实时数据库在企业信息化的应用
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第57卷 第1期2021年1月石 油 化 工 自 动 化AUTOMATIONINPETRO CHEMICALINDUSTRYVol.57,No.1Jan,2021稿件收到日期:20200718,修改稿收到日期:20201010。
作者简介:占叶勇(1989—),男,浙江绍兴人,2015年毕业于浙江工业大学化学工程与技术专业,获硕士学位,现就职于浙江恒逸石化有限公司,从事石油化工信息化智能化工作,任主任工程师。
PI实时数据库在石化企业的应用占叶勇,朱浙军,徐江军,侯斌,李飞燕(浙江恒逸石化有限公司,浙江杭州312000)摘要:以PI实时数据库在石化企业中的应用为例,从数据网的建立、系统范围、接口及系统集成、功能模块、系统安全策略、数据处理方面介绍了PI实时数据库的建设。
数据整合平台集成了DCS,PLC,SIS,FGS,SCADA等底层控制系统数据,以及LIMS系统数据,从而使企业决策人员、运行管理人员、生产执行人员准确地掌握生产装置动态。
同时通过API接口向MES,AMS,ERP等上层管理系统提供数据,可进一步对企业的数据进行分析处理,为企业的节能降耗提供有力的支持。
关键词:PI实时数据库;接口;集成;数据中图分类号:TP274 文献标志码:B 文章编号:10077324(2021)01005904犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犘犐犚犲犪犾 狋犻犿犲犇犪狋犪犫犪狊犲犻狀犘犲狋狉狅犮犺犲犿犻犮犪犾犈狀狋犲狉狆狉犻狊犲狊ZhanYeyong,ZhuZhejun,XuJiangjun,HouBing,LiFeiyan(ZhejiangHengyiPetrochemicalCo.Ltd.,Hangzhou,312000,China)犃犫狊狋狉犪犮狋狊:TakingtheapplicationofPIreal timedatabaseinpetrochemicalenterprisesasacase,theprojectconstructionofPIreal timedatabaseisintroducedfromtheaspectsofdatanetworkconstruction,systemscope,interfaceandsystemintegration,functionalmodule,systemsecuritystrategyanddataprocessing.ThedataintegrationplatformintegratesDCS,PLC,SIS,FGS,SCADAandotherbottomcontrolsystemdata,aswellasLIMSsystemdata,sothatenterprisedecision makers,operationmanagers,andproductionexecutivescanaccuratelyunderstandtheproductionequipmentcondition.Meanwhile,thedataisprovidedtotheuppermanagementsystemsuchasMES,AMS,ERPthroughAPIinterface,whichcanfurtheranalyzeandprocesstheenterprisedata,andprovidestrongsupportfortheenergysavingandconsumptionreductionoftheenterprise.犓犲狔狑狅狉犱狊:PIreal timedatabase;interface;integration;data PI实时数据库[13]是流程工业智能工厂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,该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[4]。
数据库在制造业中的应用案例分析数据库是当今信息化时代的核心技术之一,广泛应用于各个行业。
在制造业中,数据库的应用更是发挥着重要的作用。
本文将通过分析几个数据库在制造业中的应用案例,来说明数据库对于制造业的重要性和价值。
案例一:生产计划与调度管理在制造业中,合理的生产计划与调度管理是提高生产效率、降低生产成本的关键。
一个优秀的数据库系统可以帮助企业建立完善的生产计划与调度管理系统,提高生产效益。
以某汽车制造企业为例,他们建立了一个基于数据库的生产计划与调度管理系统。
该系统通过数据库记录了每个生产环节的工艺参数、产能、生产任务等信息。
通过对这些信息进行统计分析,系统能够根据生产能力和需求量进行智能调度,实现生产任务的合理分配和调度。
这使得生产任务的完成时间更加精确可靠,减少了生产资源的浪费和生产周期的延误。
案例二:零件库存管理在制造业中,零件库存管理对于保障生产线的顺畅运转起着至关重要的作用。
一个高效的数据库系统可以帮助企业实时掌握零件的库存情况,并做出准确的库存管理决策。
某航空制造企业利用数据库系统建立了零件库存管理系统。
这个系统通过数据库记录了每个零件的属性、类型、数量以及供应商信息等。
当零件数量低于一定阈值时,系统会自动发出预警并触发采购流程,以保证库存的充足性。
同时,系统还能够根据实时的生产需求和销售情况,自动调整库存策略,避免库存积压和缺货现象的发生。
案例三:质量管理与追溯在制造业中,质量管理与追溯是保证产品质量和提升企业竞争力的核心环节。
一个高效的数据库系统可以帮助企业实现质量管理与追溯的自动化,确保产品的质量与安全。
以某食品制造企业为例,他们建立了一个基于数据库的质量管理与追溯系统。
该系统通过数据库记录了每个产品的生产过程、检验数据、包装信息等。
当产品出现质量问题时,系统能够追溯到具体的生产批次和生产环节,从而迅速找出问题源头并采取相应的措施。
同时,系统还能够根据数据库中的历史数据进行统计分析,提供质量改进的参考意见,帮助企业提升产品质量和生产效率。
PI实时数据库在发电企业中的应用2010-12-29 14:42:33 作者:孙钦丽来源:浙江浙能钱清发电有限责任公司浏览次数:276将底层控制系统与上层管理信息系统联系起来是过程企业信息集成的必然要求,作为两者之间的桥梁,PI实时数据库广泛应用于电力,化工等行业,它在第一时间将生产系统的数据传递到业务系统,使检修人员可以即使发现问题迅速响应,管理人员也可以根据历史趋势全面掌握设备的运行情况。
我公司是具有两台机组的火力发电厂,PI系统的实施为信息管理系统提供了大量有价值的数据,缩短了上到公司领导下到检修人员与生产现场的距离,节省了人力,提高了效率。
关键词:发电企业,实时数据库,管控一体,科学发展一、实施背景随着信息化的发展,发电企业普遍引入了计算机管理系统,并开发了相应的MIS系统,在企业范围内实现计算机管理,旨在实现全方位的信息化管理方案。
但是发电企业在信息化管理方面普遍存在着信息孤岛多、数据利用率低等问题。
最突出的表现就是由于安全性的限制,生产控制系统中的数据不能直接传递到上层管理信息系统中,不能真正做到及时、全面的信息管理。
而引入PI(Plant Information)实时数据库通过搭建一个企业级数据平台,实现管理控制一体化,可解决信息化存在的主要问题,从而为发电企业信息化建设提供指导意义。
二、关于PI系统PI是OSI软件公司开发的大型实时/历史数据库系统,是企业实施ERP工程中必备的基础平台。
PI实时数据库是真正的时间序列数据库,具有强大的数据收集和管理功能,以数据原型长期在线存储存储,成为整个企业可靠的公共数据源;它具有良好的开放性以及多样化成熟接口,能很好实现企业管理和设备控制一体化;它采用专利的压缩算法,占用磁盘空间小,响应速度快;它分布式的采集接口机上的数据,完美地解决了公司信息处理中存在的不足,弥补了公司管理上的空缺。
三、实施过程:3.1 网络拓扑的构架:为确保生产控制系统的稳定安全运行,避免病毒攻击,根据国家电监会二次安全系统防护“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则,确定整体的安全防护方案,具体拓扑图如图一。
实时数据库的关键技术及未来发展前景摘要:作为数据库领域的一个重要分支。
实时数据库弱化了关系型数据库的某些功能,通过采用专用的工业实时数据压缩算法以及特殊的历史数据存储索引机制,应对特殊的需求。
实时数据库推动了信息化从传统领域向新的领域扩展,向更高层次发展。
这些新的领域包括生产实时监视、电力调度、交通监视及控制、实时仿真、作战指挥自动化等。
展望未来,在物联网领域实时数据库将会发挥更重要的作用。
关键词:实时数据库数据压缩算法信息化关系数据库物联网中图分类号:TP311.133.2文献标识码:A文章编号:1007-9416(2014)04-0215-021引言1.1实时数据库简介及应用背景实时数据库作为一种特殊的数据库,早在十多年前就已经在国外的大型流程工业企业部署应用。
随着网络、存储及计算技术的飞速发展,实时数据库广泛应用于电力、钢铁、石油、石化、交通、航空、水利、环保等重要行业和领域,已经是工业领域信息化的核心基础软件,在“信息化与工业化融合”过程中发挥着重要作用。
1.2国内外主流实时数据库介绍目前国内外市场上主流的实时数据库有:美国OSI公司的PI实时数据库,美国GE公司的IH实时数据库和美国印步公司的eDNA实时数据库。
国产的有代表性的实时数据库有:上海麦杰的openPlant,北京中科启信的Agilor。
2实时数据库的主要特点及架构2.1实时数据库的特点实时数据库面向的应用领域有如下3个特点:2.1.1单位时间内响应的数据量大如:一个的火电厂的SIS系统使用实时数据库存储数据,同时需要处理的测点数超过了一万,这些测点的变化周期通常在1秒钟之内,也就是说,需要将超过一万点的数据在1秒钟之内保存到数据库中。
2.1.2存储数据量大实时数据库的核心就是对大量的实时信息进行处理,由于成年累月的数据将占据大量的硬盘空间。
假设同时处理对于1万点的系统,每1秒钟存储一次,每次单点占用8个字节,那么保存10年的数据量将有10000*8*10*365*86400=25228800000000字节,接近23TGB。
实时数据库的作用在当今数字化、信息化的时代,数据成为了企业和组织运营的核心资产。
而在众多数据库类型中,实时数据库以其独特的优势发挥着重要的作用。
实时数据库是什么呢?简单来说,它是一种能够对实时数据进行高效处理和管理的数据库系统。
与传统数据库不同,实时数据库更注重数据的实时性和时效性,能够在极短的时间内处理和响应大量的实时数据。
实时数据库在工业生产领域的作用尤为显著。
在现代化的工厂中,各种设备和传感器会源源不断地产生大量的数据,如温度、压力、流量等。
这些数据需要被实时采集、处理和分析,以便及时发现生产过程中的异常情况,进行预测性维护,从而提高生产效率,降低生产成本。
实时数据库能够快速存储和处理这些海量的实时数据,为生产监控和管理提供有力支持。
例如,在石油化工行业,实时数据库可以实时监控管道的压力和流量,一旦出现异常波动,能够立即发出警报,让工作人员及时采取措施,避免事故的发生。
在电力行业,实时数据库能够实时监测电网的电压、电流等参数,为电力调度和稳定运行提供保障。
在交通领域,实时数据库也有着广泛的应用。
城市交通管理系统通过实时采集道路上的车辆流量、车速等数据,存储在实时数据库中,并进行实时分析和处理。
这样,交通管理部门可以根据实时数据及时调整信号灯的时长,优化交通流量,缓解交通拥堵。
在轨道交通中,实时数据库可以实时监控列车的运行状态,保障列车的安全运行。
在金融领域,实时数据库同样不可或缺。
证券交易系统需要实时处理大量的交易数据,包括股票价格的变动、成交量等。
实时数据库能够确保这些数据的实时更新和处理,让投资者能够及时做出决策。
银行的风险管理系统也依赖实时数据库,实时监控客户的交易行为和账户状态,及时发现潜在的风险。
此外,实时数据库在环境监测、医疗保健、智能电网等领域也发挥着重要作用。
在环境监测中,实时数据库可以实时收集空气质量、水质等数据,为环境保护提供数据支持。
在医疗保健领域,实时数据库可以实时记录患者的生命体征数据,为医疗诊断和治疗提供依据。
数据库技术的常见用途和应用场景引言:数据库技术是当今信息管理和数据处理领域最为重要的基础技术之一。
它通过数据的收集、存储、管理和查询等操作,为各行各业提供了高效的数据管理和信息处理手段。
本文将探讨数据库技术在不同领域中的常见用途和应用场景。
一、电子商务行业电子商务行业通过互联网平台进行商品销售和交易,离不开数据库技术的支持。
数据库技术能够存储海量的商品信息和用户数据,实现有效的商品搜索和个性化推荐。
同时,数据库还能记录用户的购买记录和行为数据,为企业提供数据分析和用户画像等业务支持。
二、金融行业金融行业对数据的准确性和安全性要求非常高,数据库技术成为金融机构管理大量数据的重要保障。
银行利用数据库技术实现客户信息和账户余额的管理,确保交易过程的安全和可靠。
数据库技术还能支持风险控制和信用评估等金融业务,提供数据的准确分析和预测能力。
三、物流和供应链管理物流和供应链管理涉及到大量的运输和库存数据,需要实时的信息管理和查询。
数据库技术能够帮助企业实现货物追踪和仓储管理,提供即时可靠的物流信息。
数据库还能进行物流数据分析,为企业提供优化运输路径和降低运输成本的决策支持。
四、医疗健康领域医疗健康领域积累了大量的医疗数据和病人信息,数据库技术帮助实现这些数据的有效管理和利用。
数据库可以存储和管理各类医疗记录、诊断结果、病人健康档案等数据,提供医疗决策支持和医疗资源的智能配置。
此外,数据库还能支持生物医学研究和药物开发等方面,提供数据挖掘和模型分析服务。
五、教育行业教育行业需要大量的学生数据和教学资源管理。
数据库技术能够帮助学校存储和管理学生档案、课程表、成绩单等信息,实现个性化学习和教育评估。
数据库还能支持在线教育平台的建设和运营,提供高效的在线学习和交互服务。
六、社交媒体和游戏行业社交媒体和游戏行业离不开用户数据的管理和分析。
数据库技术能够帮助社交媒体平台存储和管理用户信息、用户关系和用户行为数据,实现个性化内容推荐和社交网络建立。
实时数据库在企业信息化的应用对于现代工业企业,如何能使决策者随时查看生产过程数据,以便快速地做出更为灵活的商业决策,是企业信息化建设的关键,在企业MES所关注的各项资源中,生产过程信息依然是重要的资源,如果不能解决生产过程信息实时有效上传的问题,将仍然无法充分利用和保障MES及ERP管理系统的投资。
企业MES核心是实时历史数据库,实时数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视,可在线存储每个工艺过程点的多年数据,可以提供清晰、精确的操作情况画面,用户既可浏览工厂当前的生产情况,也可回顾过去的生产情况,可以说,实时数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。
工厂的历史数据对公司来说是很有价值的,实时数据库的核心就是数据档案管理,它采集并存储与流程相关的上千点的数据,多年应用历史数据库管理的经验告诉我们,现在很难知道将来进行分析时哪些数据是必须的。
因此,保存所有的数据是防止丢失所需信息的最好方法。
此外,要改进产品,必须具备与之相关物料的信息,并了解当前和过去的操作状态。
实时数据库采集、存储流程信息,用来指导工艺改进、降低物料、增加产量。
实时数据库为最终用户提供了快捷、高效的工厂信息,由于工厂实时数据存放在统一的数据库中,工厂中的所有人,无论在什么地方都可看到和分析相同的信息,客户端的应用程序可使用户很容易对工厂级实施管理,诸如工艺改进、质量控制、故障预防维护等。
通过实时数据库可集成产品计划、维护管理、专家系统、化验室信息系统、模拟与优化等应用程序,在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用。
北京三维力控推出的pSpaceTM就是这样一个极具竞争力的软件产品,pSpace TM作为企业级实时历史数据库,通过极高速度的数据采集、大量历史数据存储和大量实时过程数据的发布,实现企业信息集成的基础平台,它为企业实现底层监控、信息集成提供了全方位的软件解决方案。
pSpace可以构成一个复杂的企业信息化系统,企业信息化系统是采用了实时历史数据库技术的计算机系统,该系统不仅仅是一组对数据进行处理的软件,也不只是一个数据库。
一个实时历史数据库系统是一个实际可运行的,按照数据方式存储、维护和向应用程序提供数据或信息支持的系统,它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体,由数据库、硬件、软件几部分组成,pSpace是企业信息化的核心处理软件平台。
pSpace 企业级实时历史数据库为完全的分布式结构,可任意组建应用模式,支持C/S和B/S应用;它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具;大容量支持企业级应用,内部实现高数据压缩率,可实现历史数据的大量存储,灵活的扩展结构可满足各种需求,具备广泛的安全性和可跟踪性。
pSpace实时历史数据库能完成来自DCS、FCS和其它控制系统的实时数据的采集、存储、压缩,实时数据和历史数据的检索、统计、分析、建模,并进行曲线、图表显示,实现了流程工业中典型的应用功能,如工艺流程图展现、历史曲线分析、历史报警分析、EXCEL报表插件等,能为其他管理软件提供高效的数据接口,将连续存储的历史数据与这些管理软件进行双向通讯,pSpace是一个具有标准接口的、可二次开发的平台。
实时数据库结构:一个实时数据库系统的优劣,主要体现在它提供的功能是否齐备,系统性能是否优越,能否完成有效的数据存取,各种数据操作、查询处理、存取方法、完整性检查,保证相关的事务管理,事务的概念、调度与并发控制、执行管理及存取控制,安全性检验。
以下是力控的系统结构图系统组成:由采集站DA、数据服务器、WEB服务器、客户端组成,同时和关系数据库进行有效的数据交换,DCS的数据经过DA进行采集,由DA SERVER送到数据服务器,数据服务器再有效的送给其它客户端。
pSpace实时数据库服务器主要由以下几部分构成:pSpace Server:负责整个pSpaceTM应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、数据服务请求、事件触发器管理、调度管理、资源管理、系统配置等。
pSpace Data Service:为第三方厂家的软件访问pSpaceTM Server时提供数据服务功能,包括:OPC Server、DDE Server、ODBC Router、Base API接口等pSpace COM SDK:COM SDK为用户开发基于pSpaceTM Server的应用程序提供基于COM对象的编程接口。
pSpace Visual ActiveX:是一组开放的控件,如:数据控件、文本控件、棒图控件、趋势控件等,控件可以直接访问实时数据库和关系数据库的数据。
pSpace DA Server数据采集器:pSpaceTM DA server是数据采集站的设备通讯管理服务程序,用于系统和DC S、PLC等数据源之间的数据交换,具有自动网络通信负荷平衡功能和断线数据缓冲功能。
pSpace的Web服务器使用IIS作为Web管理服务器,用图形客户端生成Web网页;使用pSpace Visual ActiveX自行创建Web服务器和Web网页;使用pSpace Webserver,用图形客户端生成Web网页;pSpace 客户端监控组态软件:力控Forcecontrol系列;Microsoft Excel:采用标准EXCEL加载宏方式通过网络访问数据库;“瘦”客户端:Microsoft Internet Explorer 5.0或以上版本的浏览器;Visual ActiveX:pSpace可视化控件工具包是为建立客户端连接而提供的客户端产品;它包括一组ActiveX控件,如:数据控件、文本控件、棒图控件、趋势控件等;二次开发工具及访问接口标准访问接口供客户端程序调用或第三方软件访问使用,因此接口的完整性、开放性决定实时数据库二次开发的性能的优劣,pSpace访问接口及开发工具主要包括以下几种:1)DBI APIDBI是一套实时数据库访问接口,给用户提供底层编程接口,通过它可以与客户端连接,对数据库进行数据读写,满足继线重连功能,可以获取数据库结构信息,动态控制变化数据集,DBI接口采用了快速数据访问机制,数据访问吞吐量可达到11万次/秒,可以适合过程仿真、优化控制、专家诊断等多种行业应用。
2)COM SDKSDK是为用户开发基于pSpaceTM Server的应用程序提供基于COM对象的编程接口,用COM SDK编写的一个实例可以同时连接多个Server,也可以用COM SDK同时建立多个实例,提供面向对象的类库供用户开发应用程序,用户使用该工具编程可以提高开发效率,该工具可以在VC++,VB,VBScript,.net等开发环境下使用。
3)OLE DB Provider应用程序提供pSpace Server数据库的ADO访问接口。
4)DAI SDKpSpace的数据源采集接口的开放工具,DAI采集接口软件都可以单独运行在一台网络结点机,并可在远程对其进行配置与监控,具备以下功能:DAI 可以直接利用原有的力控组态软件的驱动程序;DAI 具备断线缓存功能;另外DAInterface还要增加几个接口;DAI 支持XML、CSV文件接口,可采集离线数据源。
实时数据库性能指标:从实时数据库运行环境来看,实时数据库系统的除了自身的软件性能外,还取决于所使用的操作系统、硬件环境等。
单台服务器容量可达12,0000点以上;历史数据库支持unix linux windows等64位操作系统;完整的事件记录系统,所有操作员的动作均被检查并记录,可作为跟踪依据;功能强大的压缩算法:按高压缩格式保存数据,采用死区和变化率压缩,压缩比为1:30;支持优化旋转门算法对历史数据进行压缩;专用的磁盘存贮算法来保证对长年形成的海量历史数据的快速查询;支持的浮点型、布尔型、字符串型、等常见数据类型及“任意”类型;数据库吞吐量支持每秒写入/查询20,000个数据点;支持历史数据库在线备份,多服务器并发处理;支持数据库冗余;IO数据采集断线重连:通讯故障能够自动恢复,I/O时间同步;自动补偿PC 时钟偏差。
构建企业信息门户力控pSpace可以为企业在创建基于Internet/Intranet的网络信息门户时提供完整的软件解决方案,同时支持PDA掌上终端访问力控的WEB服务器。
对pSpaceTM Server的数据进行Web管理有以下几种方式:使用IIS作为Web管理服务器,将通用流程画面转换为Web网页,整个系统与WIN系统无缝集成,基于WEB组态的工具控件包通过相应的检索便可以进行查询,能够直接生成WEB页面;使用组态软件创建Web服务器和Web网页然后发布;用户使用pSpaceTM Visual ActiveX自行创建Web服务器和Web网页;用户可以使用自己熟悉的网站开发工具如:FrontPage、Dreamweaver、ASP等创建主页,设立网站,并在网页中嵌入pSpace Visual ActiveX中的控件建立pSpa ceTM Server的数据显示。
特点如下:Web页面与过程画面的高度同步pSpace Web Server实现了服务器端与客户端画面的高度同步, 在浏览器上可以同时浏览多个过程画面, 看到的图形界面与通用组态软件生成的过程画面效果完全相同,数据采用变化传输的方式,具有更快的运行与数据更新速度。
企业级Web服务器pSpace Web Server专为构建企业级Web服务器而设计,具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性,力控Web Server支持多达500的客户端的同时访问。
完善的安全机制pSpace Web Server提供完善的安全管理机制。
只有授权的用户才能修改过程参数。
使用pSpace Web Server时,管理员尽可安心,不必担心非法或未授权的修改。
客户端力控实时历史数据库管理系统提供了基本的客户端组态工具,开放的接口可以高级应用中的资产管理、设备诊断等管理客户端的开发,每个客户端应用软件都可以与pSpace Server运行在同一台计算机上,也可以分布式地运行在其它网络结点机上。
1)管理工具AdminpSpace系统配置工具。
包括:在线配置数据库点、采集接口、监控服务器和采集器状态,启、停远程服务等。
2)Forcecontrol组态软件完成生产调度系统的实时监控,曲线分析、生产报表、报警、事件等。
3)Excel Add-In:Excel加载宏,完成功能包括:查询原始数据;查询当前数据;利用索引点查询过滤数据;查询数据的采样值;查询统计值(最小值、最大值、平均值、标准方差、累计值、计数值);显示、导入、导出标签;导入、导出数据;显示、导入、导出消息;显示采集接口;4)pBatch批量生产工艺数据的检索和表示,可跟踪与批量生产相关的各种信息。