要求调出一个月的相关历史数据，在历史站调出1个月的趋势图的时间很长，甚至长达几个小时，让核查人员无法忍受。经过优化以后，采用本文前面的办法，历史数据文件容量减小为原来的1%以下，调出同样时间段的数据的时间减少到1~2分钟，这个时间应能接受。

    在调试现场要检验参数设置优化后的效果，是否只有等待1个月的时间，等一个月的历史数据形成后才能验证调出时间？答案是否定的，采用好的办法，可以在半个小时内检验调出1个月历史趋势记录的时间：
(1) iFix的历史记录参数优化后，重新启动软件，24小时后得到1天的数据文件
(2) 拷贝并复制30个这样的文件
(3) 逐个修改文件名，即修改文件的生成时间

    这样快速地得到了1个月历史记录数据，数据是重复的，每天相同。用于来测试参数优化后历史数据的调出时间是合适和可行的，可以调出重复的30天或更多天的数据。我们在做文件复制前，应将已经生成的历史数据做好备份，以便事后恢复。这个方法只能用于试验，生产运行中不能对历史数据做修改和拷贝，如果有操作也将被记录。对脱硫装置这样的环保设施，如果数据作假，查实后将会受到环保部门的严厉惩罚。

    6 结束语

    GE iFIX作为优秀的SCADA软件，适合于多数的工业自动化生产过程控制。对项目中具体参数的历史记录应按工艺过程的条件和要求，设置采取合理的参数，实现历史记录数据的有效和优化。如果企业对历史数据记录的要求更高，如毫秒级采样，数据量大（全厂级，几万点），则应采用Proficy Historian（iHistorian作为企业级实时历史数据库平台，可以极高的速度采集、归档并发布海量实时的现场过程信息[5]）或其它的专用数据库软件。

参考文献:

[1]基于ADO技术的iFix历史报表的设计与实现[J]. 自动化信息, 2010.8.

[2]iFIX监控软件在烟草制丝线的集成应用(二)[EB/OL]. http://www.zgznh.com/article_show.asp?articleid=580810 ,2010-06-09 .

[3]Proficy HMI SCADA-iFix4.0 电子书.

[4]曲晓俊,马彩. iFIX组态软件中通用趋势曲线的设计与实现[J]. 工业控制计算机,2009(22) 3.

  [5]iHistorian在电厂厂级实时监视系统中的解决方案[EB/OL]. http://sbgl.jdzj.com/Article/200809/20080924172940_12514.html,2008-09-24.   

 摘自《自动化博览》2010年第十二期