PI实时数据库系统设计及在石化企业中的应用

PI实时数据库系统设计及在石化企业中的应用

信息技术及应用

石

油

化

工

自

动

化，2 0,6: 4 08 5

AUT( M AT1 ) 0 I PETR( N )CHEM I CAI NDUS I TRY

P实时数据库系统设计及 I在石化企业中的应用李志强，石红瑞(华大学信息科学与技术学院，海 2 1 2 )东上 0 60

摘要：系统介绍 l实时数据库 P系统在某石化企业综合自动化系统建设中的生产数据集成与应用，『 I详细说明了 P系统 I的结构设计、据处理与存储、口设计、程画而开发、表设计及 S数接流报 QC应用。该系统实现了企业实时生产数据的集成与共享，为企业的生产调度以及生产决策带来了极大的方便。

关键词：P实时数据库； I数据库接订；二次开发应用

中图分类号： P 7 T 24

文献标识码： B

文章编号：10— 34 2 0 ) 6 0 5— 3 0 7 72 (0 8 0— 0 4 0

De i n a d Ap i a i n o a— i e Da a a e i t o he i a s g n plc to f PI Re l tm t b s n Pe r c m c lEnt r i e e pr s s

I A Zhi ing, S o r qa hiH ng ui

( l g fI f r to c.& Te h,Do g u i,S a g a,2 1 2 Col eo n o ma in S i e c. n h aUn . h n h i 0 6 0,Ch n ) iaAb ta t t i i t o c d ha h r a—i d t b s PI s s e ha b e u e i h i e a i n sr c:I s n r du e t t t e e ltme a a a e y t m s e n s d n t e nt gr ton a da lc ton f r uc i da a n he u ve s l a t m a i s s e pp ia i o p od ton t i t ni r a u o ton y t m f r y t m s r c ur de i n f o s s e tut e sg o

p t o he c l nt r ie e r c mi a e e prs s, d t t e t nt n s or ge i t ra e e in, d v l me t f l w s e t a a r a me a d t a, n e f c d sg e eop n o fo h e

pcu e e o ts

e td sg n QC a p iain Th y tm a e l e h olcin a d s a e o it r,r p r h e e in a d S p l to . c e s se h s rai d t e c l t n h r f z e or a— i epr du to t n e e prs s I a r i e he g e ta v n a e orp o c i n m a g m e e ltm o c i n da a i nt r ie . th sp ov d d t r a d a t g sf r du to na e nt

a d p i y de ii . n ol c son c Ke wo d y r s:PIr a— i a a s e ltme d t ba e;d t b s nt ra e e o a y d veo a a a e i e f c;s c nd r e l pme ta lc ton n pp ia i

1引言

要集中在这两个数据库中； 3层是应用层，第主要对集成的大量信息进行加工处理。 P实时数据库服务器操作系统采用 Wid ws I no 2 0 ev r设计容量为 1 0 0 3S re, 00 0点×3a 。需要说

实时数据库是流程工业计算机综合自动化系统 CP I S体系结构中的一个重要组成部分。作为面向工业过程的软件平台，实时数据库不仅承担着

过程数据的集成任务，而且还支持控制层和过程监控层的许多应用。结合某石化公司聚氨酯生产 j

明的是， I系统中数据点 ( a ) P T g的定义与 D S中 C的 Ta g的定义不同，是最基本的不可再细分的它

装置的综合自动化系统，以美国 OS ( I油气系统信息)司的 P实时数据库为例，绍 C P公 I介 I S系统中的生产数据集成与应用。2 P实时数据库 I

数据点，如果要取 D S中某一工艺点的 P值， C 在 P系统中要建一个相应位号， I如果还要取该点 S P

值，则在 P系统中要另建立一个位号与之对应。 IP系统中集成了多种数据，测量值、作 I有操

2 1 P实时数据库系统设计 . I

值、定值、艺计算值、设工机泵运行状态信号、锁联

该系统是一种典型的 C i tS re结构， l n/ ev r e采用了分布采集、中控制、集信息互通的方式。整

个工厂只用一台 P主服务器，每套装置的 DC I在 S控制室都有一台 DA接口机与 DC S联接作数据接

旁路信号、联锁动作信号、报警信号、验分析数据化等，中测量值占了绝大部分，些数据在接口机其这上被采集的刷新周期是 5 0S其中某些重要数~3,据根据客户要求刷新周期设定为 1S 。用户在服务

口，并且通过交换机和光缆与 P主服务器联接。 I 整个工厂的信息流分为 3个层次：第 1层是 D S控制层， P系统提供全厂的生产数据； 2 C为 I第层是实时数据库和关系数据库，整个工厂的信息主收稿日期： 0 8 0— 1修改稿 ) 20— 7 2 (。作者简介：志强 ( 9 3 )男，东日照人，华大学在读研李 18,山东究生，主要研究方向为过程控制及实时数据库。

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第 6期

李志强等 . I时数据库系统设计及在石化企业中的应用 P实

器上要创建若干个历史数据库文件，用来保存历史

端口号，口号一般用 5 5, I ARR S:5 5端 40用 P E S 40表示。

数据。当这些文件都存满数据时，早的那个文件最将被清空用来保存新数据。该系统中 P数据库开 I设的用于保存历史数据的硬盘容量有 7。今 OGB

6 f )/=配置。定义数据刷新周期，“::用时分秒”表示，以定义多个，可到底哪个起作用由 P数 I

后根据需要还可以加大数据存放容量，些历史数这据都是在线的，有需要还可以把数据离线备份到如磁带上永久保存。 P接口机送给 P服务器的数据并不是全保 I I

据库中点的属性 L ct n4定。 o ai 决 ob )在配置 P I的点及相关属性时，重点注意以下属性的配置。

1 )Ta Na:签名。当其他应用程序从 P g me标 I数据库读取数据时，它来关联数据。比如用用P o es o k组态画面时，名就必须与 P rcsB o点 I中的Ta Na一致。 g me

存下来，须先进行过滤。过滤分两级进行，一必第级过滤在 P接口机上完成，二级过滤在 P服务 I第 I器上完成。过滤的目的是防止“噪声”数据，节省磁

盘空问、省服务器内存资源和减少网络通信量

。节 P实时数据库的数据过滤机制考虑了两方面的因 I素：一是数据的变化幅度；是保存数据的时间二问隔。 2 2 P实时数据库接口设计 . I

2 n t me ta )Is u nT g:设备标签名。O C S re r P evr 提供数据给 O C接口程序时， P每个数据都有点名， 当用 O C Ci t P l n程序去查看这些数据时， e一般会看到这些点名还包含分组信息。P数据库中点的 IIsrmeta nt u nTg属性必须与在 O C Ci t中所看到 P ln e的相应点名完全一致。3 P it o re ) on S u c:点的数据源。 P ito re onS uc

目前，有效和成熟的数据交换服务平台是符最合 O C ( E fr po es cn r1标准的 O C P OL o r cs o to) P S re。OP ev r C是微软公司的对象链接和嵌入技术

与 O C NT. AT中定义的“ p一”相匹配， P I B/s项点源不一致将取不到数据。L ct nl与 O C NT B r中定义的“ i=” o a o: i P I . Ar/d

在过程控制方面的应用，于数据源和数据使用者位之间，不同制造商的产品之间进行数据交换的是媒介。

项相匹配。每个接口所涉及的数据可以在逻辑上分成若干类， o ain 1可以起到区分这些类的 L ct o

OS专门为 P系统开发了能支持 OP 2 0规 I I C.范的接口程序 P—OP nefc。配置 P I C Itr e a I的 OP C接口需做两件事，是配置 O C NT. AT,一 P I B 使接口 P— C Itr c I OP nef e既能从 O C S r e a P ev r取到数据，能根据 P的需要将数据提交出去；是又 I二在 P ev r端配置点及相关属性。在运行 ISre O C NT之前，安装 P— I和 P— D安装 P I需 I AP I S K,后，\ P P\目录下会产生一些有用的文件供在\ ICOPC NT调用。 I

作用。L ct n3 o ai :一般是 0或 1它与 OP ev r o, C S re的工作模式有关。当 O C S re端主动提供数据 P ev r时，该属性应置为 1否则为 0,。 L

ct n4决定数据刷新周期， OP I . o ai : o与 C NT B AT中定义的“ f项相关。/=” 其他属性较普通，据常识配置不会错。根 该石化企业各生产装置中使用三种不同 D S mesn的 D l V系统、大中控的 j C:E ro et a浙 x一 30 0 XP系统和西门子的 S MATI C I C P S 7系统。在每套装置接口机上安装 P—O C Itr c I P nef e系 a

a在配置 OP I . AT时，点注意以下 ) C NT B重项的配置。

1 p=配置。定义数据源，以用任意字母 )/ s可及组合表示。一个 P数据库可以有多个 OP I C接口，以用此项来区分这些接口。可

统，过以上配置本系统中 P通 I数据库与厂区各 D S实现了生产数据的实时交换。 C3实时数据库系统应用3.工艺流程画面开发 1

2 i=配置。定义数据标记，以用任意数 )/d可字表示。

3 t=配置。定义表示时问的格式，般用 )/f一“

工艺流程画面的开发是 P系统实施过程中的 I一

cy// dh:mm: s0 0格式。 c y mn d h s. 0” 4 S re一配置。指定 O C S re ) ev r P ev r的服务

个要点，其画面内容的丰富与否和质量的优劣直流程图的开发是通过 P的 P o es o k这个 I r csB o

接影响到具体应用的深度与广度。客户端软件来实现的。P r csB o IP o es o k是一个简

名，用 Ho t me:S reNa sNa: ev r me表示。如果 O CSre P ev r和 OP I C NT在同台机上，需定义只S r eNa e v r me即可。

单易用的图形软件工具包，能让用户自己创建交换性和实时性强的自定义图形。自定义和标准的图

5 h s一配置。指定 P服务器的 I )/ o t I P地址及

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石油化工自动化

形标记可以显示每个厂区运行状况，多种颜色来用动态表示信息例如阀门的位置和泵的状态信息。 为该石化企业开发的 P流程图画面主要有以下 I几类。

一0成立，时称生产过程处于统计控制状态或" o这受控状态；样本统计量落在控制界限外 (绝

若拒域 )则拒绝原假设，明产品质量已发生偏移，,说这时称生产过程处于失控状态或称生产过程发生了

3 1 1装置细节流程图 ..

变异，必须调整生产过程有关参数，之恢复到受使控状态。以下介绍三类控制图。 a h w at )S e hr控制图采用的是显著性检验方法，基本原理是“口原则”也有人称“方法”,认 3 ( 6 )即

参照 DC S画面进行开发，又不完全相同，但画面信息比 DC S画面更丰富。如在画面增加了流程画面之间的关联按钮，相关装置问的生产数据计算值等。能够帮助操作员了解更详尽的生产信息。 3 12各装置总览图 ..在这画面上集中了全厂各主要的生产装置及其生产流程。点击相应装置的关联按钮，以快速可

为：控制界限一中心线±3,制界限宽度为 6。控 这相当于假设检验的显著性水平为 a .0。一00 27

b US )C UM控制图则是利用序贯分析的原理，以历次观测的累计结果判断生产过程是否处于

切换到相应装置的详细流程图画面。各主要生产装置间相互联接的主要生产数据也可以及时反馈给操作员。3 2报表设计 .

统计控制状态，因此具有累计效应，用的信息量利多，因而用于判断生产过程异常的灵敏度提高了。 c E ) WMA控制图的指导思想是基于在生产过程中最近的观察值可以反映更多的质量信息的

P实时数据库系统及时准确地采集和保存了 I大量的实时生产数据，充分地挖掘和利用这些生产

原则，确定生产过程的质量特征值时，在赋予新的 统计变量以较大的权值，的权值逐渐减小，样旧这能够同时兼顾系统的频域和时域特性。

数据，将是一笔很大的信息财富，指导生产具有对十分重要的意义。客户端软件 P tl k安装后 I Daai n嵌入到微软的 E cl x e电子数据处理软件中，并直接

P实时 s I QC组件运行在实时数据基础上，使得由 P系统采集到所有用户的过程或实验数据、 I

将 P数据归档服务器强大的计算能力带人到表单 I格式中。使用 P tl k和 VB宏，建自动报 I ai Da n A构表任务，仅大大节省了时间，不而且也减

少了高代价出错的机会。3. S 3 QC应用

测试结果和 s Qc控制限值的记录储存到用户的P系统中。 I

使用 P r csB o I oes o k和 P QC插件， P IS可对实时 S QC组件的结果进行查看和分析。针对该石化公司生产要求， P o es o k显示画面实现了个对 rcsB o性用户化设计。例如选择所需工艺位号，定分析设起止时间，可将分析结果输入到相应的 S C图即 Q

统计质量控制 S C ( tt t a Q S ai i l s c Qu ly a t i C n r1, o to)是在质量控制图的基础上，用数理统运计的方法使质量控制数量化和科学化，而有效预从防和控制工序质量。它的主要目标是保持任一工

表，实现分析和操作评价。4结束语

序生产出的产品质量特征值尽可能长时间地等于或接近期望值，提高生产过程的工序能力。 控制图是 S QC技术的基础，生产过程质量是的一种记录图形，中有中心线和上下控制界限，图

P实时数据库系统在该石化公司的成功应 I用，现了工业实时生产数据的集成，生产用实为户提供了远程数据浏览、形监控、警信息、图报统

计报表等多方面的功能，生产数据利用计算机使网络实现了共享。为企业的生产调度以及生产决策带来了极大的方便，大地提高了企业的工极

并有按时问顺序抽取的各样本统计量的数值。实际上是统计学中假设检验的一种形式。假设检验

就是以样本为依据，究总体参数 (要指均值研主和方差 )否有显著变化，是即检验统计假设 H :一

作效率，必将给企业创造出巨大的经济效益和社会效益。参考文献：1王军.产装置实时数据的集成与应用.油化工自动化，生石2 0 ( ) 4 6 0 4, 6:6~ 6

和 ( )一O。控制图常用的样本统计量有或口" o

样本的均值 z,样本的中位数 z,本的标准差 S,样样本的极差 R等。在控制图上，过样本的统计通量落在控制图中的位置来判断是接受或者是拒绝

2褚健.流程工业综合自动化技术 .京：械工业出版社，0 4北机 20 3

张公绪，静 .量工程师手册 .京：企业管理出版社，0 3孙质北 20 4邵惠鹤 .业自动化与信息化的实时软件平台与实时数据库 .企自动化博览， 0 3 ( 4:1 5 2 0,0 )~

原假设。若样本统计量落在控制界限内(接受域),则接受原假设，即认为原假设 H。一： 和( )或

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