實時數據庫系統在氨綸企業中的應用

浙江開普特氨綸有限公司 劉學功 毛殿江 王子成 中控軟件公司 吳正烙

摘 要：本文介紹了實時數據庫系統在某氨綸企業中的應用，并對實施過程中出現的關鍵技術作了研究與探討，表明了實時數據庫、OPC技術和.NET技術在氨綸企業生產實時數據信息應用中的強大功能和特點。

關鍵詞：氨綸 實時數據庫 實時監控 數據采集

進入21世紀，隨著計算機技術的日新月異，計算機集成生產系統的研究已成為自動化領域的一個前沿課題。

氨綸作為服裝的原料之一，由于它具有優異的彈性和極大的延伸性，應用十分廣泛，是我國重點發展的產業之一。目前，我國氨綸產能已超過全球的1/3，處于供大于求的局面。所以，氨綸生產企業應發展規模化，走可持續發展道路，不斷提高工藝技術及管理水平，通過信息技術提升傳統產業的核心競爭力，積極開展后續應用研究，這樣才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

通過構建基于實時數據庫平臺的氨綸企業綜合自動化系統是氨綸企業發展規模化、提高生產工藝技術及管理水平的有效措施之一。企業綜合自動化系統將先進的工藝裝備技術、現代管理技術和以先進控制與優化技術為代表的信息技術相結合，將企業的生產過程控制、優化、運行、計劃與管理作為一個整體進行控制與管理，通過提供整體解決方案以實現企業的優化運行、優化控制與優化管理，從而成為提高企業競爭力的核心信息技術。

實時數據庫是實現氨綸企業綜合自動化系統的核心，是實現生產調度優化的基礎。實時數據庫系統作為企業底層過程控制網絡與企業上層經營管理網絡連接的橋梁，起著承上啟下的關鍵作用，在氨綸企業信息化建設過程中扮演著非常重要的角色。實時數據庫系統為氨綸企業提供了統一、完整的實時數據采集、存儲和監控功能，記錄著生產過程及其控制的狀況。常用的實時數據庫有OSI的PI、Honeywell的PHD、AspenTech的InfoPlus.21及浙大中控的ESP-iSYS等，本系統采用的是ESP-iSYS。

ESP-iSYS實時數據庫具有極強的時間特性，實時數據設計目標是在有效的時間內響應數據的變化和完成事務處理。在企業綜合自動化系統中，開放結構的分布式實時數據庫系統能夠提供高速、及時的實時數據服務，能夠有效地集成異構控制系統。它在企業控制層(DCS，PLC等)與管理層之間建立了實時的數據連接，使企業生產控制過程和業務管理有效結合

在氨綸企業綜合自動化系統中，管理網需要從控制網上實時地獲取工藝生產過程數據以滿足不同的管理需求。但由于控制網上的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雜。甚至由于通訊接口不夠靈活，導致控制網與管理網之間數據的互操作性差、通訊的穩定性差、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，它為工業數據通訊提供了一種標準。OPC是Microsoft公司的對象鏈接和嵌入OLE/COM技術在過程控制方面的應用，為工業控制領域提供了標準的數據訪問機制。

OPC技術擴展了硬件設備的概念，只要符合OPC服務器的規范，OPC客戶都可以與之進行數據交換，硬件廠商只需要編寫一套驅動程序就可以滿足不同用戶的需要，軟件開發商也無需了解硬件設備的廠家和其硬件實質。

顯然，OPC技術為控制網與管理網之間的互聯，以及上層應用軟件和控制設備之間的數據通訊提供了極大的方便，而且使得整個企業綜合自動化系統更具有靈活性和開放性。實現了應用軟件和硬件設備的“即插即用”。只要遵循OPC規范，管理網即可隨時通過OPC接口來獲取工藝生產過程數據了。

通過實時數據庫提供的Web Service 接口，利用.NET編程技術，系統采用兩種方式實現WEB頁面的更新。

一種是ActiveX技術，通過下載ActiveX控件來實現與網上信息的動態更新和交互，實現的信息表示和交互方式非常靈活，并有豐富的開發工具支持。比如，通過趨勢圖控件（ActiveX控件），利用IE瀏覽器裝載調用控件，完成對平臺歷史數據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。

具有標尺功能，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置。

能夠實現量程標準化。

支持鼠標拖放。

同時可以查看位號實時趨勢，支持實時趨勢和歷史趨勢的切換。

另一種是采用動態頁面技術，通過CGI、.net編程或嵌入各種Script語言來實現。

2.4 基于分布式的實時數據庫集成技術

氨綸企業綜合自動化系統的核心是利用信息技術和控制技術，實現企業經營管理與生產過程的綜合集成，進而提高企業的綜合競爭能力。而實現氨綸企業綜合自動化系統的關鍵之一在于解決企業底層過程控制網絡與上層管理信息網絡間的數據集成問題。

底層數據存儲于實時數據庫，上層管理數據存儲于關系數據庫。只有實現實時數據庫和關系數據庫的數據共享，才能使控制網的生產數據及時整合到管理網，進行統計、分析處理，成為生產管理和經營決策的依據。

ESP-iSYS實時數據庫平臺提供了與關系數據庫的ODBC接口，使用ODBC實現實時數據庫和關系數據庫的數據交換。其具有高吞吐量、高可靠性和高穩定性的特點，支持所有主流的大型關系數據庫，具有良好的實時數據庫和關系平臺的異常恢復機制，使得在關系數據庫或實時數據庫異常時不會丟失數據。另外可支持輸出重定向，從而靈活地支持更多的應用。

實時數據庫系統在某氨綸企業得到了成功應用，該企業作為國內較大的氨綸生產企業，在過程控制和計算機應用方面有了一定基礎，但所有DCS/PLC控制系統均未互聯，生產數據也沒有上網；只有少數計算機參與管理，覆蓋面還很低，造成了生產控制層和管理層互相隔離，信息的共享程度很低，很難發揮這些系統的優勢。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，影響經營管理和決策。

該企業以實時監控軟件平臺（基于實時數據庫）為核心，整個系統的拓撲結構圖如圖1所示。

采集生產過程的各種實時數據，包含聚合、精制、熱媒、紡絲、調和、脫泡、公用工程、熱水等工藝已有DCS控制系統數據和中間產品罐區、能源計量、質監部化驗分析等計量抄表系統數據。實現全廠范圍內數據的集成，以便技術人員、管理人員及時地了解到整個生產運轉情況，同時為各種管理和綜合分析決策支持系統提供必要的數據支持。

（1）生產過程的實時動態監視：包括生產工藝流程圖、設備狀態監測與關鍵參數表等，提供用于各管理部門和有關領導監視生產過程的集趨勢圖于一體的流程圖。

（2）物料添加量動態流程監視。從網絡上實時動態顯示各種計量數據（包括瞬時流量、壓力等），進行自動計量、三級計量分析。

（3）趨勢畫面的組態。根據需要，在監控平臺上建立聚合、精制、熱媒、紡絲、調和、脫泡、公用工程、熱水等主要生產過程的重點工位儀表位號的趨勢畫面組態。歷史趨勢的數量無限制，用戶可以根據實際需要自由組態。

（4）生產實時調度。實時數據庫系統實時采集裝置的運行數據，隨時掌握裝置的運行狀況，并通過對生產過程關鍵數據的監控和分析，對出現的問題及時進行處理，使生產的運行保持平穩。當生產狀態發生變化時，可以及時地做出反應；通過對影響原材料的用量的檢測和分析，可以及時發現問題。

（5）追憶歷史過程。通過查詢磁盤歷史數據，進行數據的初級挖掘，可以追憶歷史過程，分析故障原因等。

（1）定制的生產工藝報表。采用.NET編程方式來實現跟生產工藝結合比較密切的生產工藝報表，主要包括：聚合添加量明細表，UAS調配批量表，RA-1降溫顯示表，RA-2降溫顯示表。用戶生成報表時，只要選擇指定的時間即可，報表完全是自動生成的。

（2）模版方式的生產報表。比如庫存物資月盤點記錄表，主要采用實時數據庫平臺提供的ESP-iExcelink報表制作插件來實現。通過該組件可以建立與ESP-iSYS系統的磁盤歷史數據庫中的數據聯系，并把位號數據集成到Excel報表中。 此外，該插件還提供了數據統計分析的功能，能計算出最大值、最小值和平均值。通過ESP-iExcelink，用戶可以制作自己的報表，報表模板制作完成后只要上傳即可，以后就可以根據需要，在任意時間制作報表和瀏覽報表。

氨綸實時數據庫系統建立在安全穩定運行的ESP-iSYS實時數據庫的基礎上，為企業提供了一個全新的基于瀏覽器服務器（B/S）模式的生產監控平臺，定期獲取實時數據庫的生產和工藝數據并生成各類報表。同時在這個數據平臺的基礎上實現了關鍵數據的趨勢分析、對比，提高了生產管理人員的工作效率和全廠工藝人員查詢數據的效率。

實時數據庫共采集位號約2500個點，已在企業穩定運行1年以上，系統運行良好；整個系統極大地方便了管理人員，如原先儲罐物質盤點一個月一次，現在改為實時生成，調度人員據此增加倒罐的靈活性；原來“聚合添加量明細表”是來源于現場手工記錄，一般一周產生一張匯總表，誤差比較大，現在改為隨時可以根據需要進行實時查詢，數據準確無誤。