實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在石化行業(yè)中的典型應(yīng)用

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在石化行業(yè)中的典型應(yīng)用-21.5- 刖言20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)的研究已成為自 動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題。國(guó)外大型流程企業(yè)、特別是石油化工企業(yè)均重視信息集成技術(shù)的 應(yīng)用，紛紛以極大的熱情和精力，構(gòu)架工廠級(jí)、公司級(jí)甚至超公司級(jí)的信息集成系統(tǒng)；這就 是集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營(yíng)于一體的綜合信息集成系統(tǒng)，通常稱為生產(chǎn)過(guò)程綜合自 動(dòng)化系統(tǒng)。而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為連接生產(chǎn)過(guò)程和上層管理的中間組件，是綜合信息集成系統(tǒng)的 基礎(chǔ)，在信息化建設(shè)中起著關(guān)鍵作用。應(yīng)用方案某石油化工廠作為典型的石化行業(yè)，信息技術(shù)作為現(xiàn)代化管理的工具和手段，越來(lái) 越受到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和全體職工的重

2、視，該廠主要生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)了 DCS自動(dòng)控制，連接進(jìn)入實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)包括浙大中控的JX300X的DCS系統(tǒng)2套，Honeywell TPS3000 的 DCS 系統(tǒng)1 套，Honeywell TDC3000 的 DCS 系統(tǒng)1 套，SIEMENS WINCC 系 統(tǒng)2套，罐區(qū)采集的CIMPLICITY系統(tǒng)1套。通過(guò)建立基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制裝置的數(shù)據(jù)上傳，實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等功能。系統(tǒng)功能包括：建立與DCS系統(tǒng)的連接；建立生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)； 基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用；如圖1所示。（圖）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用框架ESP-iSYS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件在實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)企業(yè)綜

3、合自動(dòng)化中起到關(guān)鍵性的作 用，它為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程提供了以下解決方案：集成所有集散控制系統(tǒng)、可編程控制器、智能化儀表、過(guò)程控制軟件、工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 等過(guò)程控制系統(tǒng)；具備流程監(jiān)視、數(shù)據(jù)瀏覽、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、分析報(bào)表、生產(chǎn)調(diào)度等全面功能應(yīng)用； 按照B/S模式設(shè)計(jì)，在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或Internet上均可運(yùn)行；徹底解決企業(yè)中多種、多套過(guò)程控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)、集成、管理問(wèn)題；采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，滿足企業(yè)多工段、多車間、多過(guò)程集成需要；統(tǒng)一過(guò)程控制系統(tǒng)和企業(yè)信息系統(tǒng)兩大網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。將過(guò)程控制系統(tǒng)融合為企業(yè)信息 管理系統(tǒng)的一部分；通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤控制生產(chǎn)計(jì)劃、原料供應(yīng)、操作人員、過(guò)程信息和設(shè)備信息，使企業(yè)生產(chǎn) 經(jīng)

4、營(yíng)管理人員對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)條件有一個(gè)全面的了解；從全廠生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)方面收集生產(chǎn)信息，并按照全廠信息模型組織這些數(shù)據(jù)，最終 提供給企業(yè)管理人員和其它軟件使用；全面標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和服務(wù)，使得管理信息系統(tǒng)軟件、企業(yè)資源計(jì)劃管理軟件和 供應(yīng)鏈管理軟件可以按自己的需要訪問(wèn)、組織、使用系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)。ESP-iSYS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件平臺(tái)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的再次加工處理，提煉出真正 對(duì)生產(chǎn)管理、計(jì)劃調(diào)度、經(jīng)營(yíng)決策有用的數(shù)據(jù)，從而在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和實(shí)時(shí)過(guò)程控制之間架 起一座橋梁，達(dá)到兩者之間的信息交換和緊密集成。應(yīng)用效果通過(guò)實(shí)施生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示：已經(jīng)實(shí)施完成控制系統(tǒng)數(shù)

5、據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，把催化裝置、聚丙烯裝置、 鍋爐房、罐區(qū)、化纖裝置等控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，然后 通過(guò)局域網(wǎng)在各領(lǐng)導(dǎo)辦公室、調(diào)度室、各科室的計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。涉及的控制系統(tǒng)包括： 催化裝置 DCS（ Honeywell TPS3000），采用 OPC 接口；聚丙烯裝置 DCS（ Honeywell TDC3000），采用SI卡通過(guò)MODBUS RTU協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；鍋爐房和944車間DCS （浙大 中控SUPCON JX-300X），采用OPC接口；罐區(qū)系統(tǒng)（CIMPLICITY組態(tài)軟件），采用DDE 接口；化纖裝置控制系統(tǒng)（SIEMENS WINCC組態(tài)軟件），采用OPC

6、接口；流程圖畫(huà)面的瀏覽：流程圖畫(huà)面形象的反映出工藝原理和流程以及當(dāng)前的生產(chǎn)狀況，使 生產(chǎn)管理人員能夠方便地了解和分析生產(chǎn)情況；生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)視：生產(chǎn)數(shù)據(jù)畫(huà)面能夠全面地反映生產(chǎn)情況，將每個(gè)工段相關(guān)的數(shù)據(jù)集中到 一幅或幾幅畫(huà)面中；公用工程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)視：將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采集的水、電、汽、風(fēng)、瓦斯、氣（氧氣、 氮?dú)狻錃獾龋┑裙霉こ痰膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)表格、管線圖、配電圖等畫(huà)面進(jìn)行集中顯示， 監(jiān)視公用工程的狀況；實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)監(jiān)視：趨勢(shì)圖能夠顯示出某一段時(shí)間數(shù)據(jù)變化的情況。實(shí)時(shí)趨勢(shì)能 夠反映出當(dāng)前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢(shì)的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，能夠查看任何時(shí)間段 數(shù)據(jù)的變化情況。通過(guò)查看歷史趨勢(shì)，

7、可以了解長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)情況；生產(chǎn)報(bào)表生成：能夠生成班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、成品動(dòng)態(tài)、原料進(jìn)廠等生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表，所反 映的數(shù)據(jù)真實(shí)而且準(zhǔn)確。系統(tǒng)生成班報(bào)表后，根據(jù)日期可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)比較快速地進(jìn)行查詢；化驗(yàn)數(shù)據(jù)的輸入和顯示：實(shí)現(xiàn)全廠所有化驗(yàn)數(shù)據(jù)一次鍵入，全廠共享的目標(biāo)?；?yàn)數(shù)據(jù) 共約700個(gè)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)；預(yù)留與其它監(jiān)控系統(tǒng)的接口，若以后系統(tǒng)擴(kuò)展，增加DCS系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)也可以方便的 傳送到管理網(wǎng)中來(lái)；提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)格式及接口，使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以上傳到企業(yè)的管理系統(tǒng)（ERP）中，建 設(shè)全廠的管控一體化系統(tǒng)，從而使企業(yè)的管理效益達(dá)到最大。后記實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)ESP-iSYS自2004年投入運(yùn)行以來(lái)，已穩(wěn)定運(yùn)行2年以上，整個(gè)系統(tǒng)

8、維 護(hù)工作量少，實(shí)時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控為廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，生產(chǎn)調(diào)度等部門提供了極大的方便，“辦公室更趨 近現(xiàn)場(chǎng)”得以很好的實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在獨(dú)山子石化的應(yīng)用1引言近年，中國(guó)石油開(kāi)始嘗試ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、PCS（過(guò)程控制系 統(tǒng)）三層結(jié)構(gòu)的信息化模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流、資金流、物資流的有機(jī)互動(dòng)。獨(dú)山子石化是屬于 中國(guó)石油的煉油化工一體化的地區(qū)分公司，作為MES第二批推廣單位之一，具有典型的代表 性。ERP、MES要能正常工作，離不開(kāi)數(shù)據(jù)支持體系，而其中尤以生產(chǎn)數(shù)據(jù)為重中之重。因 此，強(qiáng)化公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)綜合利用與挖掘，建立自己的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，是滿足企業(yè)資本和 決策支持的根本需要。而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

9、作為連接生產(chǎn)過(guò)程和上層管理的中間組件，是綜合信息 集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在信息化建設(shè)中起著關(guān)鍵作用。2關(guān)鍵技術(shù)2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)分支，它適用于處理不斷更新的快速變化的數(shù)據(jù)及 具有時(shí)間限制的事務(wù)處理。目前常見(jiàn)的，國(guó)際使用廣泛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)有AspenTech公司的 InfoPlus.21，OSI 公司的 PI，HoneyWell 公司的 PHD 等。Infoplus.21是一個(gè)用于實(shí)時(shí)制造過(guò)程的實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)，它采集管理以及存儲(chǔ)大量 的過(guò)程數(shù)據(jù)?？梢詫⑦^(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)在用戶面前，使用戶可以應(yīng)用這些數(shù)據(jù)改進(jìn)生產(chǎn)方 法、增加利潤(rùn)、提高事物處理的靈活性。PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

10、是由美國(guó)OSI Software公司開(kāi)發(fā)的基于C / S、B / S結(jié)構(gòu)的商品化 軟件應(yīng)用平臺(tái)，是工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)與上層管理信息系統(tǒng)連接的橋梁。PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 適用于電力、石油、化工、冶金、造紙、制藥、水處理、食品飲料、通訊等各種生產(chǎn)流程企 業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化，是全世界裝機(jī)量最多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?；裟犴f爾公司的PHD是一套成熟的石化行業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，同時(shí)該系統(tǒng)也可作為 生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)。該系統(tǒng)具有采集工藝過(guò)程數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不限、用戶數(shù)不限、 能與多種型號(hào)的DCS系統(tǒng)互聯(lián)、擴(kuò)展性好、用戶界面可與OFFICE等桌面軟件無(wú)縫連連、穩(wěn) 定性好等特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是霍尼韋爾公司的PHD

11、。PHD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)沒(méi)有限制，僅受計(jì)算機(jī)存儲(chǔ) 容量的限制，它采用高保真的時(shí)間加權(quán)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)保證所有生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的保存時(shí)間 至少達(dá)到5年。2.2 OPC技術(shù)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，管理網(wǎng)需要從控制網(wǎng)上實(shí)時(shí)地獲取工藝生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)以滿足不 同的管理需求，但由于控制網(wǎng)上的DCS、PLC和其它智能儀器儀表通常來(lái)自不同的廠商，相 互之間的通訊非常復(fù)雜。OPC(OLE for Process Cbntrol)作為硬件和軟件之間的一個(gè)中間件， 解決了上述問(wèn)題，它為工業(yè)數(shù)據(jù)通訊提供了一種標(biāo)準(zhǔn)。OPC是Microsoft公司的對(duì)象鏈接和 嵌入OLE / COM技術(shù)在過(guò)程控制方面的應(yīng)用，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了標(biāo)

12、準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制。OPC技術(shù)擴(kuò)展了硬件設(shè)備的概念，只要符合OPC服務(wù)器的規(guī)范，OPC客戶都可以與之進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換，硬件廠商只需要編寫(xiě)一套驅(qū)動(dòng)程序就可以滿足不同用戶的需要，軟件開(kāi)發(fā)商也 無(wú)需了解硬件設(shè)備的廠家和其硬件實(shí)質(zhì)。只要遵循0PC規(guī)范，管理網(wǎng)即可隨時(shí)通過(guò)OPC接口 來(lái)獲取工藝生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)了。2.3基于Internet的瀏覽器技術(shù)廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)視與查詢軟件包Workcenter PKS是一個(gè)可組態(tài)的、基于Web服務(wù)的監(jiān)控平 臺(tái)，它采用最新的Microsoft.NET網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)和霍尼韋爾HIMWeb專利技術(shù)。系統(tǒng)應(yīng)用最 新的Workcentre PKS(WPKS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和商業(yè)數(shù)據(jù)的 W

13、eb瀏覽功能。WPKS作為 Honeywell的協(xié)同制造策略的基石，是一個(gè)全新的用于實(shí)現(xiàn)信息可視化、監(jiān)視與分析和決策 支持的基于瀏覽器的應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)如下：應(yīng)用最新的瀏覽器技術(shù)和符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的方 式靈活訪問(wèn)工廠數(shù)據(jù)；XML Services引擎；WPKS是基本構(gòu)造模塊之一，是一個(gè)可組態(tài)Web 應(yīng)用平臺(tái)，能夠使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的XML訪問(wèn)不同來(lái)源的數(shù)據(jù)；提供B/S數(shù)據(jù)查詢，分析和報(bào) 表等。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽數(shù)據(jù)的靈活性，瘦客戶端設(shè)計(jì)只需IE瀏覽器，不常使用的用戶也可以 很容易的查看數(shù)據(jù)，配置趨勢(shì)圖等。系統(tǒng)應(yīng)用WPKS和XML技術(shù)為三層結(jié)構(gòu)一數(shù)據(jù)層、邏輯 層和表示層的Web應(yīng)用提供靈活的框架，較低成本支持

14、大量不常訪問(wèn)的用戶。XML是數(shù)據(jù)庫(kù) 與不同廠商的應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。2.4桌面應(yīng)用過(guò)程趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)分析工具Process Trend過(guò)程趨勢(shì)提供windows界面的分析歷史數(shù)據(jù)的圖形化界面?？s放功能的使用可以進(jìn)行詳 細(xì)的趨勢(shì)分析。由于每條趨勢(shì)可獨(dú)立設(shè)定時(shí)間刻度，所以用戶可對(duì)同一位號(hào)在不同時(shí)刻進(jìn)行 比較，例如可比較兩個(gè)操作班的操作表現(xiàn)。趨勢(shì)圖可以拷貝到粘貼板，輸入到文件或者輸入 到Excel電子表格進(jìn)行更詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。頭發(fā)絲光標(biāo)功能可以顯示任何時(shí)刻的數(shù)據(jù)值。每 個(gè)窗口顯示八條趨勢(shì)，同時(shí)可打開(kāi)八個(gè)窗口。過(guò)程趨勢(shì)同時(shí)提供嵌入的統(tǒng)計(jì)分析功能，例如 XY分布圖；頻譜圖；質(zhì)量控制圖(SQC)等。Vis

15、ual PHD為了方便直觀地查詢過(guò)程數(shù)據(jù)，visualPHD通過(guò)使用OLEServer和ActiveX可將數(shù)據(jù)控 制，文本控本，圖形控制(趨勢(shì)圖)，位號(hào)控制和棒圖控制等工具控件插入VisualBasic的應(yīng) 用。例如用戶可利用照片作為圖形背景，用嵌入方式將過(guò)程數(shù)據(jù)，位號(hào)，棒圖和趨勢(shì)圖插入 圖中。由于以上ActiveX控件可以用于GUS流程圖，所以GUS流程圖可以顯示PHD數(shù)據(jù)庫(kù)的 歷史數(shù)據(jù)。PowerPoint View，MSPowerPoint能被用來(lái)產(chǎn)生過(guò)程流程圖的工具。通過(guò)使用 ActiveX控件可將數(shù)據(jù)控制，文本控制，圖形控制(趨勢(shì)圖)，位號(hào)控制和棒圖控制等控件模 塊插入PowerPo

16、int形成工具欄，方便地插入過(guò)程數(shù)據(jù)和趨勢(shì)圖等功能。同時(shí)提供多種預(yù)制 的ActiveX三維圖庫(kù)，為用戶繪制流程圖和事故分析提供方便。手工錄入一Mod TagPHD提供了多種手工錄入工位數(shù)據(jù)的方法，PHD還提供了 API允許客戶開(kāi)發(fā)以各種形式 的手工錄入界面，如：EXCEL表為界面的手工錄入工位的方法。2.5客戶化開(kāi)發(fā)目前對(duì)PHD Server開(kāi)發(fā)的主要方法有四種，第一種是直接調(diào)用PHD API，第二種是OPC Server，第三種是 ODBC 和 SQL 讀取，第四種是 PHD Automation OLE Server 和 ActiveX 控 件可視化控件方式。PHD Server客戶化開(kāi)發(fā)

17、的關(guān)鍵是對(duì)PHDServer的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。用戶可以 有多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇，可以開(kāi)發(fā)基于C/S、B/S的程序。下面對(duì)這四種方法做一簡(jiǎn)單介紹：PHD API函數(shù)庫(kù)是用于開(kāi)發(fā)用戶應(yīng)用程序的接口，是所有客戶化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。API 函數(shù)有豐富的功能，如存取歷史數(shù)據(jù)、執(zhí)行計(jì)算、將數(shù)據(jù)輸入。(詩(shī)、以及對(duì)PHD的歷史數(shù) 據(jù)進(jìn)行編輯等。它支持C，C+，VB等多種高級(jí)語(yǔ)言編程讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。OPC Server，在裝置、工廠和公司各級(jí)都可安裝數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC Server，用戶或第三 家應(yīng)用都可以使用OPC的標(biāo)準(zhǔn)方法讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。ODBC和SQL讀取，PHD提供通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的接口對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，即通 過(guò)SQL或ODBC應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的裝人或轉(zhuǎn)出。在數(shù)據(jù)庫(kù)中把這種功能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和 PHD的接口。有了這種機(jī)制，對(duì)于那些雖然不懂得如何用API函數(shù)編程但是掌握SQL知識(shí)的 用戶，可直接用SQL語(yǔ)句對(duì)PHD進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加和刪除。OLE DB Provider方式，該方式是 從HoneywelL PHD 202才開(kāi)始提供，它提供了類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)方式訪問(wèn)PHDServer方法，該 方法訪問(wèn)PHD簡(jiǎn)單可靠，功能強(qiáng)大。PHD Automation OLE Ser