SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集整體解決方案

1、SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集整體解決方案關(guān)鍵詞：實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)庫1 現(xiàn)狀和背景概況當(dāng)前，信息化已成為石化企業(yè)提高生產(chǎn)管理效率、降低生產(chǎn)管理成本的有效手段，并正在不可避免地形成一種趨勢。近年來，隨著ERP、 MES等應(yīng)用系統(tǒng)的實施，如何及時掌握全面有效的數(shù)據(jù)信息，成為了各石化企業(yè)所面臨的一個新的挑戰(zhàn)。對于石化企業(yè)而言，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的全面性、實時性、準(zhǔn)確性直接決定了MES的應(yīng)用效果及企業(yè)效益的提高。信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動化數(shù)采率以及自動采集數(shù)據(jù)的有效率直接制約了信息系統(tǒng)的可用性，否則即使擁有信息化系統(tǒng)，企業(yè)仍然需要投入大量的人力去做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)校驗工作，信息系統(tǒng)無法發(fā)揮最大效能。憑借近二十年來在石化行

2、業(yè)的工程實踐經(jīng)驗，北京上德自動化系統(tǒng)有限公司推出了面向石化企業(yè)的實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲整體解決方案及相關(guān)產(chǎn)品SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)石化企業(yè)現(xiàn)有的各種類型儀表、電氣、設(shè)備等的過程測量數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集問題，并最終以一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺，為企業(yè)的信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。2 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容 SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以實時數(shù)據(jù)庫為核心，系統(tǒng)主要分為六大部分：數(shù)據(jù)展示平臺、實時數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集接口機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)采集對象以及通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的最終目的是要將采集上來的數(shù)據(jù)用于生產(chǎn)管理中去，SDAS除了提供一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺外， 也在該平臺基礎(chǔ)之上開發(fā)了多種應(yīng)用功能，滿足用

3、戶生產(chǎn)管理需求。針對石化企業(yè)的特點，把與企業(yè)息息相關(guān)的數(shù)據(jù)歸納為八大板塊：生產(chǎn)裝置DCS、罐區(qū)監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、可燃有毒氣體報警、環(huán)保在線監(jiān)測、電量計量、公用工程計量、包裝秤地秤計量。不同的板塊數(shù)據(jù)來源，SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均能有效的實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的實時數(shù)據(jù)采集，以備上層應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。3 系統(tǒng)主要功能3.1 生產(chǎn)流程監(jiān)視系統(tǒng)對企業(yè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行實時監(jiān)視，通過生產(chǎn)模擬圖、趨勢圖、棒狀圖和參數(shù)分類表等多種監(jiān)視方式實時顯示各單元機(jī)組及輔助車間等的主要運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)視畫面基本風(fēng)格以各生產(chǎn)控制系統(tǒng)的原有畫面風(fēng)格為準(zhǔn)，適當(dāng)添加了一些新的功能。在客戶機(jī)終端上能查看實時工藝流程圖，這些流

4、程圖包括各單元機(jī)組DCS、輔助車間控制系統(tǒng)、電氣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）等的畫面，顯示信息與各實時監(jiān)控系統(tǒng)的畫面同步。這些畫面是只讀的，任意操作不會影響DCS/PLC的正常運行。3.2 實時報警實時報警功能模塊對DCS中設(shè)置的報警數(shù)據(jù)點以及其他系統(tǒng)中的重要數(shù)據(jù)點進(jìn)行實時監(jiān)視。利用不同的顏色、閃爍、聲音等手段實現(xiàn) 報警功能，報警消除后，數(shù)據(jù)點顯示恢復(fù)正常。3.3 實時趨勢曲線實時趨勢曲線功能主要提供用戶瀏覽數(shù)據(jù)趨勢的功能，為用戶提數(shù)據(jù)點的實時時間可隨意調(diào)節(jié)更在趨勢圖中可滑動時間光標(biāo)以顯示不同時刻該數(shù)據(jù)點通過移動時間光標(biāo)可在每一支筆上出現(xiàn)一個工具條提示，用3.4 歷史趨勢分析對歷史數(shù)據(jù)庫中所記錄的所

5、有數(shù)據(jù)都可以用曲線的形式顯示出Web方式進(jìn)行，在客戶端上有適當(dāng)?shù)臋?quán)限可自行修改顯示環(huán)境設(shè)置，服務(wù)器自動保存并維護(hù)這些設(shè)置，以后用戶3.5 豐富數(shù)據(jù)接口SDAS提供了豐富的數(shù)據(jù)接口，包括ODB、C OPC、 API 等接口通訊方式，可與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。SDAS的 ODBC功能使桌面應(yīng)用，如Microsoft Excel 、 MicrosoftAccess、 Crystal Report 、 Microsoft Visual Basic 等，可以查詢實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。SDAS既支持OPC Server 也支持 OPC Client ，可與同樣支持OPC通訊的系統(tǒng)，如DCS、 PLC、組態(tài)軟

6、件等實現(xiàn)無縫連接。SDAS還提供了具有完善功能的API 開發(fā)工具，用于開發(fā)各種接口和集成應(yīng)用系統(tǒng)，而不需要原代碼。同時SDAS提供SQL查詢，即應(yīng)用SQL直接對實時和歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢這一極其強(qiáng)大的報告編輯工具為用戶帶來了極大的方便。4 技術(shù)特點4.1 全面性數(shù)據(jù)集成范圍涵蓋了石化企業(yè)方方面面生產(chǎn)、計量、安全、環(huán)保數(shù)據(jù)。4.2 實時性采用實時數(shù)據(jù)庫軟件作為后臺數(shù)據(jù)庫應(yīng)用平臺，較關(guān)系型數(shù)據(jù)庫而言數(shù)據(jù)存儲效率更高。根據(jù)不同采集對象及重要程度，采集周期最快可以達(dá)到1 秒鐘。4.3 可靠性所采用軟硬件設(shè)備均為經(jīng)過工程實踐檢驗的成熟產(chǎn)品，故障率極 低。4.4 安全性采樣專用通訊網(wǎng)絡(luò)，搭配硬件防火墻及網(wǎng)絡(luò)

7、管理設(shè)備，確保網(wǎng)路安全。4.5 靈活性分布式結(jié)構(gòu)部署，可隨時擴(kuò)展，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需求。5 應(yīng)用的效益實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)獲得了大量的應(yīng)用，在中國也有多家企業(yè)應(yīng)用，取得了很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。應(yīng)用該產(chǎn)品將帶給用戶的主要好處有：建立了一個標(biāo)準(zhǔn)的實時數(shù)據(jù)庫平臺，為先進(jìn)控制和優(yōu)化提供了保證。 在流程工業(yè)，特別是石化企業(yè)，應(yīng)用先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)以提高企業(yè)的效益已成為一種必然的趨勢，而實時數(shù)據(jù)庫是先進(jìn)控制和優(yōu)化的基礎(chǔ)，而且它與其他產(chǎn)品，如在線仿真和流程模擬軟件，一起應(yīng)用會給企業(yè)帶來更大的效益。由于實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集成作用，即不僅可以將工廠控制層與管理信息系統(tǒng)集成起來，而且也可以將不同的控制設(shè)備如

8、DCS、 PLC 等集成起來，使得工廠的管理層可以實時地得到來自過程的實時數(shù)據(jù)。這樣就為管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用提供了一個理想的平臺，使管理信息系統(tǒng)實時、高效地運行。由于實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有很短的實施周期，用戶可以很快地從應(yīng)用中獲得投資的回報。6 經(jīng)濟(jì)效益：應(yīng)用SDAS的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的，特別是對大型流程工業(yè)。其主要的經(jīng)濟(jì)效益來源于對過程的監(jiān)控、以及對實時變化的過程進(jìn)行及 時的響應(yīng)、快速地決策。特別是對管理層，利用實時數(shù)據(jù)庫可以對生產(chǎn)過程進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析，以采取正確的分析方法提高經(jīng)濟(jì)效益。6.1 減少非計劃停車時間通過對影響過程的運行狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，使生產(chǎn)的運行狀態(tài)保持平穩(wěn)，當(dāng)狀態(tài)發(fā)

9、生變化時，可以及時地作出反映，避免裝置及設(shè)備停車，這方面的效益是十分巨大的。6.2 減少原材料和公用工程的消耗通過對影響原材料用量的過程以及公用工程中水、電、汽、風(fēng)的用量的監(jiān)測，你可以及時的發(fā)現(xiàn)問題，特別是對生產(chǎn)調(diào)度人員來說，可以利用實時數(shù)據(jù)庫及時地平衡公用工程及物料供應(yīng)系統(tǒng)，減少單耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。6.3 優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量你可以利用實時數(shù)據(jù)優(yōu)化你的生產(chǎn)過程。生產(chǎn)管理人員以及工藝管理人員可以利用當(dāng)前的和歷史的數(shù)據(jù)對生產(chǎn)的工藝過程進(jìn)行在線的分析，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)過程運行的規(guī)律，及時地調(diào)整工藝參數(shù)，使過程處于優(yōu)化狀態(tài)。同時也可以通過對影響產(chǎn)量及質(zhì)量的過程參數(shù)的監(jiān)控， 達(dá)到提高產(chǎn)量及產(chǎn)品

10、質(zhì)量的目的。你甚至可以根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律對產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行在線的分析，預(yù)測產(chǎn)品的質(zhì)量，從而達(dá)到提高質(zhì)量的目的。6.4 動態(tài)地監(jiān)控生產(chǎn)成本成本控制人員可以利用實時數(shù)據(jù)動態(tài)地監(jiān)控生產(chǎn)成本，使成本控制發(fā)生在生產(chǎn)過程中，而不是在生產(chǎn)完成后，以達(dá)到降低成本的目的。6.5 分析事故原因當(dāng)發(fā)生事故時，你可以利用當(dāng)前的和長期的歷史數(shù)據(jù)，對事故進(jìn)行及時的分析，精確地定位事故發(fā)生的原因，以避免事故的再次發(fā)生。7 技術(shù)實現(xiàn)SDAS采用當(dāng)今在石化企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的實時數(shù)據(jù)庫軟件， 實時數(shù)據(jù)庫軟件是整個系統(tǒng)的核心部分，承擔(dān)著海量數(shù)據(jù)的實時采集和存儲，以及數(shù)據(jù)的后期處理和發(fā)布共享功能。采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由企業(yè)級服務(wù)器、分

11、廠級服務(wù)器和數(shù)據(jù)機(jī)組成系統(tǒng)框架。設(shè)備監(jiān)控7.1 通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)通訊網(wǎng)絡(luò)是SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要組成部分，是整個系統(tǒng)的骨架。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)采集對象主要采用兩種網(wǎng)絡(luò)類型：通過敷設(shè)有線的光纜，形成高速的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。主要用于生產(chǎn)裝置DCS、罐區(qū)監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、可燃有毒氣體報警、包裝秤地秤計量的數(shù)據(jù)采集。此類數(shù)據(jù)源的特點是單點采樣參數(shù)較多，相對比較集中，且數(shù)據(jù)通訊量較大，對實時性要求較高。企業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器廠 1 數(shù)據(jù)庫 服務(wù)器數(shù)采專網(wǎng)數(shù)采機(jī) -1DCS裝置公司級 WEB應(yīng)用服務(wù)器公司局域網(wǎng)廠辦公局域網(wǎng)廠辦公局域網(wǎng)罐區(qū)監(jiān)控數(shù)采機(jī) -2數(shù)采機(jī) -3數(shù)采機(jī) -4數(shù)采機(jī) -5環(huán)保、安全、公用工程、電

12、表廠 2數(shù)據(jù)庫 服務(wù)器廠 3數(shù)據(jù)庫 服務(wù)器數(shù)采子網(wǎng)二是無線網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS或無線局域網(wǎng)，形成便捷的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。主要用于環(huán)保在線監(jiān)測、公用工程計量的數(shù)據(jù)采集。此類數(shù)據(jù)源 的特點是單點采樣參數(shù)較少，數(shù)據(jù)通訊量較少，但采樣點（監(jiān)測點）分布范圍廣且極為分散。 SDAS石化實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)不同的應(yīng)用需求，從實時性、通訊量、可靠性、安全性角度選擇合適的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。7.2 數(shù)據(jù)采集子模塊在石油化工企業(yè)，數(shù)據(jù)采集來源多種不同設(shè)備、儀表，根據(jù)我們總結(jié)的經(jīng)驗，分為八個子模塊實現(xiàn)，不同的企業(yè)根據(jù)實際情況，既可以統(tǒng)一實現(xiàn)也可分步實現(xiàn)。7.2.1 生產(chǎn)裝置DCS系統(tǒng)的數(shù)采子模塊隨著自動化程度的提高，DCS

13、系統(tǒng)已經(jīng)成為主要的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)也是與生產(chǎn)息息相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。SDAS的 DCS數(shù)據(jù)采集子模塊主要由數(shù)采接口機(jī)和接口驅(qū)動程序來實現(xiàn)對DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時采集和上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。SDAS根據(jù)不同廠家、不同型號DCS的通訊接口類型和通訊協(xié)議，開發(fā)適合的接口驅(qū)動程序CIM-IO，安裝于數(shù)采接口機(jī)上，用于采集DCS的實時數(shù)據(jù)信息并通過數(shù)采專網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到廠級服務(wù)器。已實現(xiàn)數(shù)采的DCS類型包括橫河、霍尼韋爾、FOXBOR等多個廠家、多種 ODCS型號。本模塊主要采集溫度、壓力、液位、流量等進(jìn)入DCS系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。7.2.2 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)采子模塊SDAS利用組態(tài)軟件和工控機(jī)首

14、先建立本地罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，采集罐區(qū)內(nèi)各儲罐的液位、溫度、壓力信息以及主要泵、閥的狀態(tài)信息、 流量計的信息等。SDAS根據(jù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的通訊接口類型和通訊協(xié)議，開發(fā)適合的接口驅(qū)動程序，安裝于數(shù)采接口機(jī)上，用于采集罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息并通過數(shù)采專網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。7.2.3 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)采子模塊石化企業(yè)中大型機(jī)組設(shè)備、機(jī)泵等目前主要還是通過PLC實現(xiàn)自動化控制。通過上位軟件可以查看機(jī)組、機(jī)泵的各參數(shù)指標(biāo)、運行狀態(tài)等。SDAS根據(jù)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的PLC類型以及上位軟件的通訊接口類型和通訊協(xié)議，開發(fā)適合的接口驅(qū)動程序，安裝于數(shù)采接口機(jī)上，用于采集設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息并

15、通過數(shù)采專網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。7.2.4 可燃有毒氣體報警系統(tǒng)的數(shù)采子模塊SDAS可燃有毒氣體報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子模塊主要用于采集石化企業(yè)中要害部位的報警器信息，用于安全應(yīng)急指揮，及時響應(yīng)突發(fā)事件。由于要害部位一般比較分散，因此在SDAS中，統(tǒng)一采用分布式I/O 模塊搭配以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器和數(shù)采監(jiān)控機(jī)的方式來實現(xiàn)采集，各廠分別建立一套廠級報警器數(shù)采監(jiān)控系統(tǒng)，由其實現(xiàn)對現(xiàn)場報警器的數(shù)據(jù)采集，并將報警信息轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。7.2.5 環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)采子模塊環(huán)保是目前石化企業(yè)以及政府、市民都比較關(guān)心的，隨著企業(yè)各種環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的投用，實時分析環(huán)境大氣、排放污水、排放煙氣等成為可

16、能。采集的主要參數(shù)包括大氣中的PM10、 SO2、 CO、 NO、NO2、 O3等，水質(zhì)的COD、 PH等以及煙氣的SO2、粉塵濃度、O2含量等。SDAS采用分布式I/O 模塊搭配以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器和數(shù)采監(jiān)控機(jī)的方式來實現(xiàn)采集，按照監(jiān)測區(qū)域分別建立一套環(huán)保在線數(shù)采監(jiān)控系統(tǒng)，由其實現(xiàn)對現(xiàn)場在線監(jiān)測設(shè)備（環(huán)境大氣、排放水質(zhì)、排放煙氣）的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。7.2.6 電量計量系統(tǒng)的數(shù)采子模塊SDAS實現(xiàn)了石化企業(yè)各配電室、變電所電量表的數(shù)據(jù)采集，包括電能、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等電量信息。采用分布式I/O 模塊搭配以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器和數(shù)采監(jiān)控機(jī)的方式來實現(xiàn)采集，各廠分別建立一套廠級電表數(shù)采監(jiān)控系統(tǒng)，由其實現(xiàn)對現(xiàn)場電能表的數(shù)據(jù)采集，并將電量信息轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。7.2.7 公用工程計量系統(tǒng)的數(shù)采子模塊SDAS實現(xiàn)了石化企業(yè)主要關(guān)鍵流體計量儀表如水、蒸汽包括一些進(jìn)出裝置、進(jìn)出廠主要物料的流量信息，這些都是關(guān)系到企業(yè)投入產(chǎn)出以及能源消耗等的關(guān)鍵性指標(biāo)數(shù)據(jù)。采集的參數(shù)包括瞬時流量、累積流量以及溫度、壓力補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。SDAS采用分布式I/O 模塊搭配以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器和數(shù)采監(jiān)控機(jī)的方式來實現(xiàn)采集，各廠分別建立一套廠級計量數(shù)采監(jiān)控系統(tǒng)，由其實現(xiàn)對現(xiàn)場流量計的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。7.2.8 包裝秤地秤計量