自動化和IT工程師一定知道西門子WINCC,但你了解其各種架構嗎?

物聯老鬼 發佈 2020-01-02T16:34:22+00:00

導讀:隨著智能製造中自動化和IT的融合速度的加快,WINCC作為一款應用於大量工業領域的組態應用軟體,可以說是無人不曉的一款由德國工業巨頭西門子開發的軟體,目前在汽車工業、化工和製藥行業、印刷行業、能源供應和分配、貿易和服務行業、塑料和橡膠行業、機械和設備成套工程、金屬加工業、食

導讀:隨著智能製造中自動化和IT的融合速度的加快,WINCC作為一款應用於大量工業領域的組態應用軟體,可以說是無人不曉的一款由德國工業巨頭西門子開發的軟體,目前在汽車工業、化工和製藥行業、印刷行業、能源供應和分配、貿易和服務行業、塑料和橡膠行業、機械和設備成套工程、金屬加工業、食品、飲料和菸草行業、造紙和紙品加工、鋼鐵行業、運輸行業、水處理和污水凈化行業都大量使用。



作者:物聯老鬼

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這是物聯老鬼在【今日頭條】寫的第101篇文章



隨著目前各種需求的出現,WINCC在構成系統上出現了各種針對不同規模、不同應用環境,不同應用需求的架構模式。比如常見的單用戶系統、多用戶系統,還有冗餘單用戶系統、冗餘伺服器多用戶系統(Mulit-user)、分布式系統-多個伺服器和客戶機 (Multi-Client)、Information Server(IS) -- 信息伺服器、單用戶系統的 Web 伺服器 -- 通過 Web 連接客戶機、從 Web 客戶機訪問多個 WinCC 伺服器等等,今天老鬼將分別根據其特點進行介紹

單用戶系統與多用戶系統

在工業現場中,自動化工程師大多數時候使用的都是單用戶系統或者多用戶系統,這是WINCC應用最常見的模式:


單用戶系統即類似我們常用的顯示器加上主機構成的一套電腦,其上將運行開發的WINCC程序以及資料庫等基礎應用。而多用戶系統採用的是客戶/伺服器架構(即C/S架構),相當於多台單機系統各自運行自己的客戶端,伺服器端採用統一的主機,部署統一的資料庫。

冗餘單用戶系統、冗餘伺服器多用戶系統(Mulit-user)

對於做IT的人來說,冗餘的概念就不是很陌生了。為了確保工業現場的高可用性,冗餘的架構配置和軟體組件使用有助於確保工業現場的生產控制的可靠性,降低由於故障引起的停機和生產損失。


冗餘單用戶系統就是在原有的單用戶系統基礎上,增加了一套單用戶系統,從而在二者之間建立硬體、軟體、資料庫、應用程式、通信鏈路層面的冗餘配置。冗餘伺服器多用戶系統這是在原有多用戶系統的基礎上將伺服器進行冗餘配置,組成了冗餘系統。二者均能夠顯著提供系統的可靠性,增強系統的高可用性設計(HA)

分布式系統-多個伺服器和客戶機 (Multi-Client):

分布式系統-多個伺服器和客戶機使用了多個伺服器來分配單獨的任務。一般標準的客戶機不具有自己的WINCC項目,只能從一個伺服器上獲取數據和畫面,分布式客戶機具有自己的WINCC項目,出本地數據外,可以從最多18個伺服器上獲取過程值和歸檔值。將極大的改善多用戶系統中客戶機監控操作的限制

單用戶系統Web架構、多用戶或者分布式Web架構

單用戶系統Web架構是單用戶系統中的伺服器通過使用WINCC NAVIGATOR進行Web發布,遠程任意PC就可以通過使用瀏覽器直接登錄查看工藝控制畫面。多用戶或者分布式Web架構是在原有的多用戶或者分布式架構基礎上,同樣使用WINCC NAVIGATOR組件遠程通過Web訪問控制畫面

為了提供Web伺服器的性能,通過利用負載均衡技術建立的Web伺服器組將提供Web訪問的性能,最大可以支持150個Web客戶端訪問

支持獨立於平台的瘦客戶機結構

隨著目前OpenStack、VMware等虛擬化技術的大量使用,類似私有雲的數據中心的搭建,工業自動化現場對於手機、平板、瘦客戶機來訪問現場的WINCC系統有了更多的要求。WINCC軟體可以通過WINCC WebUX組件,在基本架構的基礎上部署WINCC WebUX伺服器來實現了上述要求:


其他特殊的WINCC架構:

Process Historian(PH)數據伺服器的使用:由於工業現場大量的過程數據、報警事件數據等需要較高頻率的採集,比如1S中採集一次,勢必會產生大量的數據存儲要求。同時這些數據可能由於法規或者自身的要求需要保存起來,甚至長達10年的保存時間要求。為了解決上述大量數據存儲的問題,一般的資料庫將可能很快的被擠爆。基於此採用實時資料庫,對數據進行保存,並採用類似壓縮算法處理,將極大的減輕存儲要求。

數據交接架構:由於WINCC資料庫中的數據進行加密處理,一般會採用Connectivity Pack(單用戶)、Connectivity Pack (分布式客戶機) 、Connectivity Station來進行橋接,這些組件將對外進行數據連接

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