在企業(yè)信息化中組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用論文

　　0引言

　　企業(yè)信息化是我國(guó)在逐步實(shí)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(xiàng)目均采用單點(diǎn)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(gè)又一個(gè)“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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用正是實(shí)現(xiàn)企業(yè)各個(gè)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(diǎn)，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(yùn)用集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)廠級(jí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)。同時(shí)為了有效的實(shí)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(jìn)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(yùn)營(yíng)情況等一系列問題。然而現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)自控系統(tǒng)大多是相對(duì)獨(dú)立的，重要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)還沒有實(shí)現(xiàn)集中采集、存儲(chǔ)、共享，整個(gè)廠區(qū)無統(tǒng)一系統(tǒng)的管理平臺(tái)，生產(chǎn)管理者不能實(shí)時(shí)全面了解整個(gè)生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)過程控制系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)兩者之間也沒有實(shí)現(xiàn)有效集成，導(dǎo)致企業(yè)管理層在制定生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃過程中缺少及時(shí)有效的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的支撐，同時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　本文提出的組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在ERP系統(tǒng)和各個(gè)自控系統(tǒng)（DCS，PLC等）之間構(gòu)建一座橋梁，在整個(gè)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(shí)現(xiàn)大量重要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的集中采集、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)管理和生產(chǎn)的良好交流互動(dòng)。

　　2。 1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它位于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之間，實(shí)現(xiàn)DCS， PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線、智能儀表、各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。由于現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)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(chǎng)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(chǎng)工控機(jī)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(jī)的采集軟件布置在現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)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(chǔ)空間及運(yùn)行資源的限制，通常在現(xiàn)場(chǎng)的工控機(jī)上不允許安裝其它的大型軟件。

　　本設(shè)計(jì)采用工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算平臺(tái)，服務(wù)內(nèi)核軟件可運(yùn)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(kù)，異種協(xié)議容易接入并可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如OPC方式）與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)自控系統(tǒng)對(duì)車間生產(chǎn)設(shè)備有許多控制任務(wù)，采集的點(diǎn)數(shù)也較多時(shí)，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(dú)立主機(jī)系統(tǒng)，分別接入到控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，雙主機(jī)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(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)和信息，以確�，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)為PLC，DCS等集成控制系統(tǒng)時(shí)，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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。如果控制系統(tǒng)上位機(jī)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(jī)相連，通過OPC協(xié)議讀取系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且封裝成標(biāo)準(zhǔn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。

　　現(xiàn)場(chǎng)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�?dāng)高的噪聲抑制功能而被廣泛運(yùn)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(jiǎn)單，傳輸效率高的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用串行鏈路的MODBUS—RTU協(xié)議讀取儀表的實(shí)時(shí)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(shí)3。 5 char字符的時(shí)間實(shí)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(yàn)碼）校驗(yàn)方法。CRC校驗(yàn)碼由發(fā)送端計(jì)算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收端重新計(jì)算接收到的信息的校驗(yàn)碼，并與接收到的校驗(yàn)碼相比較，如果二者不相符，則表明通訊出錯(cuò)，其增加了通訊的安全性。

　　2。 2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的建設(shè)

　　普通的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無法完成毫秒級(jí)的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，不適合連續(xù)運(yùn)行的過程控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需要，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)則比標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)快過上百倍，能夠高速地收集處理和海量地存儲(chǔ)生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)能提供多種的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略供用戶選擇：定周期，變化存儲(chǔ)以及壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法。前兩種存儲(chǔ)策略提供了無損的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)的追溯可靠準(zhǔn)確。壓縮算法在保留重要的數(shù)據(jù)特性同時(shí)大大降低了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。另外，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還將數(shù)據(jù)庫(kù)配置信息與事件、概要和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了集成，可以對(duì)其中的數(shù)據(jù)按照需要的方式進(jìn)行靈活的統(tǒng)計(jì)處理和二次計(jì)算。

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)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(jī)結(jié)合，為整個(gè)集團(tuán)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃制定實(shí)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(shí)快捷的數(shù)據(jù)保障，從而解決了“信息孤島”問題。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還可對(duì)第三方系統(tǒng)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，比如標(biāo)準(zhǔn)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(jì)

　　在一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，投入運(yùn)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(yuǎn)程監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，處于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控組態(tài)軟件與各種控制檢測(cè)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(yùn)行在客戶機(jī)的監(jiān)控組態(tài)軟件作為監(jiān)控平臺(tái)，通過匯總于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的大量生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)工程車間進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，給用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)單、直觀的操作平臺(tái)。

　　此監(jiān)控系統(tǒng)可顯示形象逼真的實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、重要生產(chǎn)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過選擇有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)，快速、動(dòng)態(tài)的生成任意時(shí)間間隔的曲線和報(bào)表，方便用戶查看，通過歷史趨勢(shì)曲線和實(shí)時(shí)曲線的對(duì)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(gè)功能是方便快速的報(bào)警及報(bào)警追溯，可進(jìn)行多種形式和多個(gè)等級(jí)的報(bào)警，而報(bào)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(hù)機(jī)制，用戶管理具備多個(gè)級(jí)別，并可根據(jù)級(jí)別限制對(duì)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(shí)提供基于遠(yuǎn)程的用戶管理。

　　3實(shí)際應(yīng)用

　　在蘭州藍(lán)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4。此項(xiàng)目共需要2臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，另一臺(tái)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，兩臺(tái)服務(wù)器之間進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，便于數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和展示�？蛻舳诉B接數(shù)為4個(gè)，即同時(shí)訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的客戶端的連接數(shù)為4個(gè)，構(gòu)成實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　此組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)，將原來只能在現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)上分散看到的數(shù)據(jù)信息集中建立在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)間。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享和及時(shí)的數(shù)據(jù)分析，加強(qiáng)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(gè)廠區(qū)建立了統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面和形式多樣的顯示方式（如表格、趨勢(shì)、柱圖等）使生產(chǎn)調(diào)度和管理人員可以及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解企業(yè)有關(guān)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次分明，具有良好的擴(kuò)展性和系統(tǒng)集成性，給用戶提供了一個(gè)直觀、簡(jiǎn)單的操作平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)層、控制層、管理層的緊密結(jié)合。此組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提供可靠的依據(jù)，提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。

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