MES系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)--百度文庫

1、MES 系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)內(nèi)容摘要:大連石化公司的生產(chǎn)運行系統(tǒng) (MES 采用了 Honeywell 公司軟件包實現(xiàn)的, PHD 實時數(shù)據(jù)庫是生產(chǎn)運行系統(tǒng)(MES 的基礎(chǔ)。本文介紹了 PHD 實時數(shù)據(jù)庫的結(jié) 構(gòu)設(shè)計, 通過標準的 OPC 接口技術(shù)與 PHD 的 Buffer/Shadow技術(shù)結(jié)合完成了數(shù) 據(jù)采集,滿足了生產(chǎn)運行系統(tǒng)(MES 的總體目標。關(guān)鍵詞:生產(chǎn)運行系統(tǒng)(MES 、 PHD 實時數(shù)據(jù)庫、集散控制系統(tǒng)(DCS 、 OPC 接口 1、前言中國石油為了加快各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的信息化建設(shè), 2004年,生產(chǎn)運行系統(tǒng)(MES 列入股 份公司年度信息技術(shù)項目計劃, 最后選擇了大連石化公司

2、為試點單位, 開始進行試點實施工 作。目前中國石油生產(chǎn)運行系統(tǒng)(MES 已經(jīng)進入了第三期推廣中,預(yù)計 2009年底完成推 廣,大連石化公司試點的 MES 系統(tǒng)已于 2005年 12月份正式上線運行,目前運行穩(wěn)定,為 公司信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。2、 PHD 實時數(shù)據(jù)庫的開放性現(xiàn)代化煉廠大量采用了 DCS 等自動化儀表及控制設(shè)備進行生產(chǎn)過程、公用工程、罐區(qū) 等自動化控制。 Honeywell 公司的實時數(shù)據(jù)庫軟件包具有與這些常用設(shè)備的接口和數(shù)據(jù)采集 能力,而且該軟件包具有接口軟件的開發(fā)工具,以便為特殊設(shè)備開發(fā)接口。同時,還能采集 非連續(xù)的數(shù)據(jù),如實驗室的分析數(shù)據(jù),物料的移動數(shù)據(jù)等。 PHD 實時數(shù)

3、據(jù)庫最終是供用戶 或應(yīng)用程序使用的, PHD 實時數(shù)據(jù)庫為用戶提供了與外界進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?API 函數(shù) 庫、 OPC 接口、 ODBC 和 SQL 接口、 Automation OLE Server以及 ActiveX 控件等接口方式。 3、大連石化公司 PHD 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方案1 PHD 實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計目標PHD 實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用平臺不僅可以管理實時數(shù)據(jù),還能進行事件信息、事務(wù)性數(shù)據(jù)和 應(yīng)用數(shù)據(jù)的管理,分別將相關(guān)測量值存放于過程實時數(shù)據(jù)庫;將操作變化、報警信息、過程 變化等事件存放于事件數(shù)據(jù)庫;將物料移動記錄、化驗室分析數(shù)據(jù)、操作規(guī)程、工藝卡片存 放于事務(wù)性數(shù)據(jù)庫; 將物料平衡、 操作管理

4、、 先進控制等基于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的運行結(jié)果數(shù)據(jù)存 放于應(yīng)用數(shù)據(jù)庫,在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的無縫連接,以方便應(yīng)用開發(fā)。 它的設(shè)計目標如下:存儲數(shù)據(jù), 保證原始信號在一定的約束條件下再現(xiàn), 優(yōu)化存儲和支持時間序列平均值。 允許手工錄入那些分布式信息源,非連接的裝置或地理上分布很遠的信息點數(shù)據(jù)。 接口或集成到其他實時系統(tǒng)、第三方實時歷史數(shù)據(jù)庫產(chǎn)或者現(xiàn)有的客戶解決方案中。 提供收集、跟蹤、分析、響應(yīng)和報表支持、流程圖和趨勢圖。提供執(zhí)行簡單計算和對象類型平衡的功能,結(jié)合用戶開發(fā)實現(xiàn)復(fù)雜、高級計算功能。 提供 PHD 實時數(shù)據(jù)庫與 ORACLE 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的動態(tài)連接。提供靈活的用戶接口選項,最終

5、用戶通過 LAN/WAN 進行配置等。2 PHD 實時數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)大連石化公司的 MES 系統(tǒng)采用 Honeywell 公司的 MES 系統(tǒng)套件, 該軟件是專門針對煉 油化工行業(yè)的特點所設(shè)計的整體的、集成的解決方案,包含了流程工業(yè)的最佳實踐。 MES 系統(tǒng)是以 PHD 數(shù)據(jù)庫作為實時數(shù)據(jù)采集中心,系統(tǒng)被設(shè)計成三層結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)采集層、數(shù) 據(jù)的存儲和處理層以及桌面應(yīng)用層。如圖1所示:數(shù)據(jù)采集層是各裝置的 DCS 系統(tǒng)等和接口組成,通過接口將實時、非連續(xù)的信息輸 入到實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)的存儲和處理層是由實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其之上的應(yīng)用程序組成, 應(yīng)用程序基于來 自數(shù)據(jù)采集層的信息,提供操作管理應(yīng)用

6、。12桌面應(yīng)用層由客戶端軟件和瀏覽器組成, 客戶端軟件為實時數(shù)據(jù)庫管理及應(yīng)用提供應(yīng) 用平臺,瀏覽器用于發(fā)布操作管理的實時信息、組態(tài)界面以及計算結(jié)果。 數(shù)據(jù)的存儲 數(shù)據(jù)的采集和處理桌面應(yīng)用圖 1 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 OPC 接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集大連石化公司的 MES 系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集采用了標準 OPC 接口方式, 數(shù)據(jù)來源有 DCS 、 PLC 以及第三方實時數(shù)據(jù)庫等。流程工業(yè)生產(chǎn)過程都是連續(xù)的, MES 系統(tǒng)與裝置生產(chǎn)緊密 地聯(lián)系在一起,生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息也必定是連續(xù)的,一旦異常造成數(shù)據(jù)中斷,就嚴重的影響了 MES 系統(tǒng)的應(yīng)用。 Honeywell 公司的 Buffer/Shadow技術(shù),將物理上分

7、散的數(shù)據(jù)源設(shè)置成多 個獨立的 PHD 服務(wù)器,實現(xiàn)同機數(shù)據(jù)的采集,這樣保證了實時數(shù)據(jù)的連續(xù)性。PHD 實時數(shù)據(jù)庫采集了全公司 33套裝置的數(shù)據(jù),根據(jù)總部相關(guān)的編碼規(guī)則,共設(shè)計了 17個實時數(shù)據(jù)采集接口,累計共采集 2萬多點實時數(shù)據(jù)。如表 1所示: 4 PHD 實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將實時數(shù)據(jù)信息通過軟件包的 TPI 組態(tài)工具預(yù)組態(tài)到系統(tǒng)中, 并下載到 PHD 數(shù)據(jù)庫中。 PHD 實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息包括:實時點位號、手動點位號、虛擬點位號以及用于存儲 相同屬性的父點位號等。數(shù)據(jù)庫中的各類點位號定義以第一聯(lián)合車間的三催化裝置為例。 實時點位號的設(shè)計采集控制系統(tǒng)的實時點信息,以裝置代碼前綴、控制

8、系統(tǒng)位號的關(guān)鍵字段以及 .PV 后綴 進行定義。 手動點位號的設(shè)計生產(chǎn)或管理數(shù)據(jù)存在離線的數(shù)據(jù), 需要手動錄入; 生產(chǎn)的監(jiān)視點數(shù)據(jù)需要有對應(yīng)的工藝 卡片上、下限指標的手動位號。手動錄入位號以裝置代碼前綴、工藝代碼以及 .MANUAL 后 綴進行命名;上、下限指標的手動位號以裝置代碼前綴、控制系統(tǒng)位號的關(guān)鍵字段以 及 .HILMT (上限和 .LOLMT (下限后綴進行定義。表 3 PHD 實時數(shù)據(jù)庫手動點位號定義表 虛擬點位號的設(shè)計在 PHD 數(shù)據(jù)庫中定義關(guān)鍵績效指標(KPI 、工藝參數(shù)、平穩(wěn)率計算等公式,計算按裝 置分類,進行監(jiān)視。虛擬點位號以裝置代碼前綴、關(guān)鍵字代碼以及 .KPI 后綴進行

9、定義。 表 4 PHD 實時數(shù)據(jù)庫虛擬點位號定義表3 父點位號的設(shè)計各類點的相同屬性通過父點統(tǒng)一定義實現(xiàn), 主要分成兩類父點:一類是實時位號的父點; 一類是手動位號的父點。 其中實時位號的父點分成五類:FLOW-流量, PRESS-壓力, TEMP-溫度, LEVEL-液位, OTHER-其他類型,系統(tǒng)中共建立了 89個父點位號;手動位號的父點 定義一個父點即可。父點位號以裝置數(shù)采接口前綴、各類父點代碼、 _PARENT后綴進行定 義。5 PHD 實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用PHD 實時數(shù)據(jù)庫保羅了生產(chǎn)、管理、實驗室等各類數(shù)據(jù),基于這些數(shù)據(jù)進行應(yīng)用也是 MES 系統(tǒng)實施的最終目標。具體實現(xiàn)了如下的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

10、: 實現(xiàn)了工藝臺帳的電子化。 以 B/S或 C/S的方式組態(tài)查詢的流程圖界面和趨勢圖界面。 手動數(shù)據(jù)錄入界面,以 B/S方式進行,支持物料平衡應(yīng)用、物料跟蹤、和其它應(yīng)用 需要的手工錄入數(shù)據(jù)。 實現(xiàn)裝置的平穩(wěn)率考核算法,將監(jiān)控的目標分成廠級、車間級和班組級,方便于進 行裝置的成本核算。 實現(xiàn)生產(chǎn)裝置的能耗計算,根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行裝置的單耗計算,根據(jù)裝 置的單耗計算出裝置的綜合能耗和平均單耗,并且能按班次、日及任意時間段進行 匯總計算,能查看趨勢圖。4、結(jié)束語MES 系統(tǒng)的實施為供應(yīng)鏈優(yōu)化提供最為基礎(chǔ)的地區(qū)分公司物料平衡及庫存動態(tài),并對 優(yōu)化的結(jié)果進行反饋和驗證,促進供應(yīng)鏈優(yōu)化的應(yīng)用。 M

11、ES 系統(tǒng)的建立集成了生產(chǎn)過程信 息和生產(chǎn)管理信息,為 ERP 系統(tǒng)提供準確、及時的物料平衡、公用工程消耗、質(zhì)量分析等 生產(chǎn)集成信息。在 MES 系統(tǒng)成功實施后,使企業(yè)的信息技術(shù)向過程集成和企業(yè)集成發(fā)展, 消除了制約的瓶頸,優(yōu)化了資源的分配利用,優(yōu)化了生產(chǎn),降低了成本,提高了企業(yè)的經(jīng)濟 效益、經(jīng)營和管理水平。通過 MES 系統(tǒng)的幾年來的持續(xù)建設(shè)、不斷完善,已經(jīng)成功實現(xiàn)了物料平衡、物料移動 管理、裝置運行平穩(wěn)率的考核、操作日志的完全電子化、工藝臺帳的電子化等功能。為公司 生產(chǎn)提供了一整套信息化工具,也為公司生產(chǎn)和管理帶來了理念上的轉(zhuǎn)變,同時為 ERP 層 的財務(wù)管理、銷售管理、物資管理等決策提供可靠的數(shù)據(jù),為實現(xiàn) “ 信息化帶動工