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前言

    石化行業是高度自動化、連續化生產的行業，因此各裝置自動化程度都非常高，基本都采用DCS集散型控制系統進行裝置生產，由于使用了以計算機為主的集散型控制系統使裝置采集工藝信息和操作信息能力的大大提高，工藝管理和控制的水平大大提高，共享信息的能力大大提高。因此在此基本上建立一個生產實時數據庫平臺，對提高裝置信息化管理水平有著重大的戰略意義。

力控組態軟件簡介

    力控是運行在Windows98/NT/2000/XP操作系統上的一種組態軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構造不同需求的數據采集與監控系統。組態軟件指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，能以靈活多樣的組態方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設備，與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統集成。

力控軟件的組成，力控軟件由以下幾個主要部分組成：

    1）工程管理器
    工程管理器用于創建工程、工程管理等。

    2）開發系統（Draw）
    開發系統是一個集成環境，可以創建工程畫面，配置各種系統參數，啟動力控其他程序組件等。

    3）界面運行系統（View）
    界面運行系統用來運行由開發系統Draw創建的畫面。

    4）實時數據庫（DB）
    實時數據庫是力控軟件系統的數據處理核心，構建分布式應用系統的基礎。它負責實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警處理、數據服務請求處理等。

    5）I/O驅動程序
    I/O驅動程序負責力控與I/O設備的通信。它將I/O設備寄存器中的數據讀出后，傳送到力控的數據庫，然后在界面運行系統的畫面上動態顯示。

    6）網絡通信程序（NetClient/NetServer）
    網絡通信程序采用TCP/IP通信協議，可利用Intranet/Internet實現不同網絡結點上力控之間的數據通信。

    7）串行通信程序（SCOMClient/SCOMServer）
    串行通信程序采用串行通信方式。兩臺計算機之間，使用RS232C/422/485接口，可實現一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現一對多臺計算機（1：N方式）的通信。

    8）撥號通信程序（TelClient/TelServer）
    撥號通信程序使用電話撥號方式進行通信。任何地方與工業現場之間，只要能撥打電話，就可以實現對遠程現場生產過程的的實時監控，唯一需要的是Modem和電話線。

    9）Web服務器程序（Web Server）
    Web服務器程序可為處在世界各地的遠程用戶實現在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監控現場生產過程。

實時數據庫系統簡介

    霍尼韋爾公司的UNIFORMANCE PHD是一套成熟石化行業生產實時數據庫系統，同時該系統也可作為生產實時數據庫系統開發和應用平臺。該系統具有采集工藝過程數據點數不限、用戶數不限、能與多種型號的DCS系統互聯、擴展性好、用戶界面可與OFFICE等桌面軟件無縫連連、穩定性好等特點。

    雖然UNIFORMANCE PHD能與多種型號的DCS系統互聯，但并不能與所有的DCS系統實現互聯。如霍尼韋爾自己TDC3000系統，如果軟件版本不升級就無法實施實時數據采集，在實際的應用中我們就碰到這樣的問題，有一套裝置DCS 是TDC3000系統目前版本為R510，但軟件版本由于多種原因一直沒有升級，而且該裝置先前已經實施了APC（先進生產控制系統）系統，且系統運行非常穩定，如果為了進行生產實數據采集對軟件進行升級，就需要承擔一定的風險即DCS軟件升級后是否能與運行中的APC軟件兼容等一系列問題。經過了多個方案的選擇，最終我們選定了北京三維力控科技有限公司的力控PCAuto組態軟件作為數據采集的中間軟件，使用該軟件進行數據采集不需要對原TDC3000 DCS進行升級，同時在PCAuto組態軟件基礎上進行二次開發使采集數據進入UNIFORMANCE PHD系統。系統組成結構原理圖如下：

                                 圖1 系統結構圖

1.生產實時數據庫系統主要功能

    1）數據采集
    采集DCS系統的裝置生產實時數據，包括壓力、溫度、流量、液位、氣體濃度、產品指數等數據。

    2）動態顯示
    將工藝流程圖通過組態軟件真實地反映在動態體流程圖上，同時與DCS操作畫面保持一致，顯示各測量點的參數變化趨勢，并使畫面具有實時、動態效果。位號趨勢圖和數據詳細列表如下：

                               圖2 位號趨勢圖

                             圖3 數據詳細列表

    3）監控操作
    完成各工位的參數設定，并對溫度、液位、流量和壓力進行自動監測。流程圖如下：

                               圖4流程圖

    4）操作畫面
    在操作畫面上可查詢各控制點的溫度、液位、流量等實時和歷史數據，并可按要求設定和打印出實時報表和歷史報表。

2. 系統硬件及網絡

    以企業現有的聯通所有生產裝置的以太局域網為基礎，由一臺PC機作為實時數據采集機，即數據采集服務器，用以存在所有生產裝置的生產實時數據，并接入內部網絡；在網絡中心機房設置一臺為主服務器，即實時數據庫主服務器，用以存在所有生產裝置的生產實時數據；同時在網絡中心機房設置一臺WEB服務器，作為生產實時數據發布平臺，所有接入內部網絡的計算機用戶都可通過瀏覽器分級查看裝置的生產實時信息。

    網絡服務器的操作系統為Windows NT 4.0，客戶端為Windows95、98、2000等操作系統，通過使用客戶端軟件可實現管理功能，如管理部門所需數據的記錄報表、統計報表等。系統通過此服務器與企業Intranet及Internet相連，以實現與其他系統的信息交互。

3.系統聯接與網絡設計

    1）DCS與采集機相聯
    定做霍尼韋爾TDC3000專用同軸電纜，一頭與DCS打印機口相聯，另一頭與采集機COM相聯。

    2）采集機接入網絡
    采集機安裝以太網卡，通過五類網線接入裝置內的以太網交換機，以太網交換機通過光纖接入中心機房主干網絡交換機。

    3）主服務器和WEB服務器接入網絡
    主服務器和WEB服務器為保證網絡帶寬和速度，放置在中心機房并采作快速以太網接入主干網絡交換機。

4.軟件開發和組態

    4.1 TDC3000發送接口軟件開發和組態
    此TDC3000控制系統LCN網絡上的UxS 節點是基于HP 的Unix操作系統平臺的工作站。系統當前采用的Honeywell軟件版本為UxS R200（其中HP Unix系統版本為R9.05；UxS屬性版本為Personality R510，Honeywell系統軟件為R510）。

    經過多次開發和調試，完成了Unix工作站上專用接口軟件的開發，此接口軟件主要實現過程控制網絡向工廠信息網絡上傳數據的功能，即由此軟件負責向打印口發送裝置數據。為實現對用戶需要數據的采集的在此軟件中對所有相關位號進行了組態，即經過組態的數據可以采集到實時數據庫中。TDC3000發送數據包如圖：

                                圖5 TDC3000發送數據包

4.2 TDC3000接收接口軟件開發

    在采集端開發了專用的TDC3000串口數據通信協議軟件，主要實現對DCS送出的加密數據進行解碼，然后把數據送至三維力控的PCAuto實時數據庫中。

    TDC3000串口接收數據通信協議如圖：

                            圖6 TDC3000串口接收數據通信協議

4.3 PCAuto接口軟件開發和組態

    為實現對所有接收到數據的存貯必須對所有位號在實時數據庫中進行組態，組態信息包括位號名稱、數據類型、單位、上下限等十幾個參數據，通過組態保證所有通過DCS送出的實時數據存貯到PCAuto實時數據庫中。

    PCAuto 2.62工程管理器如圖

                       圖7 PCAuto 2.62工程管理器畫面

    PCAuto實時數據庫如圖：

                        圖8 PCAuto實時數據庫瀏覽畫面

4.4 PHD RDI軟件開發

    為了使裝置的實時數據送入統一的UNIFORMANCE PHD實時數據庫系統，必須開發一個PCAuto實時數據庫對應UNIFORMANCE PHD的數據接口，由于UNIFORMANCE PHD提供了接口開發規范，根據規范我們用C語言開發一個PHD接口軟件，實現PCAuto實時數據庫中數據發送至PHD實時數據庫。PHD接口軟件使用必須與PHD實時數據庫相結合，因此在采集機上我們又安裝了PHD實時數據庫。PHD實時數據庫管理畫面如圖。

                        圖9 PHD實時數據庫管理畫面

    PHD實時數據庫數據瀏覽

                        圖10 實時數據庫數據瀏覽畫面

4.5 PHD組態

    PHD實時數據庫的數據采集是基于RDI接口的，因此在PHD服務器上對RDI接口進行參數的配置，同時對所有采集位號進行組態，保證采集數據的準確和可信。

4.6 操作界面開發

    通過開發監控系統與操作人員間的交互界面，可實現對整個系統的監視、控制、調度和管理。

    用戶界面分兩部分：

    1）用于日常監視、流程圖的主界面
    2）用于非日常監視信息、各種報表、趨勢圖

    同時對工藝參數、設備運行參數通過一覽表的形式來匯總。系統組態的過程實質是把組態顯示界面上的按鈕、報警以及生產趨勢圖形等與現場執行設備或儀表建立對應連接，使操作員在操作站通過系統組態畫面了解現場的設備和儀表運行情況。

5．結束語

    我們通過采用第三方軟件技術的組態軟件建立了裝置的生產實時數據庫系統，經過半年多的試運行表明：該系統運行穩定，監控程序功能完善，提供多種通用接口，與其它系統結合能力強，是一套理想的生產裝置實時控制系統。