應用背景
鋼鐵企業(yè)的能耗占全國能源總產量的很大部分1。為了提高企業(yè)的核心競爭力，為了加快企業(yè)生產管理的信息化和生產的自動化，鋼鐵企業(yè)目前迫切需要采用企業(yè)級實時數據庫系統來建立全公司統一的能源管理系統息集成平臺。通過實時數據庫系統把全公司各分廠的控制系統連接起來，把各分廠分散的自成體系的監(jiān)控系統以分區(qū)的方式進行集中管理，實現管理層與控制層的集成，并為上層能源管理系統應用，提供統一的數據支撐平臺。
解決方案
應用概要
根據能源管理生產工藝的銜接與管理需要，本應用內容包括：
1) 通過數據接口站實時采集各控制系統的生產實時數據；
2) 建立實時數據庫，集成實時信息；
3) 提供生產工況圖、歷史數據趨勢圖、報表分析工具；
4) 提供與上層管理系統的數據交互、轉發(fā)等開發(fā)接口。
系統架構
實時歷史數據庫具有海量存儲、高效壓縮、方便恢復等特點，非常適合EMS系統數據采集量大，來源多、種類雜、采集數據變化頻繁的特點。現在在鋼鐵工業(yè)使用的實時數據庫產品都由國外專業(yè)廠商提供。。本項目實時數據庫軟件采用GE 智能平臺的Proficy Historian3.1實時數據庫系統和Proficy Realtime Information Portal 3.0 數據可視化分析及WEB發(fā)布系統實現企業(yè)實時數據庫平臺和生產信息WEB發(fā)布系統的功能。圖1是整個信息自動化系統分層、多級別結構示意圖，虛線框內為實時數據庫及WEB發(fā)布部分結構示意圖。
圖1 EMS系統架構
系統的網絡架構
為了保證能源管理管理網絡、現場控制、信息傳輸各部分的安全獨立機制，集團自動化部進行了三層網絡結構設計2，采用安全可靠的隔離技術（例如網閘技術），在底層過程控制系統（PLC、DCS等）實時網絡與實時數據庫之間建立數據傳輸通道，同時實時數據庫與上層能源管理系統網絡之間基于信息網應用實時數據庫SDK開發(fā)工具包或OLE DB提供的開放數據庫訪問接口建立數據傳輸通道。能源管理系統基于管理網應用開發(fā)系統通信中間件與ERP系統進行數據交換，這樣形成了控制網、信息網、管理網的三層網絡安全機制。具體的網絡架構模式如圖2所示。
圖2 網絡架構
實時數據庫部分
考慮到車間設備類型多樣、數據分布點廣泛、數據源形式多樣化的特點，我們充分利用實時歷史數據庫提供的多種模式的數據采集器以及靈活的SDK編程工具包對數據源進行了分類，針對不同的數據源采用相應的采集器進行合理采集，保證數據能及時、準確的進入生產實時數據庫服務器。具體數據分類及流向如圖3所示。
圖3數據采集數據流
通過建立企業(yè)實時歷史數據庫平臺，為生產管理信息化建設提供現實基礎。通過建立通用的網絡客戶端平臺，把實時數據、歷史數據、質量數據和關系型數據轉換成豐富的個性化的信息顯示，利用網絡瀏覽器在企業(yè)任何地方訪問這些信息。系統解決方案目標如下：
為企業(yè)決策層提供必要、及時、可靠的現場過程數據
提升生產制造的體系架構
將現場數據轉換成企業(yè)管理的智能應用
充分利用和保障ERP以及管理系統投資
集團實時數據庫系統數據源種類廣泛，按設備分包括： SIEMENS系列PLC S5/S7300/S7400/WINAC、AB系列PLC LOGIX5000/SLC500/PLC5、OVATION DCS系統、橫河CS1000DCS系統、GE90-30PLC、MODICON QUANTUM系列PLC、智能電量儀表等等，按提供數據源的軟件分有： WINCC、WINAC、RSVIEW32、RSLINX、SIMANTIC NET、力控軟件FRAMEVIEW、FIX、iFIX、智能專家系統、SQL SERVER2000、ORACLE數據庫、文檔型(CSV/XML/TXT)采集（包括手動輸入型）等。按數據采集的方式分：OPC1.0/2.0A采集器、FIX/iFIX采集器、XML/CSV/TXT文件采集器、計算采集器、借助SDK/OLE DB利用VB編程工具開發(fā)程序從關系數據庫（SQL SERVER2000、ORACLE9i等）中進行數據采集，其中焦化MIS數據為SQL SERVER2000、能源系統為SQL SERVER2000、智能專家系統為 ORACLE9i。
數據可視化分析及WEB信息發(fā)布部分：
在的信息發(fā)布系統中，實現在企業(yè)局域網內利用IE瀏覽器進行數據可視化分析的WEB信息發(fā)布功能。
基礎業(yè)務平臺
完成系統的初始化設置，包括畫面的分類組織、用戶的管理、權限的設置以及數據源的維護等功能，為其它業(yè)務系統提供基礎平臺框架。
廣泛的數據源
在項目中我們應用了RTIP提供的多種數據源結構，包括實時數據源（含OPC、iFIX等）、歷史數據源、關系型數據庫接口（JDBC數據庫驅動）等。
能源生產實時監(jiān)控
基本風格以DCS/PLC原有畫面風格為準，所有的實時參數都以只讀的方式從DCS/PLC上采集上來，不進行操作。它可集成多套DCS/PLC的數據。
歷史趨勢分析
對歷史數據庫中所記錄的所有數據都可以用曲線的形式顯示出來，以供參考和分析。提供的趨勢曲線控件功能強大，所有操作都以Web方式進行，在客戶端上有適當的權限可自行修改顯示環(huán)境設置。
實時、歷史數據查詢
充分應用RTIP系統提供的JDBC強大的數據庫引擎驅動，并且通過實時歷史數據庫易操作的關系型數據庫接口，建立靈活的SQL語句查詢系統，根據不同的查詢條件對實時、歷史數據進行分類檢索，達到快速提取數據和歷史數據再現的WEB式用戶數據交互功能。例如可以按車間和介質參數等分類條件，查詢用戶急需的某一類數據。再結合時間段條件及其他給定的查詢條件，就可查詢目的數據點在某一段時間內的所有歷史數據。系統還支持查詢參數的用戶交互，組合條件查詢，即給予一個或多個查詢條件，就可根據所給予的條件將所有符合條件的數據顯示在數據網格中。
能源理生產報表
根據相關生產信息利用SQL語句連接其他信息系統關系型數據庫數據及實時歷史數據庫數據生成各類生產調度圖表以及生產日報、月報、年報等綜合報表。
圖4 能源管理系統報表系統人機界面
實施結果
通過應用實時歷史數據庫部署的集團能源管理系統在很大程度上實現了如下的目標：
• 整合了企業(yè)過程控制能源系統數據資源，解決了企業(yè)中多種、多套過程控制系統的聯網、集成、管理問題；能夠滿足企業(yè)多工段、多車間、多過程集成需要。
• 從全廠生產過程中的各個方面收集能源信息，并按照全廠信息模型組織這些數據，為能源利用優(yōu)化和能源平衡打下良好基礎。
• 通過實時跟蹤企業(yè)各車間能源消耗、操作人員、過程信息和設備信息，使企業(yè)生產經營管理人員對企業(yè)的能源使用有全面、細致的把握。
• 全面標準、開放的實時/歷史數據存儲和服務，并將這些數據以可追憶的形式提供給企業(yè)生產管理人員，有利于使用各種模型進行成本核算和能源使用預測分析。
• 實現可視化的能源管控中心，相應國家節(jié)能減排的仿真，使鋼鐵企業(yè)發(fā)展成能源友好型綠色企業(yè)。
