實時數(shù)據(jù)庫在石化行業(yè)中的典型應(yīng)用

1、實時數(shù)據(jù)庫在石化行業(yè)中的典型應(yīng)用-21.5- 刖言20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)的日新月異，計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)的研究已成為自 動化領(lǐng)域的一個前沿課題。國外大型流程企業(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、公司級甚至超公司級的信息集成系統(tǒng)；這就 是集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營于一體的綜合信息集成系統(tǒng)，通常稱為生產(chǎn)過程綜合自 動化系統(tǒng)。而實時數(shù)據(jù)庫作為連接生產(chǎn)過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 越受到各級領(lǐng)導(dǎo)和全體職工的重

2、視，該廠主要生產(chǎn)裝置實現(xiàn)了 DCS自動控制，連接進入實 時數(shù)據(jù)庫系統(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。通過建立基于實時數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對控制裝置的數(shù)據(jù)上傳，實時 數(shù)據(jù)監(jiān)測等功能。系統(tǒng)功能包括：建立與DCS系統(tǒng)的連接；建立生產(chǎn)過程實時/歷史數(shù)據(jù)庫； 基于實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用；如圖1所示。（圖）實時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用框架ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件在實現(xiàn)流程工業(yè)企業(yè)綜

3、合自動化中起到關(guān)鍵性的作 用，它為工業(yè)生產(chǎn)過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、過程控制軟件、工業(yè)控制計算機 等過程控制系統(tǒng)；具備流程監(jiān)視、數(shù)據(jù)瀏覽、實時趨勢、歷史趨勢、分析報表、生產(chǎn)調(diào)度等全面功能應(yīng)用； 按照B/S模式設(shè)計，在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或Internet上均可運行；徹底解決企業(yè)中多種、多套過程控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)、集成、管理問題；采用實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，滿足企業(yè)多工段、多車間、多過程集成需要；統(tǒng)一過程控制系統(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；通過實時跟蹤控制生產(chǎn)計劃、原料供應(yīng)、操作人員、過程信息和設(shè)備信息，使企業(yè)生產(chǎn) 經(jīng)

4、營管理人員對企業(yè)的生產(chǎn)條件有一個全面的了解；從全廠生產(chǎn)過程中的各個方面收集生產(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；全面標準、開放的數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)，使得管理信息系統(tǒng)軟件、企業(yè)資源計劃管理軟件和 供應(yīng)鏈管理軟件可以按自己的需要訪問、組織、使用系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)。ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件平臺通過對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的再次加工處理，提煉出真正 對生產(chǎn)管理、計劃調(diào)度、經(jīng)營決策有用的數(shù)據(jù)，從而在生產(chǎn)經(jīng)營管理和實時過程控制之間架 起一座橋梁，達到兩者之間的信息交換和緊密集成。應(yīng)用效果通過實施生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)以下目標:實時數(shù)據(jù)采集與顯示：已經(jīng)實施完成控制系統(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)通過數(shù)據(jù)接口采集到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，然后 通過局域網(wǎng)在各領(lǐng)導(dǎo)辦公室、調(diào)度室、各科室的計算機上實時顯示。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；流程圖畫面的瀏覽：流程圖畫面形象的反映出工藝原理和流程以及當前的生產(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)畫面能夠全面地反映生產(chǎn)情況，將每個工段相關(guān)的數(shù)據(jù)集中到 一幅或幾幅畫面中；公用工程實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視：將實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采集的水、電、汽、風(fēng)、瓦斯、氣（氧氣、 氮氣、氫氣等）等公用工程的實時數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)表格、管線圖、配電圖等畫面進行集中顯示， 監(jiān)視公用工程的狀況；實時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視：趨勢圖能夠顯示出某一段時間數(shù)據(jù)變化的情況。實時趨勢能 夠反映出當前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫中取出，能夠查看任何時間段 數(shù)據(jù)的變化情況。通過查看歷史趨勢，

7、可以了解長時間的生產(chǎn)情況；生產(chǎn)報表生成：能夠生成班報表、日報表、成品動態(tài)、原料進廠等生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表，所反 映的數(shù)據(jù)真實而且準確。系統(tǒng)生成班報表后，根據(jù)日期可以通過網(wǎng)絡(luò)比較快速地進行查詢；化驗數(shù)據(jù)的輸入和顯示：實現(xiàn)全廠所有化驗數(shù)據(jù)一次鍵入，全廠共享的目標?；灁?shù)據(jù) 共約700個化驗分析數(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；提供開放的數(shù)據(jù)格式及接口，使實時數(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)的管理效益達到最大。后記實時數(shù)據(jù)庫ESP-iSYS自2004年投入運行以來，已穩(wěn)定運行2年以上，整個系統(tǒng)

8、維 護工作量少，實時生產(chǎn)監(jiān)控為廠級領(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”得以很好的實現(xiàn)。實時數(shù)據(jù)庫在獨山子石化的應(yīng)用1引言近年，中國石油開始嘗試ERP（企業(yè)資源計劃）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、PCS（過程控制系 統(tǒng)）三層結(jié)構(gòu)的信息化模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流、資金流、物資流的有機互動。獨山子石化是屬于 中國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，強化公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)綜合利用與挖掘，建立自己的實時數(shù)據(jù)庫平臺，是滿足企業(yè)資本和 決策支持的根本需要。而實時數(shù)據(jù)庫

9、作為連接生產(chǎn)過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實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的一個分支，它適用于處理不斷更新的快速變化的數(shù)據(jù)及 具有時間限制的事務(wù)處理。目前常見的，國際使用廣泛的實時數(shù)據(jù)庫有AspenTech公司的 InfoPlus.21，OSI 公司的 PI，HoneyWell 公司的 PHD 等。Infoplus.21是一個用于實時制造過程的實時信息管理系統(tǒng)，它采集管理以及存儲大量 的過程數(shù)據(jù)?？梢詫⑦^程數(shù)據(jù)實時地呈現(xiàn)在用戶面前，使用戶可以應(yīng)用這些數(shù)據(jù)改進生產(chǎn)方 法、增加利潤、提高事物處理的靈活性。PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

10、是由美國OSI Software公司開發(fā)的基于C / S、B / S結(jié)構(gòu)的商品化 軟件應(yīng)用平臺，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實時數(shù)據(jù)庫系統(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)過程優(yōu)化，是全世界裝機量最多的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?；裟犴f爾公司的PHD是一套成熟的石化行業(yè)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)也可作為 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用平臺。該系統(tǒng)具有采集工藝過程數(shù)據(jù)點數(shù)不限、用戶數(shù)不限、 能與多種型號的DCS系統(tǒng)互聯(lián)、擴展性好、用戶界面可與OFFICE等桌面軟件無縫連連、穩(wěn) 定性好等特點。本系統(tǒng)采用的是霍尼韋爾公司的PHD

11、。PHD數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)點沒有限制，僅受計算機存儲 容量的限制，它采用高保真的時間加權(quán)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)保證所有生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)的保存時間 至少達到5年。2.2 OPC技術(shù)在實時數(shù)據(jù)采集過程中，管理網(wǎng)需要從控制網(wǎng)上實時地獲取工藝生產(chǎn)過程數(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中間件， 解決了上述問題，它為工業(yè)數(shù)據(jù)通訊提供了一種標準。OPC是Microsoft公司的對象鏈接和 嵌入OLE / COM技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了標

12、準的數(shù)據(jù)訪問機制。OPC技術(shù)擴展了硬件設(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 行數(shù)據(jù)交換，硬件廠商只需要編寫一套驅(qū)動程序就可以滿足不同用戶的需要，軟件開發(fā)商也 無需了解硬件設(shè)備的廠家和其硬件實質(zhì)。只要遵循0PC規(guī)范，管理網(wǎng)即可隨時通過OPC接口 來獲取工藝生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)了。2.3基于Internet的瀏覽器技術(shù)廠級實時監(jiān)視與查詢軟件包Workcenter PKS是一個可組態(tài)的、基于Web服務(wù)的監(jiān)控平 臺，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)實現(xiàn)過程數(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，是一個全新的用于實現(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。它的主要特點如下：應(yīng)用最新的瀏覽器技術(shù)和符合工業(yè)標準的方 式靈活訪問工廠數(shù)據(jù)；XML Services引擎；WPKS是基本構(gòu)造模塊之一，是一個可組態(tài)Web 應(yīng)用平臺，能夠使用工業(yè)標準的XML訪問不同來源的數(shù)據(jù)；提供B/S數(shù)據(jù)查詢，分析和報 表等。通過網(wǎng)頁瀏覽數(shù)據(jù)的靈活性，瘦客戶端設(shè)計只需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、大量不常訪問的用戶。XML是數(shù)據(jù)庫 與不同廠商的應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)的標準。2.4桌面應(yīng)用過程趨勢和統(tǒng)計分析工具Process Trend過程趨勢提供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行詳 細的趨勢分析。由于每條趨勢可獨立設(shè)定時間刻度，所以用戶可對同一位號在不同時刻進行 比較，例如可比較兩個操作班的操作表現(xiàn)。趨勢圖可以拷貝到粘貼板，輸入到文件或者輸入 到Excel電子表格進行更詳細的數(shù)據(jù)分析。頭發(fā)絲光標功能可以顯示任何時刻的數(shù)據(jù)值。每 個窗口顯示八條趨勢，同時可打開八個窗口。過程趨勢同時提供嵌入的統(tǒng)計分析功能，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程數(shù)據(jù)，visualPHD通過使用OLEServer和ActiveX可將數(shù)據(jù)控 制，文本控本，圖形控制(趨勢圖)，位號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，用嵌入方式將過程數(shù)據(jù)，位號，棒圖和趨勢圖插入 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)庫的 歷史數(shù)據(jù)。PowerPoint View，MSPowerPoint能被用來產(chǎn)生過程流程圖的工具。通過使用 ActiveX控件可將數(shù)據(jù)控制，文本控制，圖形控制(趨勢圖)，位號控制和棒圖控制等控件模 塊插入PowerPo

16、int形成工具欄，方便地插入過程數(shù)據(jù)和趨勢圖等功能。同時提供多種預(yù)制 的ActiveX三維圖庫，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客戶化開發(fā)目前對PHD Server開發(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客戶化開發(fā)

17、的關(guān)鍵是對PHDServer的數(shù)據(jù)訪問。用戶可以 有多種開發(fā)語言選擇，可以開發(fā)基于C/S、B/S的程序。下面對這四種方法做一簡單介紹：PHD API函數(shù)庫是用于開發(fā)用戶應(yīng)用程序的接口，是所有客戶化開發(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)行計算、將數(shù)據(jù)輸入。(詩、以及對PHD的歷史數(shù) 據(jù)進行編輯等。它支持C，C+，VB等多種高級語言編程讀取實時數(shù)據(jù)。OPC Server，在裝置、工廠和公司各級都可安裝數(shù)據(jù)庫的OPC Server，用戶或第三 家應(yīng)用都可以使用OPC的標準方法讀取數(shù)據(jù)庫的實時數(shù)據(jù)。ODBC和SQL讀取，PHD提供通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫的接口對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行讀寫，即通 過SQL或ODBC應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)的裝人或轉(zhuǎn)出。在數(shù)據(jù)庫中把這種功能稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫和 PHD的接口。有了這種機制，對于那些雖然不懂得如何用API函數(shù)編程但是掌握SQL知識的 用戶，可直接用SQL語句對PHD進行數(shù)據(jù)的添加和刪除。OLE DB Provider方式，該方式是 從HoneywelL PHD 202才開始提供，它提供了類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式訪問PHDServer方法，該 方法訪問PHD簡單可靠，功能強大。PHD Automation OLE Ser