实时数据库技术在石油化工企业的应用

摘 要：本文介绍了生产实时数据采集系统在石油化工企业的应用情况.

关 键 词：数据采集；自动控制；实时数据

中图分类号：TP311.13

目前,国内石化装置都装备了控制系统（DCS、PLC等）,MES系统和ERP系统也逐渐建立起来,然而各套装置的运行监控方式仍停留在生产单元自动化阶段,缺乏整厂生产实时数据的统一管理.而且如果单纯地依靠DCS和MES/ERP两大系统,控制系统提供的信息资源并不能直接作为管理信息系统的决策支持,造成管理与控制环节不能最大程度地结合起来,使整个企业效益的进一步提高受到限制.DCS和MES/ERP的有效整合是石化企业信息化实现“产销一体化”和“管控一体化”目标的一个关键因素

实时数据库平台是生产管理信息和控制信息集成的关键平台,Infoplus.21是AspenTech公司用于实时制造过程的实时数据库,可以采集和存储大量的过程数据,支持各种类型的用户、事务处理及生产方面的应用,系统提供CIM-IO接口与现场交换实时数据,提供定期采样和“越死区”请求采样两种形式,其历史数据库提供SQLPlus查询引擎和从历史数据库向关系数据库转换的接口.

实施基于AspenTechInfoPlus.21实时数据库的数据采集系统,数据采集的范围可包括炼油、化工、烯烃、热电、动力等生产装置、罐区,以及各作业部间物料互供计量点.数据采集的信息包括工艺参数、计量数据和质量数据以及机泵状态等.可以完全满足MIS系统和ERP系统建设要求以及提高生产管理水平的需要,该数据采集系统建成以后,向上可以为MES、ERP等系统提供实时数据支撑,向下又能连接生产装置的DCS控制系统,使企业的生产管理和与生产相关的信息有机地集成在一起,从而全面提高企业的生产经营管理水平,进一步加强企业的核心竞争力.

1系统总体框架

1.1系统的功能结构

数据采集系统通过网络联接生产装置监控系统、数据采集工作站、实时数据库、关系数据库,实现数据安全快速地传输；数据采集工作站根据系统配置从生产装置监控系统获取生产实时数据,并具有数据缓存功能；关系数据库用于存贮基础数据和管理信息；监视信息系统是生产实时监视和管理中心,将从各生产装置监控系统采集上来的数据以一定的方式展示出来,形成实时过程数据和监视信息.

1.2系统的网络结构

2生产实时数据采集系统

实时数据采集系统是以生产装置控制系统为基础,采集各装置控制系统的实时数据,并上传到厂级数据存贮与管理系统中,以获取炼油、芳烃、烯烃、热电、互供等装置的生产过程实时信息,并根据MES应用系统和其他企业管理应用系统对生产数据的具体需求,开发相应的数据接口,为各应用系统提供及时准确的基础数据.

2.1数据接口

由于控制系统数据通信接口类型多种多样,数据采集工作站上运行的数据采集接口模块向上采用统一的数据通信协议,屏蔽了不同的监控系统接口类型,便于系统维护与管理.

2.1.1标准接口模块

生产监控系统一般提供组态软件的数据通信接口.运行在Windows平台上的监控系统的网关机/上位机通常提供DDE、OPC两种常用的软件接口.对于这些标准接口,直接采用AspenTech公司提供的CIM-IOforDDE和CIM-IOforOPC组件实现数据采集.

2.1.2专用接口模块

当监控系统的数据通信协议不是上述标准（OPC/DDE）时,数据采集工作站需要专门开发针对该协议的采集模块,并遵循标准的CIMIO数据通信协议.

2.2与其他系统的关联

实时数据库系统处于DCS与MES、ERP系统之间,通过建立一个全厂统一的实时数据平台,将现有的装置、罐区等装置生产数据实时地采集到实时数据库系统中,MES、ERP等其他应用系统通过实时数据库提供的统一的数据访问接口（API、OPC、ODBC）查询、提取实时数据,降低了这些系统直接访问DCS和PLC的难度、成本和风险.统一的实时数据访问接口还为企业未来开发其他系统提供了方便,增加新的DCS或PLC系统不用更改上层系统的代码,降低了新系统开发的成本.

3系统功能简介

生产实时数据的基本应用是厂级信息监视系统,它是全厂生产实时监视和管理中心,将从炼油、芳烃、烯烃、热电等装置的监控系统采集上来的数据以一定的方式展示出来,形成实时过程数据和监视信息.其典型的应用主要包括：

3.1工艺流程的实时信息浏览

厂级信息监视系统采用Web方式生成并发布实时工艺流程的生产信息,形象的反映出生产现状.各级管理部门通过客户端的Web浏览器能够方便地了解和分析各生产装置的生产以及设备运行情况.

通过流程图画面形象的反映出工艺原理、流程以及当前的生产状况,使生产管理人员能够方便地了解和分析当前的生产情况.

画面的表现方式有数据点、棒图、曲线图等等,极大的方便了运行管理人员查看这些数据.工艺流程监视是生产实时监视的主要形式,生产管理人员通过工艺流程图动态数据的变化,监视生产物料情况和生产设施实时运行状况.

3.2历史趋势记录

历史趋势图可以同时观察多项指标曲线的对比显示,并可自定义曲线组,可以将相关的曲线进行同屏显示.曲线上下限可以自适应并支持用户自定义,曲线可以隐藏,可显示指示条的当前值,可以计算平均、最大、最小值.曲线组可以打印；可统计每项指标在给定时间段内的最大值、最小值及其各自的取值时间.

3.3实时报警功能

系统提供了报警与事件功能.当某个生产参数达到报警条件时,就会立即记录报警信息,用户可以方便地查询报警起止时间及报警时的历史趋势,使管理部门方便地分析报警原因.

3.4管理统计报表自动生成

能够利用实时数据自动生成调度日报、产品质量报表等生产数据报表,反映的数据真实准确,减少人为误差,提高生产管理水平.

经过系统管理员授权的用户,无需经过特殊培训,只要掌握EXCEL表格的基本操作,就可根据自定义报表文档的提示,填写相应的模板,并将其上传至怎么写作器,通过查询得到所需要的各式报表.

3.5装置物料信息

装置物料信息将展示主要物料在生产装置之间的流动状态信息（包括显示全厂计量系统数据和主要物流量及累计量）、原料和成品的储备信息,帮助用户全面掌握装置物料实时流动状态和生产储备状态.方便公司领导、生产调度、供销等用户从全局掌握生产实时信息,便于执行公司产供销计划和全公司资源优化配置与调度.

3.6装置平稳率

平稳功能模块根据工艺人员提供的装置运行参数,将采集到的装置关键数据与工艺设计指标进行比较,从而计算统计公司、各生产厂、各装置的装置运行平稳情况.

3.7仪表自控率

仪表自控率模块根据设备部提供的仪表控制回路相关信息,将仪表控制回路的状态采集并统一存储在中心机房的实时数据库中,进行相关的统计和计算,以作为装置自控率达标的考核依据.

4结束语

生产实时数据采集系统的建立可以实现对石油化工企业主要生产装置实时数据的采集和存储,对装置生产情况的实时管理和生产主要指标的监控以及对生产历史数据的分析,不仅将缩短生产调度管理的决策时间,减少生产管理环节,提高企业的管理水平和经济效益,而且对外提供了标准的ODBC数据通信接口,以便在需要时可以快速方便地与多种其他系统进行集成,为后续应用系统的监控、统计、分析等工作打下坚实的数据基础.