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浙江開普特氨綸有限公司 劉學(xué)功 毛殿江 王子成 中控軟件公司 吳正烙
摘 要：本文介紹了實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在某氨綸企業(yè)中的應(yīng)用，并對實(shí)施過程中出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)作了研究與探討，表明了實(shí)時數(shù)據(jù)庫、OPC技術(shù)和.NET技術(shù)在氨綸企業(yè)生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)信息應(yīng)用中的強(qiáng)大功能和特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：氨綸 實(shí)時數(shù)據(jù)庫 實(shí)時監(jiān)控 數(shù)據(jù)采集
1 引言
進(jìn)入21世紀(jì)，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)的研究已成為自動化領(lǐng)域的一個前沿課題。
氨綸作為服裝的原料之一，由于它具有優(yōu)異的彈性和極大的延伸性，應(yīng)用十分廣泛，是我國重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。目前，我國氨綸產(chǎn)能已超過全球的1/3，處于供大于求的局面。所以，氨綸生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)發(fā)展規(guī)模化，走可持續(xù)發(fā)展道路，不斷提高工藝技術(shù)及管理水平，通過信息技術(shù)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，積極開展后續(xù)應(yīng)用研究，這樣才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
通過構(gòu)建基于實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺的氨綸企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)是氨綸企業(yè)發(fā)展規(guī)模化、提高生產(chǎn)工藝技術(shù)及管理水平的有效措施之一。企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)將先進(jìn)的工藝裝備技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和以先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)為代表的信息技術(shù)相結(jié)合，將企業(yè)的生產(chǎn)過程控制、優(yōu)化、運(yùn)行、計(jì)劃與管理作為一個整體進(jìn)行控制與管理，通過提供整體解決方案以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理，從而成為提高企業(yè)競爭力的核心信息技術(shù)。
2 關(guān)鍵技術(shù)
2.1 核心實(shí)時數(shù)據(jù)庫
實(shí)時數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)氨綸企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的核心，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化的基礎(chǔ)。實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為企業(yè)底層過程控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)上層經(jīng)營管理網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，起著承上啟下的關(guān)鍵作用，在氨綸企業(yè)信息化建設(shè)過程中扮演著非常重要的角色。實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為氨綸企業(yè)提供了統(tǒng)一、完整的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、存儲和監(jiān)控功能，記錄著生產(chǎn)過程及其控制的狀況。常用的實(shí)時數(shù)據(jù)庫有OSI的PI、Honeywell的PHD、AspenTech的InfoPlus.21及浙大中控的ESP-iSYS等，本系統(tǒng)采用的是ESP-iSYS。
ESP-iSYS實(shí)時數(shù)據(jù)庫具有極強(qiáng)的時間特性，實(shí)時數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)是在有效的時間內(nèi)響應(yīng)數(shù)據(jù)的變化和完成事務(wù)處理。在企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中，開放結(jié)構(gòu)的分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠提供高速、及時的實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)，能夠有效地集成異構(gòu)控制系統(tǒng)。它在企業(yè)控制層(DCS，PLC等)與管理層之間建立了實(shí)時的數(shù)據(jù)連接，使企業(yè)生產(chǎn)控制過程和業(yè)務(wù)管理有效結(jié)合
2.2 OPC接口技術(shù)
在氨綸企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中，管理網(wǎng)需要從控制網(wǎng)上實(shí)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。甚至由于通訊接口不夠靈活，導(dǎo)致控制網(wǎng)與管理網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的互操作性差、通訊的穩(wěn)定性差、管理軟件功能受到限制。
OPC（OLE for Process Control）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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機(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(shí)質(zhì)。
顯然，OPC技術(shù)為控制網(wǎng)與管理網(wǎng)之間的互聯(lián)，以及上層應(yīng)用軟件和控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊提供了極大的方便，而且使得整個企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)更具有靈活性和開放性。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件和硬件設(shè)備的“即插即用”。只要遵循OPC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)
通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫提供的Web Service 接口，利用.NET編程技術(shù)，系統(tǒng)采用兩種方式實(shí)現(xiàn)WEB頁面的更新。
一種是ActiveX技術(shù)，通過下載ActiveX控件來實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)上信息的動態(tài)更新和交互，實(shí)現(xiàn)的信息表示和交互方式非常靈活，并有豐富的開發(fā)工具支持。比如，通過趨勢圖控件（ActiveX控件），利用IE瀏覽器裝載調(diào)用控件，完成對平臺歷史數(shù)據(jù)的查詢和趨勢圖的繪制。趨勢圖控件所具有的功能：
可以查看任意一個位號任意時間段的歷史趨勢圖。
可以同時查看多個位號任意時間段的歷史趨勢圖，多個位號可以靈活組態(tài)。
具有標(biāo)尺功能，可以查看任意時刻的位號值。
趨勢圖畫面可以水平移動，每屏顯示時間長度可以設(shè)置。
能夠?qū)崿F(xiàn)量程標(biāo)準(zhǔn)化。
支持鼠標(biāo)拖放。
同時可以查看位號實(shí)時趨勢，支持實(shí)時趨勢和歷史趨勢的切換。
另一種是采用動態(tài)頁面技術(shù)，通過CGI、.net編程或嵌入各種Script語言來實(shí)現(xiàn)。
2.4 基于分布式的實(shí)時數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)
氨綸企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的核心是利用信息技術(shù)和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營管理與生產(chǎn)過程的綜合集成，進(jìn)而提高企業(yè)的綜合競爭能力。而實(shí)現(xiàn)氨綸企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵之一在于解決企業(yè)底層過程控制網(wǎng)絡(luò)與上層管理信息網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)集成問題。
底層數(shù)據(jù)存儲于實(shí)時數(shù)據(jù)庫，上層管理數(shù)據(jù)存儲于關(guān)系數(shù)據(jù)庫。只有實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享，才能使控制網(wǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時整合到管理網(wǎng)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析處理，成為生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策的依據(jù)。
ESP-iSYS實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺提供了與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的ODBC接口，使用ODBC實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。其具有高吞吐量、高可靠性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，支持所有主流的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，具有良好的實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系平臺的異常恢復(fù)機(jī)制，使得在關(guān)系數(shù)據(jù)庫或?qū)崟r數(shù)據(jù)庫異常時不會丟失數(shù)據(jù)。另外可支持輸出重定向，從而靈活地支持更多的應(yīng)用。
3 應(yīng)用效果
實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在某氨綸企業(yè)得到了成功應(yīng)用，該企業(yè)作為國內(nèi)較大的氨綸生產(chǎn)企業(yè)，在過程控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有了一定基礎(chǔ)，但所有DCS/PLC控制系統(tǒng)均未互聯(lián)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)也沒有上網(wǎng)；只有少數(shù)計(jì)算機(jī)參與管理，覆蓋面還很低，造成了生產(chǎn)控制層和管理層互相隔離，信息的共享程度很低，很難發(fā)揮這些系統(tǒng)的優(yōu)勢。另外，許多信息靠手工傳遞，造成了管理信息處理時間過長以及人為差錯，影響經(jīng)營管理和決策。
該企業(yè)以實(shí)時監(jiān)控軟件平臺（基于實(shí)時數(shù)據(jù)庫）為核心，整個系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 生產(chǎn)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
3.1 生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集
采集生產(chǎn)過程的各種實(shí)時數(shù)據(jù)，包含聚合、精制、熱媒、紡絲、調(diào)和、脫泡、公用工程、熱水等工藝已有DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)和中間產(chǎn)品罐區(qū)、能源計(jì)量、質(zhì)監(jiān)部化驗(yàn)分析等計(jì)量抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的集成，以便技術(shù)人員、管理人員及時地了解到整個生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，同時為各種管理和綜合分析決策支持系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)支持。
3.2 生產(chǎn)調(diào)度實(shí)時監(jiān)控
（2）物料添加量動態(tài)流程監(jiān)視。從網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時動態(tài)顯示各種計(jì)量數(shù)據(jù)（包括瞬時流量、壓力等），進(jìn)行自動計(jì)量、三級計(jì)量分析 。 （3）趨勢畫面的組態(tài)。根據(jù)需要，在監(jiān)控平臺上建立聚合、精制、熱媒、紡絲、調(diào)和、脫泡、公用工程、熱水等主要生產(chǎn)過程的重點(diǎn)工位儀表位號的趨勢畫面組態(tài)。歷史趨勢的數(shù)量無限制，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自由組態(tài)。
（4）生產(chǎn)實(shí)時調(diào)度。實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時采集裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)，隨時掌握裝置的運(yùn)行狀況，并通過對生產(chǎn)過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析，對出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行處理，使生產(chǎn)的運(yùn)行保持平穩(wěn)。當(dāng)生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時，可以及時地做出反應(yīng)；通過對影響原材料的用量的檢測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)問題。
（5）追憶歷史過程。通過查詢磁盤歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的初級挖掘，可以追憶歷史過程，分析故障原因等。
（1）定制的生產(chǎn)工藝報(bào)表。采用.NET編程方式來實(shí)現(xiàn)跟生產(chǎn)工藝結(jié)合比較密切的生產(chǎn)工藝報(bào)表，主要包括：聚合添加量明細(xì)表，UAS調(diào)配批量表，RA-1降溫顯示表，RA-2降溫顯示表。用戶生成報(bào)表時，只要選擇指定的時間即可，報(bào)表完全是自動生成的。
（2）模版方式的生產(chǎn)報(bào)表。比如庫存物資月盤點(diǎn)記錄表，主要采用實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺提供的 ESP-iExcelink報(bào)表制作插件來實(shí)現(xiàn)。通過該組件可以建立與 ESP-iSYS系統(tǒng)的磁盤歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)聯(lián)系，并把位號數(shù)據(jù)集成到Excel報(bào)表中。 此外，該插件還提供了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的功能，能計(jì)算出最大值、最小值和平均值。通過 ESP-iExcelink，用戶可以制作自己的報(bào)表，報(bào)表模板制作完成后只要上傳即可，以后就可以根據(jù)需要，在任意時間制作報(bào)表和瀏覽報(bào)表。
5 結(jié)論
氨綸實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立在安全穩(wěn)定運(yùn)行的ESP-iSYS實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，為企業(yè)提供了一個全新的基于瀏覽器服務(wù)器（B/S）模式的生產(chǎn)監(jiān)控平臺，定期獲取實(shí)時數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)并生成各類報(bào)表。同時在這個數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的趨勢分析、對比，提高了生產(chǎn)管理人員的工作效率和全廠工藝人員查詢數(shù)據(jù)的效率。
6 后記
實(shí)時數(shù)據(jù)庫共采集位號約2500個點(diǎn)，已在企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行1年以上，系統(tǒng)運(yùn)行良好；整個系統(tǒng)極大地方便了管理人員，如原先儲罐物質(zhì)盤點(diǎn)一個月一次，現(xiàn)在改為實(shí)時生成，調(diào)度人員據(jù)此增加倒罐的靈活性；原來“聚合添加量明細(xì)表”是來源于現(xiàn)場手工記錄，一般一周產(chǎn)生一張匯總表，誤差比較大，現(xiàn)在改為隨時可以根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時查詢，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。
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