蘭州石化公司實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

[摘 要] 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是指在蘭州石化的存續(xù)應(yīng)用中，基于接口軟件采集到的實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)并對(duì)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)的信息系統(tǒng)。本文主要介紹實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，包括軟件功能與架構(gòu)設(shè)計(jì)，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；PHD；歷史庫(kù)；架構(gòu)；接口；過程數(shù)據(jù)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 11. 028

[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2013）11-0042-02

1 設(shè)計(jì)背景

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)PHD是蘭州石化公司MES系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，是工廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的傳輸和存儲(chǔ)功能。相對(duì)于原有的Info Plus.21數(shù)據(jù)庫(kù)來說，具有數(shù)據(jù)容量大，穩(wěn)定性強(qiáng)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率高等優(yōu)勢(shì)。

2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用兩個(gè)軟件模塊，主要用于解決下列問題。

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和管理功能，搭建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)集成的平臺(tái)。

解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源不統(tǒng)一造成的應(yīng)用沖突，降低實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理難度，減少實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理成本。

與實(shí)驗(yàn)室等其他應(yīng)用系統(tǒng)集成，擴(kuò)大實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與關(guān)系數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍。

2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

提供實(shí)時(shí)監(jiān)控KPI的工具，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題；裝置考核指標(biāo)。

實(shí)時(shí)計(jì)算需要的工藝參數(shù)。

提供分析歷史數(shù)據(jù)工具，幫助分析生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)過程平穩(wěn)控制。

通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查詢工具，分析其他應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)（如通過趨勢(shì)查詢工具分析實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)）。

2.3 實(shí)施范圍

包括蘭州石化的各個(gè)業(yè)務(wù)部門、相關(guān)處室及生產(chǎn)裝置。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)涉及單位包括分公司生產(chǎn)處、技術(shù)處、機(jī)動(dòng)處、安全環(huán)保處和各分廠調(diào)度室、技術(shù)科、機(jī)動(dòng)科、安全環(huán)?？埔约案魃a(chǎn)車間。

3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件功能與架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件結(jié)構(gòu)（見圖1）

3.2 軟件功能

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以保證原始信號(hào)在一定的約束條件下再現(xiàn)，優(yōu)化存儲(chǔ)和支持時(shí)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(yuǎn)的信息點(diǎn)數(shù)據(jù)。

接口或集成DCS、SCADA。

提供收集、跟蹤、分析、響應(yīng)和報(bào)表支持，提供流程圖和趨勢(shì)圖。

提供執(zhí)行簡(jiǎn)單計(jì)算和對(duì)象類型平衡的功能，結(jié)合用戶開發(fā)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、高級(jí)計(jì)算功能。

提供靈活的用戶接口選項(xiàng)，最終用戶通過LAN/WAN進(jìn)行配置。

特別與微軟Office全套產(chǎn)品如Excel結(jié)合緊密，支持自動(dòng)數(shù)據(jù)存取，報(bào)表提供鏈接到“活躍/靜態(tài)”數(shù)據(jù)，而不僅是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)拷貝。

提供數(shù)據(jù)復(fù)制工具復(fù)制物理/邏輯服務(wù)器，允許在配置復(fù)制會(huì)話時(shí)改變壓縮規(guī)則。

提供標(biāo)準(zhǔn)化用戶模板，以促進(jìn)用戶的快速、標(biāo)準(zhǔn)集成的實(shí)施。

3.3 各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)方式

3.3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)點(diǎn)的建立

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（PHD）采集來自蘭州石化各生產(chǎn)裝置的DCS等自控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。

PHD通過RDI for OPC等接口采集DCS等自控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息，并將這些信息以實(shí)時(shí)的和歷史的方式存儲(chǔ)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)PHD將過程信息如點(diǎn)的位號(hào)，通過Uniformance的TPI組態(tài)工具預(yù)組態(tài)到Uniformance系統(tǒng)中，并下載到PHD。

3.3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)虛擬點(diǎn)、手動(dòng)點(diǎn)的建立

通過虛擬點(diǎn)的定義，在PHD中定義KPI、工藝參數(shù)、平穩(wěn)率計(jì)算等公式在PHD中實(shí)現(xiàn)計(jì)算，計(jì)算按裝置分類。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以通過流程圖界面和趨勢(shì)圖界面工具以C/S或B/S的方式組態(tài)查詢。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)支持手動(dòng)數(shù)據(jù)錄入界面，以B/S方式進(jìn)行，支持物料平衡應(yīng)用、物料跟蹤和其他應(yīng)用需要的手工錄入數(shù)據(jù)。

3.4 架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用3層結(jié)構(gòu)，即控制層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)表現(xiàn)層：

控制層由各裝置的DCS系統(tǒng)和接口組成，通過接口將實(shí)時(shí)過程信息輸入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。

應(yīng)用層是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用程序組成，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采集來自DCS系統(tǒng)的過程信息。應(yīng)用程序基于這些信息提供操作管理應(yīng)用?？蛻艋膽?yīng)用也基于這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)。

數(shù)據(jù)表現(xiàn)層由客戶端軟件和瀏覽器組成，客戶端軟件為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理及應(yīng)用提供應(yīng)用平臺(tái)，瀏覽器用于發(fā)布操作管理的實(shí)時(shí)信息和組態(tài)界面，計(jì)算結(jié)果也通過該界面顯示。

4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

提供對(duì)已有應(yīng)用系統(tǒng)的集成能力，為更多的應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，全部的應(yīng)用基于一個(gè)統(tǒng)一的工廠模型。

為客戶化的應(yīng)用提供簡(jiǎn)單易組態(tài)的開發(fā)環(huán)境。

4.1 流程圖（見圖2）