石化企业CIMS基础数据集成平台的设计与实现

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CIMS是Computer Integrated Manufacturing System的缩写,指计算机集成制造系统,又称综合自动化系统。石化企业CIMS是信息的集成,功能的集成,软件的集成,其中信息集成是关键。石化企业需要的信息一般可分为两类:生产过程信息和生产管理信息。其中,生产过程信息是石化企业CIMS的基础数据。基础数据来自于动态的实时生产过程,是CIMS应用软件系统的数据来源。基础数据的集成不仅仅是CIMS三层体系中最关键的MES层的基础,更能解决ERP层与PCS层的数据断层问题。   石化企业基础数据的获取是以自动采集为主、辅以人工录入的方式。自动采集,即设计DCS、PLC等自动化控制系统到实时数据库的接口程序,将来源于生产过程控制系统的实时基础数据集中到实时数据库。人工录入,即现阶段无法实现自动采集、必须采用人工抄表获取数据,并将数据通过人工录入的方式保存在分布式异构关系数据库中。这些人工录入数据需要集成到中央关系数据库。   实时数据库以及中央关系数据库,构成了基础数据集成平台的中央数据库服务器层。构建基础数据集成平台的目标,就是实现一个能共享所有基础数据的中央数据库服务器层。它能为CIMS的MES层以及ERP层的应用程序提供统一的数据访问接口,并且能够满足这些应用程序对基础数据的需求。   由于基础数据有两种不同的获取方式,因此对基础数据的集成也包括了两个方面:生产过程实时数据集成(自动采集数据集成)和异构关系数据库集成(人工录入数据集成)。   生产过程实时数据集成,需要通过开发接口程序采集控制系统中的实时数据,并通过实时数据库的接口保存在实时数据中。本文讨论了实时数据采集接口的设计,通过比较常用采集接口,确定了OPC接口技术更适合石化企业对生产实时数据采集的需要,并结合某石化罐区的项目,具体介绍了OPC客户端的开发实现。同时,对石化企业所要求的实时数据库的功能进行了分析,对实时数据库结构的设计思想进行了阐述,并介绍了项目中所使用的Honeywell公司的PHD实时数据库以及PHD实时数据库的RDI(Real Data Interface)的开发实现过程。此外,结合项目的实际,开发了实时数据共享平台,讨论了实时数据共享平台对整个系统的改进作用,并介绍了实时数据共享平台的工作原理和具体实现。最终,OPC客户端、实时数据共享平台、PHD实时数据库的RDI共同协作,成功地实现了企业范围内的实时数据集成。   对于分布式、跨平台的异构关系数据库的集成,通过分析集成的目标以及传统集成方案的优缺点,结合石化企业对数据交换的要求,提出基于Web Service的异构数据库集成方案。考虑到XML在数据格式转换以及跨平台传输方面的优势,用XML作为异构数据库集成中数据交换的“载体”。本文结合项目,给出了基于Web Service的异构关系数据库集成的结构设计和实现原理,并对具体的实现过程以及所用的关键技术进行了详细的介绍。同时,由于异构关系数据库是广泛存在的,而本文中介绍的基于Web Service的异构关系数据库集成,对解决这一类问题都具有现实意义。   生产过程实时数据集成以及异构关系数据库集成的实现,使基础数据集成平台得以成功的构建。本文的最后,通过综合自动化中各种应用程序中的一种--Web应用,来显示基础数据集成平台的成果,以及基础数据集成平台给各种应用程序带来的访问方式上的便利。在石化企业的Web应用中,讨论了用传统Web显示实时数据所遇到的刷新抖动问题,以及Web历史趋势图的展现问题。通过分析当前最火爆的Web技术之一--AJAX的实现原理,以及AJAX与传统Web应用的比较,得出“用AJAX来解决传统WEB应用的刷新抖动问题是非常合适的”这样的结论,并介绍了AJAX实现实时数据无抖动刷新的具体过程。同时,讨论了Web历史趋势图展示的方法,对各方法进行了比较,详细介绍了利用ASP和DCOM/ActiveX控件相结合的方法,用ASP.NET以及TeeChart控件实现了Web历史趋势图的显示。   基础数据集成平台的成功构建,为石化企业综合自动化的实现提供了数据支持,是综合自动化中最重要的集成。
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