实时数据库在石化行业中的典型应用

1、实时数据库在石化行业中的典型应用-21.5- 刖言20世纪90年代，随着计算机技术的日新月异，计算机集成生产系统的研究已成为自 动化领域的一个前沿课题。国外大型流程企业、特别是石油化工企业均重视信息集成技术的 应用，纷纷以极大的热情和精力，构架工厂级、公司级甚至超公司级的信息集成系统；这就 是集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合信息集成系统，通常称为生产过程综合自 动化系统。而实时数据库作为连接生产过程和上层管理的中间组件，是综合信息集成系统的 基础，在信息化建设中起着关键作用。应用方案某石油化工厂作为典型的石化行业，信息技术作为现代化管理的工具和手段，越来 越受到各级领导和全体职工的重

2、视，该厂主要生产装置实现了 DCS自动控制，连接进入实 时数据库系统的DCS控制系统包括浙大中控的JX300X的DCS系统2套，Honeywell TPS3000 的 DCS 系统1 套，Honeywell TDC3000 的 DCS 系统1 套，SIEMENS WINCC 系 统2套，罐区采集的CIMPLICITY系统1套。通过建立基于实时数据库的生产信息管理系统，实现对控制装置的数据上传，实时 数据监测等功能。系统功能包括：建立与DCS系统的连接；建立生产过程实时/历史数据库； 基于实时数据库的应用；如图1所示。（图）实时数据库应用框架ESP-iSYS实时数据库系统软件在实现流程工业企业综

3、合自动化中起到关键性的作 用，它为工业生产过程提供了以下解决方案：集成所有集散控制系统、可编程控制器、智能化仪表、过程控制软件、工业控制计算机 等过程控制系统；具备流程监视、数据浏览、实时趋势、历史趋势、分析报表、生产调度等全面功能应用； 按照B/S模式设计，在企业内部网络或Internet上均可运行；彻底解决企业中多种、多套过程控制系统的联网、集成、管理问题；采用实时数据库技术，满足企业多工段、多车间、多过程集成需要；统一过程控制系统和企业信息系统两大网络基础设施。将过程控制系统融合为企业信息 管理系统的一部分；通过实时跟踪控制生产计划、原料供应、操作人员、过程信息和设备信息，使企业生产 经

4、营管理人员对企业的生产条件有一个全面的了解；从全厂生产过程中的各个方面收集生产信息，并按照全厂信息模型组织这些数据，最终 提供给企业管理人员和其它软件使用；全面标准、开放的数据存储和服务，使得管理信息系统软件、企业资源计划管理软件和 供应链管理软件可以按自己的需要访问、组织、使用系统中的所有数据。ESP-iSYS实时数据库系统软件平台通过对生产过程数据的再次加工处理，提炼出真正 对生产管理、计划调度、经营决策有用的数据，从而在生产经营管理和实时过程控制之间架 起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成。应用效果通过实施生产信息管理系统，实现以下目标:实时数据采集与显示：已经实施完成控制系统数

5、据采集网络，把催化装置、聚丙烯装置、 锅炉房、罐区、化纤装置等控制系统的数据通过数据接口采集到实时数据库服务器中，然后 通过局域网在各领导办公室、调度室、各科室的计算机上实时显示。涉及的控制系统包括： 催化装置 DCS（ Honeywell TPS3000），采用 OPC 接口；聚丙烯装置 DCS（ Honeywell TDC3000），采用SI卡通过MODBUS RTU协议传输数据；锅炉房和944车间DCS （浙大 中控SUPCON JX-300X），采用OPC接口；罐区系统（CIMPLICITY组态软件），采用DDE 接口；化纤装置控制系统（SIEMENS WINCC组态软件），采用OPC

6、接口；流程图画面的浏览：流程图画面形象的反映出工艺原理和流程以及当前的生产状况，使 生产管理人员能够方便地了解和分析生产情况；生产数据监视：生产数据画面能够全面地反映生产情况，将每个工段相关的数据集中到 一幅或几幅画面中；公用工程实时数据的监视：将实时数据库系统采集的水、电、汽、风、瓦斯、气（氧气、 氮气、氢气等）等公用工程的实时数据通过数据表格、管线图、配电图等画面进行集中显示， 监视公用工程的状况；实时趋势、历史趋势监视：趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能 够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段 数据的变化情况。通过查看历史趋势，

7、可以了解长时间的生产情况；生产报表生成：能够生成班报表、日报表、成品动态、原料进厂等生产数据报表，所反 映的数据真实而且准确。系统生成班报表后，根据日期可以通过网络比较快速地进行查询；化验数据的输入和显示：实现全厂所有化验数据一次键入，全厂共享的目标。化验数据 共约700个化验分析数据；预留与其它监控系统的接口，若以后系统扩展，增加DCS系统，其数据也可以方便的 传送到管理网中来；提供开放的数据格式及接口，使实时数据可以上传到企业的管理系统（ERP）中，建 设全厂的管控一体化系统，从而使企业的管理效益达到最大。后记实时数据库ESP-iSYS自2004年投入运行以来，已稳定运行2年以上，整个系统

8、维 护工作量少，实时生产监控为厂级领导，生产调度等部门提供了极大的方便，“办公室更趋 近现场”得以很好的实现。实时数据库在独山子石化的应用1引言近年，中国石油开始尝试ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、PCS（过程控制系 统）三层结构的信息化模式，实现数据流、资金流、物资流的有机互动。独山子石化是属于 中国石油的炼油化工一体化的地区分公司，作为MES第二批推广单位之一，具有典型的代表 性。ERP、MES要能正常工作，离不开数据支持体系，而其中尤以生产数据为重中之重。因 此，强化公司内部的数据综合利用与挖掘，建立自己的实时数据库平台，是满足企业资本和 决策支持的根本需要。而实时数据库

9、作为连接生产过程和上层管理的中间组件，是综合信息 集成系统的基础，在信息化建设中起着关键作用。2关键技术2.1实时数据库技术实时数据库是数据库系统发展的一个分支，它适用于处理不断更新的快速变化的数据及 具有时间限制的事务处理。目前常见的，国际使用广泛的实时数据库有AspenTech公司的 InfoPlus.21，OSI 公司的 PI，HoneyWell 公司的 PHD 等。Infoplus.21是一个用于实时制造过程的实时信息管理系统，它采集管理以及存储大量 的过程数据。可以将过程数据实时地呈现在用户面前，使用户可以应用这些数据改进生产方 法、增加利润、提高事物处理的灵活性。PI实时数据库系统

10、是由美国OSI Software公司开发的基于C / S、B / S结构的商品化 软件应用平台，是工厂底层控制网络与上层管理信息系统连接的桥梁。PI实时数据库系统 适用于电力、石油、化工、冶金、造纸、制药、水处理、食品饮料、通讯等各种生产流程企 业的生产过程优化，是全世界装机量最多的实时数据库系统。霍尼韦尔公司的PHD是一套成熟的石化行业生产实时数据库系统，同时该系统也可作为 生产实时数据库系统开发和应用平台。该系统具有采集工艺过程数据点数不限、用户数不限、 能与多种型号的DCS系统互联、扩展性好、用户界面可与OFFICE等桌面软件无缝连连、稳 定性好等特点。本系统采用的是霍尼韦尔公司的PHD

11、。PHD数据库对数据点没有限制，仅受计算机存储 容量的限制，它采用高保真的时间加权数据压缩技术保证所有生产过程实时数据的保存时间 至少达到5年。2.2 OPC技术在实时数据采集过程中，管理网需要从控制网上实时地获取工艺生产过程数据以满足不 同的管理需求，但由于控制网上的DCS、PLC和其它智能仪器仪表通常来自不同的厂商，相 互之间的通讯非常复杂。OPC(OLE for Process Cbntrol)作为硬件和软件之间的一个中间件， 解决了上述问题，它为工业数据通讯提供了一种标准。OPC是Microsoft公司的对象链接和 嵌入OLE / COM技术在过程控制方面的应用，为工业控制领域提供了标

12、准的数据访问机制。OPC技术扩展了硬件设备的概念，只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可以与之进 行数据交换，硬件厂商只需要编写一套驱动程序就可以满足不同用户的需要，软件开发商也 无需了解硬件设备的厂家和其硬件实质。只要遵循0PC规范，管理网即可随时通过OPC接口 来获取工艺生产过程数据了。2.3基于Internet的浏览器技术厂级实时监视与查询软件包Workcenter PKS是一个可组态的、基于Web服务的监控平 台，它采用最新的Microsoft.NET网络服务技术和霍尼韦尔HIMWeb专利技术。系统应用最 新的Workcentre PKS(WPKS)技术实现过程数据和商业数据的 W

13、eb浏览功能。WPKS作为 Honeywell的协同制造策略的基石，是一个全新的用于实现信息可视化、监视与分析和决策 支持的基于浏览器的应用。它的主要特点如下：应用最新的浏览器技术和符合工业标准的方 式灵活访问工厂数据；XML Services引擎；WPKS是基本构造模块之一，是一个可组态Web 应用平台，能够使用工业标准的XML访问不同来源的数据；提供B/S数据查询，分析和报 表等。通过网页浏览数据的灵活性，瘦客户端设计只需IE浏览器，不常使用的用户也可以 很容易的查看数据，配置趋势图等。系统应用WPKS和XML技术为三层结构一数据层、逻辑 层和表示层的Web应用提供灵活的框架，较低成本支持

14、大量不常访问的用户。XML是数据库 与不同厂商的应用之间共享数据的标准。2.4桌面应用过程趋势和统计分析工具Process Trend过程趋势提供windows界面的分析历史数据的图形化界面。缩放功能的使用可以进行详 细的趋势分析。由于每条趋势可独立设定时间刻度，所以用户可对同一位号在不同时刻进行 比较，例如可比较两个操作班的操作表现。趋势图可以拷贝到粘贴板，输入到文件或者输入 到Excel电子表格进行更详细的数据分析。头发丝光标功能可以显示任何时刻的数据值。每 个窗口显示八条趋势，同时可打开八个窗口。过程趋势同时提供嵌入的统计分析功能，例如 XY分布图；频谱图；质量控制图(SQC)等。Vis

15、ual PHD为了方便直观地查询过程数据，visualPHD通过使用OLEServer和ActiveX可将数据控 制，文本控本，图形控制(趋势图)，位号控制和棒图控制等工具控件插入VisualBasic的应 用。例如用户可利用照片作为图形背景，用嵌入方式将过程数据，位号，棒图和趋势图插入 图中。由于以上ActiveX控件可以用于GUS流程图，所以GUS流程图可以显示PHD数据库的 历史数据。PowerPoint View，MSPowerPoint能被用来产生过程流程图的工具。通过使用 ActiveX控件可将数据控制，文本控制，图形控制(趋势图)，位号控制和棒图控制等控件模 块插入PowerPo

16、int形成工具栏，方便地插入过程数据和趋势图等功能。同时提供多种预制 的ActiveX三维图库，为用户绘制流程图和事故分析提供方便。手工录入一Mod TagPHD提供了多种手工录入工位数据的方法，PHD还提供了 API允许客户开发以各种形式 的手工录入界面，如：EXCEL表为界面的手工录入工位的方法。2.5客户化开发目前对PHD Server开发的主要方法有四种，第一种是直接调用PHD API，第二种是OPC Server，第三种是 ODBC 和 SQL 读取，第四种是 PHD Automation OLE Server 和 ActiveX 控 件可视化控件方式。PHD Server客户化开发

17、的关键是对PHDServer的数据访问。用户可以 有多种开发语言选择，可以开发基于C/S、B/S的程序。下面对这四种方法做一简单介绍：PHD API函数库是用于开发用户应用程序的接口，是所有客户化开发的基础。API 函数有丰富的功能，如存取历史数据、执行计算、将数据输入。(诗、以及对PHD的历史数 据进行编辑等。它支持C，C+，VB等多种高级语言编程读取实时数据。OPC Server，在装置、工厂和公司各级都可安装数据库的OPC Server，用户或第三 家应用都可以使用OPC的标准方法读取数据库的实时数据。ODBC和SQL读取，PHD提供通过关系数据库的接口对数据库的数据进行读写，即通 过SQL或ODBC应用程序进行数据的装人或转出。在数据库中把这种功能称为关系数据库和 PHD的接口。有了这种机制，对于那些虽然不懂得如何用API函数编程但是掌握SQL知识的 用户，可直接用SQL语句对PHD进行数据的添加和删除。OLE DB Provider方式，该方式是 从HoneywelL PHD 202才开始提供，它提供了类似关系数据库方式访问PHDServer方法，该 方法访问PHD简单可靠，功能强大。PHD Automation OLE Ser