長慶石化-PHD系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)的及時與準確

精品文檔-下載后可編輯長慶石化:PHD系統(tǒng)保證數(shù)據(jù)的及時與準確中國石油長慶石化公司（下稱“長慶石化”）十分重視工業(yè)信息化系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理分析，早在2022年就通過與北京中海迅通科技發(fā)展有限公司合作，搭建了一套在.NET環(huán)境下基于J2EE架構(gòu)開發(fā)的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（簡稱MIS），它由生產(chǎn)管理、裝置操作、油品運行、化驗查詢、系統(tǒng)管理五個部分組成。通過各生產(chǎn)崗位人員手工將生產(chǎn)重要數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理分析，生成報表，為管理層和技術(shù)人員分析生產(chǎn)情況提供支持。然而該系統(tǒng)并未建立與DCS、PLC系統(tǒng)的接口，因此存在無法自動采集實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)情況的分析無法做到及時、全面和準確。

2022年5月，中國石油煉油與化工運行系統(tǒng)（簡稱MES）將長慶石化作為第二批推廣單位開始實施。該系統(tǒng)采用了霍尼韋爾公司的MES（ManufactureExecuteSystem）作為工廠信息化的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)采集、存儲并處理加工成新的信息資源，通過網(wǎng)上生產(chǎn)實時系統(tǒng)提供給管理、銷售、技術(shù)等各層次人員，解決了各個部門信息不一致的問題，幫助他們做出及時有效的決策。建立MES系統(tǒng)，首先就是要建立實時數(shù)據(jù)。

霍尼韋爾過程歷史數(shù)據(jù)庫PHD（PlantHistoryDatabase）作為MES系統(tǒng)的一個子模塊，也可稱作實時數(shù)據(jù)庫，是生產(chǎn)信息化工作的基礎(chǔ)，確保了其他信息系統(tǒng)模塊能夠發(fā)揮作用。PHD將工廠裝置的溫度、壓力、液位、流量等實時信號值傳輸并保存到實時數(shù)據(jù)庫，通過內(nèi)置的與其他模塊的接口，完全保證了數(shù)據(jù)采集的及時和準確性，技術(shù)人員和管理層可以及時地掌握生產(chǎn)現(xiàn)狀及以前的生產(chǎn)過程，更好地組織、指揮生產(chǎn)，提高績效，這對長慶石化公司的生產(chǎn)運行產(chǎn)生了積極的作用和重要的影響。

建立實時數(shù)據(jù)庫

如果要建立PHD數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，首先應該搭建好一個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺，經(jīng)過前期的調(diào)研，長慶石化公司生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)共有催化原料預處理、常減壓、催化裂化、加氫裂化、制氫、重整PSA、二聯(lián)合裝置、硫磺回收、連續(xù)重整等9套DCS系統(tǒng)，輕質(zhì)崗、原油崗、液化氣站等3套小型PLC系統(tǒng)及15萬方罐區(qū)1套總線系統(tǒng)需要接入實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)采集。

長慶石化根據(jù)數(shù)采實際需求搭建生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，DCS、PLC系統(tǒng)交換機、Buffer數(shù)采機、生產(chǎn)網(wǎng)匯聚層交換機、核心交換機、專網(wǎng)防火墻等硬件設(shè)備通過生產(chǎn)網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)上傳至位于辦公網(wǎng)絡(luò)的PHD服務器，PHD服務器又作為MES的服務器群中的一臺將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送給其他應用服務器進行數(shù)據(jù)分析，最后通過WPKS服務器提供給終端用戶，根據(jù)裝置實際分布情況長慶石化設(shè)計鋪設(shè)了4條冗余生產(chǎn)鏈路到相關(guān)裝置的機柜間，建立了三級交換的MES生產(chǎn)網(wǎng)。

由于生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全性極高，數(shù)據(jù)采集后要傳送至辦公網(wǎng)絡(luò)的PHD服務器存儲處理，因此，考慮到系統(tǒng)可能感染病毒等不安全因素，長慶石化在Buffer機上做了數(shù)據(jù)采集設(shè)定，只允許從DCS、PLC系統(tǒng)中單向取數(shù)，不允許往DCS、PLC系統(tǒng)中寫數(shù)。

數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)方式如下：

1、PHD服務器和Buffer機搭建

PHD數(shù)據(jù)庫最重要的功能就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集主要的設(shè)備是PHD服務器和Buffer機。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要求長慶石化在辦公網(wǎng)MES服務器群中搭建了一臺PHD服務器，在13套裝置的現(xiàn)場機柜間搭建了Buffer數(shù)采機。其中Buffer機作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，承擔了從DCS、PLC系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送給PHD服務器的任務，是數(shù)據(jù)采集重要的中間環(huán)節(jié)，Buffer機采用了雙網(wǎng)卡設(shè)計。

2、Buffer機與DCS通訊配置

長慶石化公司過程控制主要采用ABBAC800FDCS系統(tǒng)、ABBAC460DCS系統(tǒng)、西門子S7-300PLC系統(tǒng)、ModiconPLC系統(tǒng)、BristolBabockPLC系統(tǒng)及SAAB總線系統(tǒng)。各套系統(tǒng)基本支持標準的OPC2.0接口對外通訊，因此我們采用OPC底層通訊方式。將Buffer機作為DCS、PLC的一個終端操作站，并在上面安裝相應系統(tǒng)廠家的OPCServer軟件或者使用第三方廠家的OPCServer軟件如Matrikon公司的OPC通信軟件MatrikonOPCSimulation。但長慶石化公司的ABBFreelance2000DCS系統(tǒng)比較特殊，需在DCS的工程師站上進行組態(tài)配置，作為專門的OPCServer站，然后安裝F2KOPCServer軟件。

此外，雖然長慶石化公司Buffer機軟件和OPCServer軟件都安裝在一臺終端電腦上，但是為了實現(xiàn)Buffer機與OPCServer的本機通訊還得進行DCOM配置（分布式組件對象模型）。配置完成后進行連接測試，在連接的時候需要在ServerNode一欄填入DCS操作站的IP，刷新清單（RefreshList）查找DCS提供的OPC服務，成功搜到服務，連接可得到動態(tài)數(shù)據(jù)（與在DCS操作相同），說明測試成功，Tag列表所顯示的Value應該和DCS畫面上一致。

3、數(shù)據(jù)采集傳輸方式

根據(jù)PHD技術(shù)架構(gòu)圖，Buffer機作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將DCS、PLC采集的數(shù)據(jù)存儲在自己的數(shù)據(jù)庫中，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c它連接的PHD服務器。

霍尼韋爾的UniformancePHD作為一體化應用平臺提供了連接多種系統(tǒng)的產(chǎn)品化接口RDI（RealtimeDateInterface），RDI是PHD系統(tǒng)采集傳輸實時數(shù)據(jù)的通道，也是Buffer機與PHD服務器之間交換數(shù)據(jù)的通道。

長慶石化公司實時數(shù)據(jù)庫采用了PHD-PHD的數(shù)據(jù)采集傳輸模式：首先將PHD服務器配置成ShadowPHD服務器，即主PHD服務器；然后在各裝置現(xiàn)場的Buffer機上配置BufferPHD，作為遠程PHD，兩臺PHD采用相同的安裝配置，它們使用相同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫；然后通過RDI接口配置文件分別給遠程PHD和主PHD服務器配置相關(guān)聯(lián)的IP地址和RDI端口，這樣ShadowRDI與BufferRDI建立傳輸通道，RDI接口需要用到固定的偶數(shù)端口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，該偶數(shù)端口不能重復且不能與系統(tǒng)常用端口沖突，必須根據(jù)RDI接口數(shù)量合理的規(guī)劃，長慶石化公司的RDI端口從54200開始依次往上增至54224。

應用PHD系統(tǒng)效果顯著

首先，作為DCS的輔助查看工具，PHD數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方便了技術(shù)人員和管理層在辦公室實時了解生產(chǎn)操作狀態(tài)，PHD將DCS數(shù)據(jù)按照2分鐘一次的頻率采集到服務器，技術(shù)人員在辦公室查就能看到工藝流程圖上每個位號的最新生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

其次，由于通過PHD數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)存儲，并進行校正、補償，剔除跳變值、死值，確保數(shù)據(jù)的高可靠性，可作為生產(chǎn)分析的依據(jù)。因此，技術(shù)人員可使用電子工藝臺賬根據(jù)設(shè)定時間導出工藝參數(shù)報表，制作周報月報，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和上報。另外可使用平穩(wěn)率設(shè)定功能作為考核操作工對裝置生產(chǎn)工藝操作的依據(jù)，提高了生產(chǎn)調(diào)控的管理。

最后，PHD系統(tǒng)完善了數(shù)據(jù)的歷史記錄，在DCS中由于數(shù)據(jù)量很大，單單通過DCS控制器的緩存和上位機的硬盤存儲，很快就會空間不足，因此長慶石化公司的DCS系統(tǒng)只能記錄最近15天的歷史數(shù)據(jù)。這對于技術(shù)人員和管理層往往需要查看某個位號的1個月甚至更長的歷史數(shù)據(jù)和趨勢是遠遠不夠的，而霍尼韋爾的實時數(shù)據(jù)庫軟件可以將數(shù)據(jù)進行壓縮，并且PHD服務器將數(shù)據(jù)存儲在大容量的服務器磁盤陣列上，然后按照調(diào)度計劃設(shè)定存儲在了HPMSL6000磁帶機內(nèi)，保證了數(shù)據(jù)查詢最長可以達到3個月，有利于技術(shù)人員和管理層對一段時間數(shù)據(jù)的