SCADA（數據采集與監(jiān)控）系統(tǒng)是工業(yè)領域最常見的控制系統(tǒng)之一，在電力、冶金、石油、化工、燃氣和軌道交通等眾多行業(yè)不可或缺。為了保障高度的可靠性與穩(wěn)定性，SCADA系統(tǒng)一般都會從硬件、軟件、通信鏈路等方面采用冗余設計。

由于幾乎需要增加一倍的軟硬件投入，SCADA冗余系統(tǒng)往往需要很高的投資，而且會使得整個控制系統(tǒng)變得異常龐大和復雜。

那隨著技術的進步，有沒有一種全新的冗余技術，能夠大幅度減少軟硬件投入并簡化系統(tǒng)呢？今天，我們就通過一個實際應用案例，來介紹一種全新的冗余SCADA系統(tǒng)——VTScada。

加拿大自然資源有限公司（CNRL）以戰(zhàn)略采購部分原油和天然氣資產起家，目前已逐漸壯大成為世界最大的獨立油氣生產商之一。對于新購置的系統(tǒng)而言，通常都會配備一個監(jiān)控與數據采集軟件應用程序（SCADA）以用于數據信息的實時監(jiān)控與歷史數據的長期整合。目前，在加拿大西部地區(qū)擁有該類型系統(tǒng)的數量已高達200多個。考慮到簡化操作、軟件許可、系統(tǒng)支持以及相關的培訓等，CNRL選擇了虹科VTScada軟件作為其所有站點的SCADA標準化解決方案。VTScada除了能夠與遍布于各現場的控制器進行通信外，還提供了獨特的冗余及數據同步選項功能，用以適應其分布廣泛的結構體系。CNRL公司的SCADA專家Sam Lau講述了VTScada是如何幫助公司實現應用程序的持續(xù)在線并保證歷史數據安全性的。

CNRL公司利用多種冗余模型為分布在加拿大西部的應用程序提供服務，覆蓋面積高達2258483平方公里。

VTScada讓我們眼前一亮

“我們正在尋找可以取代現有老化SCADA系統(tǒng)的軟件，為此我們對相當多的供應商和軟件類型做出評估。VTScada的一些特性使我們眼前一亮，其優(yōu)異的版本控制更是讓我們異常驚喜，這是我們在其他軟件中都未曾發(fā)現的?！焙缈芕TScada本地組件中提供了應用程序配置更改加密列表，用戶可以利用其對更改記錄中的變更者與變更原因進行追蹤，大幅度減少因變更操作而產生的問題。

虹科VTScada還可以對用戶站點及設備的監(jiān)控表達方式進行復制與規(guī)范?！澳軌驗橄鄳Y產設備等快速創(chuàng)建可重復使用的標簽和模板，然后對由一個或多個應用程序傳播的整體進行修改，這具有非常的價值。此外我們十分看重的另一方面是VTScada支持各種應用層，因此我們可以為集成商創(chuàng)建公司專門的OEM層。這些層使我們能夠在沙箱中使用圖標控件、字體等，并對其進行個性化設置。OEM層由公司控制，因此全公司VTScada應用程序在所有方面都保持一致性?！?/p>

冗余之途

“在公司，我們已經使用VTScada實現了多種不同類型的冗余架構。我們有傳統(tǒng)的SCADA主機冗余，即兩臺物理機搭建主服務器和備份服務器?！?/p>

虹科VTScada軟件使用一個集成的體系結構，許可證及安裝包中涵蓋了所有核心SCADA組件。一個應用程序即可包含任意數量的冗余服務器，且當其中一個服務器故障時，服務器可根據預先設定瞬間切換到另一個。雖然冗余服務器通常以此方式工作，但這種集成設計同時也為其他滿足CNRL公司需求的冗余模型提供了思路。

雙向同步是關鍵

每個數據點的時間標記將匹配到毫秒，一旦主數據庫服務器發(fā)生故障，則關聯(lián)的工作站和網絡客戶端將切換到下一個指定的數據庫。而當該故障解除，服務器實現恢復后，之前的歷史數據將自動以最高160,000點/秒的速度在整個LAN/WAN中進行同步。歷史記錄的同步速度可根據系統(tǒng)負載自動降低，從而保證該同步不會對SCADA服務器之間的實時通信造成影響。任一服務器丟失的任何歷史數據都將自動同步傳輸，不論服務器數據庫之間的通信時間有多長。

集中應用程序備份

“VTScada另一強大功能是能夠在同一臺服務器上運行多個應用程序，我們對此前所未見。傳統(tǒng)意義上，一臺服務器可以托管該SCADA應用程序中的一個實例，但VTScada同時允許多個實例，為我們展現了一個全新的冗余世界。”

“之前，獲得冗余的唯一途徑是擁有多個物理服務器，因此，如果需要主服務器和備份服務器，則必須安裝搭建所有的雙服務器組。在石油和天然氣領域，我們擁有許多服務器各自遍布于油田各處，硬件消耗及維護成本相當高昂?！?/p>

“由于VTScada在一臺服務器上支持多個應用程序的運行，這種能力使我們能夠使用單個備份服務器，并通過支持多個應用程序實現整個區(qū)域的覆蓋，即可以作為許多站點的備份服務器。我們現在已將這種架構應用于大多數系統(tǒng)。”

“對于大型的關鍵系統(tǒng)，我們確實有一些案例是在用幾臺物理服務器運行一個主服務器和一個備份服務器，但總體來講，我們在數據中心只有一個大型中央備份服務器，主服務器均置于現場各處。在我們的案例中，中央備份是一個虛擬機，它的可擴展性使其可以選擇并提供冗余，而傳統(tǒng)上由于附加服務器的成本我們本來不會擁有任何冗余?！?/p>

使用本地數據進行本地監(jiān)控

“我們有另一款創(chuàng)新型冗余服務器是在VTScada之前未曾見過的。在我們的某些應用程序中，單個應用程序包含多個重要設備。采用這種架構是完全有可能出現部分網絡中斷等問題的，這將會導致設備直接斷開連接。當此種情況出現時，我們可能無法連接到主設備，從歷史記錄來看，由于失去與主設備的聯(lián)系，后面的第二、三臺設備將成為盲點。所幸的是，在VTScada系統(tǒng)中應用程序歷史紀錄儀是可分散的，因此不必要連接主設備。我們可以設置本地設備歷史記錄僅用于查看該設備的I/O而不影響工廠的運營。我十分欣賞這一點。”

“獨立的服務器可以繼續(xù)使用本地實時數據與歷史數據提供本地監(jiān)制此方法還支持公司在某些地方使用較小的VTScada I/O許可證來降低成本?！拔覀兊腣TScada應用程序可能有十萬個I/O、多個設施及現場設備，但我們在其他一些重要的設備上設有備份，這些設備只使用五千個I/O的許可證。除本地設施數據檢索外，新數據將記入到本地歷史記錄中，然后在設備運作時同步到主設備中。事實上，我們可以將一個大型應用程序減縮為更小的部分，這意味著它對于實現這種冗余級別所需的許可證和PC硬件來說十分經濟?！?/p>

長期歷史數據管理

“目前，公司并未耗費太多時間考慮如何管理歷史數據的冗余，因為它由軟件處理且運作正常。我們的主服務器中存放著一個歷史記錄副本，然后拷貝到位于卡爾加里的備份服務器中。隨著VTScada應用程序數量的增加，在系統(tǒng)的下一階段，我們正在對用數據中心實施歷史記錄服務進行評估?！?/p>

“由于VTScada允許我們?yōu)槠淙舾煞罩付ǚ掌髁斜恚ㄈ纾簹v史記錄儀、驅動程序、瘦客戶端服務器等），因此用戶可以在一臺服務器上運行主應用程序，而在另一臺服務器上運行歷史記錄功能。將歷史紀錄儀分成具有大量磁盤空間的較大型虛擬機可實現歷史數據的長期存儲，這與10年前的系統(tǒng)形成了鮮明對比，過去的系統(tǒng)只能實現一到三個月的存儲。”

利用歷史數據

“運營商們最喜歡的功能之一是VTScada對數據變化趨勢的反映。油井數據的實時變化趨勢使他們受益頗多。其實所有的數據都在那，很難有人注意到這點，就連我們的工程師們也才剛剛發(fā)現VTScada反映數據變化趨勢功能的強大之處?！?/p>

未來展望

數據分析方法的普及使企業(yè)身處這樣一個階段：像這樣數據量十分龐大的公司，面對眾多數據甚至不知應該如何處理，此時數據分析便開始發(fā)揮作用。對此CNRL已采取了一些更有效的措施來使用這些數據，只針對數據中的問題點進行報告制定，而非查看所有數據。從現有數據分析來講，我們可以看到一個巨大的發(fā)展空間。
編輯：hfy