实时数据库系统在氨纶企业中的应用
供稿：浙江中控软件技术有限公司
- 关键词：opc,流量计,工控,组态软件
- 作者：浙江开普特氨纶有限公司 中控软件公司
1 引言
进入21世纪，随着计算机技术的日新月异，计算机集成生产系统的研究已成为自动化领域的一个前沿课题。
氨纶作为服装的原料之一，由于它具有优异的弹性和极大的延伸性，应用十分广泛，是我国重点发展的产业之一。目前，我国氨纶产能已超过全球的1/3，处于供大于求的局面。所以，氨纶生产企业应发展规模化，走可持续发展道路，不断提高工艺技术及管理水平，通过信息技术提升传统产业的核心竞争力，积极开展后续应用研究，这样才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
通过构建基于实时数据库平台的氨纶企业综合自动化系统是氨纶企业发展规模化、提高生产工艺技术及管理水平的有效措施之一。企业综合自动化系统将先进的工艺装备技术、现代管理技术和以先进控制与优化技术为代表的信息技术相结合，将企业的生产过程控制、优化、运行、计划与管理作为一个整体进行控制与管理，通过提供整体解决方案以实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，从而成为提高企业竞争力的核心信息技术。
2 关键技术
2.1 核心实时数据库
实时数据库是实现氨纶企业综合自动化系统的核心，是实现生产调度优化的基础。实时数据库系统作为企业底层过程控制网络与企业上层经营管理网络连接的桥梁，起着承上启下的关键作用，在氨纶企业信息化建设过程中扮演着非常重要的角色。实时数据库系统为氨纶企业提供了统一、完整的实时数据采集、存储和监控功能，记录着生产过程及其控制的状况。常用的实时数据库有OSI的PI、Honeywell的PHD、AspenTech的InfoPlus.21及浙大中控的ESP-iSYS等，本系统采用的是ESP-iSYS。
ESP-iSYS实时数据库具有极强的时间特性，实时数据设计目标是在有效的时间内响应数据的变化和完成事务处理。在企业综合自动化系统中，开放结构的分布式实时数据库系统能够提供高速、及时的实时数据服务，能够有效地集成异构控制系统。它在企业控制层(DCS，PLC等)与管理层之间建立了实时的数据连接，使企业生产控制过程和业务管理有效结合
2.2 OPC接口技术
在氨纶企业综合自动化系统中，管理网需要从控制网上实时地获取工艺生产过程数据以满足不同的管理需求。但由于控制网上的DCS、PLC和其它智能仪器仪表通常来自不同的厂商,相互之间的通讯非常复杂。甚至由于通讯接口不够灵活，导致控制网与管理网之间数据的互操作性差、通讯的稳定性差、管理软件功能受到限制。
OPC（OLE for Process Control）作为硬件和软件之间的一个中间件，解决了上述问题，它为工业数据通讯提供了一种标准。OPC是Microsoft公司的对象链接和嵌入OLE/COM技术在过程控制方面的应用，为工业控制领域提供了标准的数据访问机制。
OPC技术扩展了硬件设备的概念，只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可以与之进行数据交换，硬件厂商只需要编写一套驱动程序就可以满足不同用户的需要，软件开发商也无需了解硬件设备的厂家和其硬件实质。
显然，OPC技术为控制网与管理网之间的互联，以及上层应用软件和控制设备之间的数据通讯提供了极大的方便，而且使得整个企业综合自动化系统更具有灵活性和开放性。实现了应用软件和硬件设备的“即插即用”。只要遵循OPC规范，管理网即可随时通过OPC接口来获取工艺生产过程数据了。
2.3 基于Internet的浏览器技术
通过实时数据库提供的Web Service 接口，利用.NET编程技术，系统采用两种方式实现WEB页面的更新。
一种是ActiveX技术，通过下载ActiveX控件来实现与网上信息的动态更新和交互，实现的信息表示和交互方式非常灵活，并有丰富的开发工具支持。比如，通过趋势图控件（ActiveX控件），利用IE浏览器装载调用控件，完成对平台历史数据的查询和趋势图的绘制。趋势图控件所具有的功能：
可以查看任意一个位号任意时间段的历史趋势图。
可以同时查看多个位号任意时间段的历史趋势图，多个位号可以灵活组态。
具有标尺功能，可以查看任意时刻的位号值。
趋势图画面可以水平移动，每屏显示时间长度可以设置。
能够实现量程标准化。
支持鼠标拖放。
同时可以查看位号实时趋势，支持实时趋势和历史趋势的切换。
另一种是采用动态页面技术，通过CGI、.net编程或嵌入各种Script语言来实现。
2.4 基于分布式的实时数据库集成技术
氨纶企业综合自动化系统的核心是利用信息技术和控制技术，实现企业经营管理与生产过程的综合集成，进而提高企业的综合竞争能力。而实现氨纶企业综合自动化系统的关键之一在于解决企业底层过程控制网络与上层管理信息网络间的数据集成问题。
底层数据存储于实时数据库，上层管理数据存储于关系数据库。只有实现实时数据库和关系数据库的数据共享，才能使控制网的生产数据及时整合到管理网，进行统计、分析处理，成为生产管理和经营决策的依据。
ESP-iSYS实时数据库平台提供了与关系数据库的ODBC接口，使用ODBC实现实时数据库和关系数据库的数据交换。其具有高吞吐量、高可靠性和高稳定性的特点，支持所有主流的大型关系数据库，具有良好的实时数据库和关系平台的异常恢复机制，使得在关系数据库或实时数据库异常时不会丢失数据。另外可支持输出重定向，从而灵活地支持更多的应用。
3 应用效果
实时数据库系统在某氨纶企业得到了成功应用，该企业作为国内较大的氨纶生产企业，在过程控制和计算机应用方面有了一定基础，但所有DCS/PLC控制系统均未互联，生产数据也没有上网；只有少数计算机参与管理，覆盖面还很低，造成了生产控制层和管理层互相隔离，信息的共享程度很低，很难发挥这些系统的优势。另外，许多信息靠手工传递，造成了管理信息处理时间过长以及人为差错，影响经营管理和决策。
该企业以实时监控软件平台（基于实时数据库）为核心，整个系统的拓扑结构图如图1所示。
数据挖掘 软测量 物料平衡 ERP
图1 生产实时监控系统拓扑结构
3.1 生产实时数据采集
采集生产过程的各种实时数据，包含聚合、精制、热媒、纺丝、调和、脱泡、公用工程、热水等工艺已有DCS控制系统数据和中间产品罐区、能源计量、质监部化验分析等计量抄表系统数据。实现全厂范围内数据的集成，以便技术人员、管理人员及时地了解到整个生产运转情况，同时为各种管理和综合分析决策支持系统提供必要的数据支持。
3.2 生产调度实时监控
（1）生产过程的实时动态监视：包括生产工艺流程图、设备状态监测与关键参数表等，提供用于各管理部门和有关领导监视生产过程的集趋势图于一体的流程图。
（2）物料添加量动态流程监视。从网络上实时动态显示各种计量数据（包括瞬时流量、压力等），进行自动计量、三级计量分析。
（3）趋势画面的组态。根据需要，在监控平台上建立聚合、精制、热媒、纺丝、调和、脱泡、公用工程、热水等主要生产过程的重点工位仪表位号的趋势画面组态。历史趋势的数量无限制，用户可以根据实际需要自由组态。
（4）生产实时调度。实时数据库系统实时采集装置的运行数据，随时掌握装置的运行状况，并通过对生产过程关键数据的监控和分析，对出现的问题及时进行处理，使生产的运行保持平稳。当生产状态发生变化时，可以及时地做出反应；通过对影响原材料的用量的检测和分析，可以及时发现问题。
（5）追忆历史过程。通过查询磁盘历史数据，进行数据的初级挖掘，可以追忆历史过程，分析故障原因等。
3.3 生产报表自动生成
（1）定制的生产工艺报表。采用.NET编程方式来实现跟生产工艺结合比较密切的生产工艺报表，主要包括：聚合添加量明细表，UAS调配批量表，RA-1降温显示表，RA-2降温显示表。用户生成报表时，只要选择指定的时间即可，报表完全是自动生成的。
（2）模版方式的生产报表。比如库存物资月盘点记录表，主要采用实时数据库平台提供的ESP-iExcelink报表制作插件来实现。通过该组件可以建立与ESP-iSYS系统的磁盘历史数据库中的数据联系，并把位号数据集成到Excel报表中。 此外，该插件还提供了数据统计分析的功能，能计算出最大值、最小值和平均值。通过ESP-iExcelink，用户可以制作自己的报表，报表模板制作完成后只要上传即可，以后就可以根据需要，在任意时间制作报表和浏览报表。
4 结论
氨纶实时数据库系统建立在安全稳定运行的ESP-iSYS实时数据库的基础上，为企业提供了一个全新的基于浏览器服务器（B/S）模式的生产监控平台，定期获取实时数据库的生产和工艺数据并生成各类报表。同时在这个数据平台的基础上实现了关键数据的趋势分析、对比，提高了生产管理人员的工作效率和全厂工艺人员查询数据的效率。
5 后记
实时数据库共采集位号约2500个点，已在企业稳定运行1年以上，系统运行良好；整个系统极大地方便了管理人员，如原先储罐物质盘点一个月一次，现在改为实时生成，调度人员据此增加倒罐的灵活性；原来“聚合添加量明细表”是来源于现场手工记录，一般一周产生一张汇总表，误差比较大，现在改为随时可以根据需要进行实时查询，数据准确无误。