在企業(yè)信息化中組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用論文

　　0引言

　　企業(yè)信息化是我國在逐步實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化道路上的必然選擇，現(xiàn)如今各大中型化工企業(yè)均在OA，ERP，MES等諸多領(lǐng)域開展建設(shè)和應(yīng)用工作。但絕大部分信息化應(yīng)用項目均采用單點開發(fā)方式，缺乏信息化在企業(yè)應(yīng)用中的整體觀念，缺少整體規(guī)劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)化工程，整體集成和溝通程度不高，形成了一個又一個“信息孤島”。所以化工企業(yè)信息化建設(shè)應(yīng)逐漸向注重應(yīng)用和整合的方向發(fā)展，組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用正是實現(xiàn)企業(yè)各個系統(tǒng)之間的協(xié)同和整合，建立企業(yè)信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵。

　　1信息化現(xiàn)狀分析

　　由于化工行業(yè)的生產(chǎn)特點，大部分化工企業(yè)都非常重視過程控制方面的系統(tǒng)建設(shè)，可以做到充分運用集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)和自動化技術(shù)來實現(xiàn)廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲。同時為了有效的實施企業(yè)整體管理，越來越多的化工企業(yè)開始借助ERP系統(tǒng)把企業(yè)的物流、人流、資金流、信息流統(tǒng)一起來進行管理，為企業(yè)決策層提供解決企業(yè)產(chǎn)品成本問題、提高作業(yè)效率及資金的運營情況等一系列問題。然而現(xiàn)場的各個自控系統(tǒng)大多是相對獨立的，重要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)還沒有實現(xiàn)集中采集、存儲、共享，整個廠區(qū)無統(tǒng)一系統(tǒng)的管理平臺，生產(chǎn)管理者不能實時全面了解整個生產(chǎn)過程的運行狀態(tài)。同時過程控制系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)兩者之間也沒有實現(xiàn)有效集成，導(dǎo)致企業(yè)管理層在制定生產(chǎn)運營計劃過程中缺少及時有效的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐，同時下層生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)又得不到上層管理系統(tǒng)發(fā)出的優(yōu)化調(diào)度指令，從而使管理和生產(chǎn)之間產(chǎn)生了“斷層”現(xiàn)象。這樣企業(yè)內(nèi)部仍存在“信息孤島”，也無法體現(xiàn)信息系統(tǒng)所帶來的優(yōu)厚效益。

　　2組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計

　　本文提出的組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在ERP系統(tǒng)和各個自控系統(tǒng)（DCS，PLC等）之間構(gòu)建一座橋梁，在整個廠區(qū)建立統(tǒng)一的生產(chǎn)調(diào)度中心，形成一體化的信息系統(tǒng)，實現(xiàn)大量重要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的集中采集、存儲，實現(xiàn)管理和生產(chǎn)的良好交流互動。

　　2。 1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它位于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與實時數(shù)據(jù)庫之間，實現(xiàn)DCS， PLC、現(xiàn)場總線、智能儀表、各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。由于現(xiàn)場的設(shè)備種類繁多、協(xié)議多樣化，并地理分散，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)重點要解決系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的問題。目前，采集現(xiàn)場控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有2種方式。第1種是用OPC或DDE的方式通過串口直接采集現(xiàn)場工控機的數(shù)據(jù)，但是這種方式受系統(tǒng)環(huán)境等各種因素的影響較大，可靠性及穩(wěn)定性都較差；第2種方式是把前置機的采集軟件布置在現(xiàn)場工控機上，這種方式可靠性和穩(wěn)定性都很好，但是出于安全性考慮或存儲空間及運行資源的限制，通常在現(xiàn)場的工控機上不允許安裝其它的大型軟件。

　　本設(shè)計采用工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)并解決異種系統(tǒng)互連問題，其采用高性能嵌入式計算平臺，服務(wù)內(nèi)核軟件可運行于桌面操作系統(tǒng)或嵌入式操作系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性高，并且具有多種通訊采集和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約庫，異種協(xié)議容易接入并可轉(zhuǎn)換為標準協(xié)議（如OPC方式）與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。當現(xiàn)場自控系統(tǒng)對車間生產(chǎn)設(shè)備有許多控制任務(wù)，采集的點數(shù)也較多時，應(yīng)提高控制網(wǎng)絡(luò)的安全性，所以采用工業(yè)通信隔離網(wǎng)關(guān)作為采集設(shè)備，其內(nèi)部具有雙獨立主機系統(tǒng)，分別接入到控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，雙主機之間通過專用硬件裝置連接，從物理層上斷開了控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的直接網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)和信息只能單向傳輸，即只能由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)和信息，以確�，F(xiàn)場控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

　　現(xiàn)場控制系統(tǒng)為PLC，DCS等集成控制系統(tǒng)時，工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)可通過串口和控制系統(tǒng)的MPI口相連，通過系統(tǒng)的專有協(xié)議（如PPI， MODBUS，PROFIBUS等）讀取系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。如果控制系統(tǒng)上位機具有OPC接口，工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)可通過以太網(wǎng)和控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理工控機相連，通過OPC協(xié)議讀取系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，并且封裝成標準OPCDA2。 0通信接口軟件，最后通過CIMO For OPC經(jīng)過數(shù)采網(wǎng)寫入實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

　　現(xiàn)場智能儀表大多具有RS85接口，因RS485是利用差模傳輸?shù)�，所以具有相當高的噪聲抑制功能而被廣泛運用。工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)可通過串口和智能儀表的RS85接口相連，因MODBUS協(xié)議具有幀格式結(jié)構(gòu)，傳輸方式、功能及內(nèi)容簡單，傳輸效率高的優(yōu)點，本設(shè)計采用串行鏈路的MODBUS—RTU協(xié)議讀取儀表的實時數(shù)據(jù)，儀表作為MODBUS通信總線上的從站，工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)作為主站。MODBUS協(xié)議規(guī)定幀起始或幀結(jié)束是在幀與幀間延時3。 5 char字符的時間實現(xiàn)的，智能儀表通常使用的功能代碼為O1—04，采用CRC6 （16位循環(huán)冗余校驗碼）校驗方法。CRC校驗碼由發(fā)送端計算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收端重新計算接收到的信息的校驗碼，并與接收到的校驗碼相比較，如果二者不相符，則表明通訊出錯，其增加了通訊的安全性。

　　2。 2實時數(shù)據(jù)庫平臺的建設(shè)

　　普通的關(guān)系數(shù)據(jù)庫無法完成毫秒級的數(shù)據(jù)采集和存儲，不適合連續(xù)運行的過程控制現(xiàn)場環(huán)境的需要，實時數(shù)據(jù)庫則比標準的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)快過上百倍，能夠高速地收集處理和海量地存儲生產(chǎn)過程中的實時數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)庫能提供多種的數(shù)據(jù)存儲策略供用戶選擇：定周期，變化存儲以及壓縮數(shù)據(jù)存儲算法。前兩種存儲策略提供了無損的數(shù)據(jù)存儲，使數(shù)據(jù)的追溯可靠準確。壓縮算法在保留重要的數(shù)據(jù)特性同時大大降低了數(shù)據(jù)存儲空間。另外，實時數(shù)據(jù)庫還將數(shù)據(jù)庫配置信息與事件、概要和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行了集成，可以對其中的數(shù)據(jù)按照需要的方式進行靈活的統(tǒng)計處理和二次計算。

　　實時數(shù)據(jù)庫可以通過配套的專用組件（如ODBC組件）向SQL Server， Oracl。等關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，從而使得上層管理ERP系統(tǒng)能夠與生產(chǎn)控制系統(tǒng)有機結(jié)合，為整個集團的生產(chǎn)運營計劃制定實施，工藝流程控制策略優(yōu)化管理、能源消耗數(shù)據(jù)分析提供真實快捷的數(shù)據(jù)保障，從而解決了“信息孤島”問題。同時實時數(shù)據(jù)庫還可對第三方系統(tǒng)提供統(tǒng)一的標準接口，比如標準OPC Serve：接口，允許第三方系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)。

　　2。 3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

　　在一個自動監(jiān)控系統(tǒng)中，投入運行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心、遠程監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，處于運行狀態(tài)的監(jiān)控組態(tài)軟件與各種控制檢測設(shè)備（如RTU，PLC，DCS、智能儀表等）共同構(gòu)成快速響應(yīng)控制中心。在企業(yè)中建立統(tǒng)一的生產(chǎn)調(diào)度中心，以運行在客戶機的監(jiān)控組態(tài)軟件作為監(jiān)控平臺，通過匯總于實時數(shù)據(jù)庫的大量生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，對整個工程車間進行統(tǒng)一監(jiān)控，給用戶提供一個簡單、直觀的操作平臺。

　　此監(jiān)控系統(tǒng)可顯示形象逼真的實時監(jiān)控界面，實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備運行狀態(tài)、重要生產(chǎn)參數(shù)的實時監(jiān)控。通過選擇有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫點，快速、動態(tài)的生成任意時間間隔的曲線和報表，方便用戶查看，通過歷史趨勢曲線和實時曲線的對比有利于分析生產(chǎn)過程，調(diào)整、優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。在化工企業(yè)中，監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要的一個功能是方便快速的報警及報警追溯，可進行多種形式和多個等級的報警，而報警追溯系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分為三層體制，管理層建立在生產(chǎn)調(diào)度中心，數(shù)據(jù)采集層建立在生產(chǎn)控制采集系統(tǒng)，設(shè)備層是系統(tǒng)最底層設(shè)備的集合。在安全性上，監(jiān)控系統(tǒng)提供完備的安全保護機制，用戶管理具備多個級別，并可根據(jù)級別限制對重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過程中的誤操作，同時提供基于遠程的用戶管理。

　　3實際應(yīng)用

　　在蘭州藍星纖維廠的企業(yè)信息化建設(shè)中采用本文介紹的組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4。此項目共需要2臺服務(wù)器，一臺為實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另一臺為關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，兩臺服務(wù)器之間進行實時數(shù)據(jù)的傳輸，便于數(shù)據(jù)的進一步分析和展示。客戶端連接數(shù)為4個，即同時訪問實時數(shù)據(jù)庫的客戶端的連接數(shù)為4個，構(gòu)成實時監(jiān)控系統(tǒng)。

　　此組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用在全廠的信息化建設(shè)上取得了明顯的效果：

　　（1）系統(tǒng)為全廠的八大公用工程車間建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，將原來只能在現(xiàn)場工控機上分散看到的數(shù)據(jù)信息集中建立在實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，完成了數(shù)據(jù)的高度集成和網(wǎng)上共享，改變了傳統(tǒng)的手工書面的數(shù)據(jù)傳輸方式，縮短了數(shù)據(jù)收集和分析的時間。通過實時數(shù)據(jù)的共享和及時的數(shù)據(jù)分析，加強了企業(yè)內(nèi)部各部門之間的信息聯(lián)系和工作的安排協(xié)調(diào)，大大提高了生產(chǎn)管理效率。

　�。�2）在整個廠區(qū)建立了統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控畫面和形式多樣的顯示方式（如表格、趨勢、柱圖等）使生產(chǎn)調(diào)度和管理人員可以及時、全面、準確地了解企業(yè)有關(guān)生產(chǎn)經(jīng)營管理的信息，為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供依據(jù)。

　　4結(jié)束語

　　本文介紹的組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次分明，具有良好的擴展性和系統(tǒng)集成性，給用戶提供了一個直觀、簡單的操作平臺。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場層、控制層、管理層的緊密結(jié)合。此組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還可應(yīng)用于石油行業(yè)、城市供熱供水等控制系統(tǒng)信息化的建設(shè)中，其能為管理者掌握大量的生產(chǎn)信息、定性定量地分析企業(yè)運轉(zhuǎn)過程中的各項技術(shù)指標提供可靠的依據(jù)，提高企業(yè)對市場的應(yīng)變能力和競爭能力。

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