基于实时数据库 PI 的企业实时监控

中国石油化工股份有限公司长岭分公司2007年10月基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控周博才中国石化长岭分公司计算机应用研究所湖南岳阳市，414012摘要：本文结合中国石化长岭分公司应用实时数据库PI十年的成功经验，重点介绍了实时数据库在装置实时监控、计量网络系统、装置操作“合格率”和“平稳率”考核系统、环保信息管理系统等方面的典型应用。关键字：实时数据库、PI、实时监控中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控目录1.前言2.实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑3.关键技术5.结束语4.典型应用①装置工况实时监控②实时计量网络系统③DCS装置重要工艺参数合格率、平稳率考核系统④装置DCS“自控率”实时统计考核系统⑤APC投用率实时监控⑥机房温湿度实时监控⑦实时环保信息管理系统中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控1、前言中国石油化工股份有限公司长岭分公司坐落在洞庭湖畔、长江之滨的湖南省岳阳市，北临长江、南靠京广铁路，与107国道和京珠高速公路相邻，水陆交通便利。她是中国石油化工股份有限公司在中国华中地区的一座大型炼油化工生产企业，公司目前拥有两套常减压、两套催化裂化、延迟焦化、催化重整、加氢、制氢、聚丙烯等21套炼油化工生产装置。原油加工能力达到500万吨/年，生产聚丙烯能力12万吨/年，重油催化裂化能力220万吨/年，焦化处理能力80万吨/年，催化重整能力50万吨/年。公司重视利用信息技术改造传统产业，实时数据库应用、ERP（企业资源计划）、MES（生产执行系统）和APC（先进控制）技术的研究与应用取得了显著成效。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控1、前言长岭分公司于1997年引进美国OSI软件公司的实时数据库PI(PlantInformation)系统，当时容量为5000点，只能满足主要生产装置DCS系统的数据上网工作，2003年分公司实施ERP时，对PI系统进行升级改造，容量扩为20000点。长岭分公司建立了以实时数据库PI为核心的面向生产实时监控、关键参数监控的综合生产调度管理系统，利用实时数据库和开发相关应用系统，指挥生产、监控生产过程，利用历史数据分析故障原因等方面在企业生产实践中发挥越来越重要的作用。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控过程控制层财务会计成本控制销售/分销项目管理生产计划工厂维护物料管理物资采购人力资源质量管理计划优化公用工程管理物料平衡故障诊断经营管理层生产执行层LIMS实时数据库油品调和设备健康监控先进控制DCS、PLC、SCADA、分析仪表、计量仪表罐区自动化PCS流程模拟进出厂管理物料移动数据调整库存管理设备管理操作优化安环监控MESERP供应链客户关系电子商务绩效考核全面预算OA调度优化生产操作企业综合分析应用系统图：炼化企业管控一体化系统框架2、实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控2、实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑(1)、经营管理层：以ERP为核心的集成应用，建成炼化企业统一的、标准化的综合分析应用系统，实现贯穿PCS、MES、ERP各个层次的信息资源的聚集、整合和分析，为企业高管层提供决策性应用和信息的综合展示，并实现企业与总部一体化信息系统的有效集成，扩大数据共享水平，提升企业经营管理水平，提高炼化企业经济效益，增强市场竞争力及可持续发展能力。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控2、实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑(2)、生产执行层：主要是MES系统建设，建立以生产物流动态管理为核心，以数据集成和核心数据库为支撑，集油品移动、罐区、仓储和装置操作、物料平衡、进出厂管理、公用工程等信息为一体的炼化企业生产监控平台。通过生产过程的可视化，以物料管理为核心，辅助生产经营决策，提高生产管理的精细化水平。通过流程模拟和各类优化技术的应用，优化资源，优化生产加工方案，优化原油调合、成品油调合，优化装置操作，降低生产成本，提高资源利用率，大力推进节能降耗信息技术的应用。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控2、实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑(3)、过程控制层：全面实施实时数据库系统建设，突出先进控制技术的推广应用，强化能耗物耗的计量与监控，开发软测量系统和在线油品调和系统，加强设备健康监测，全面提升装置“安稳长满优”操作水平。对重点设备、装置采用优化技术。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控2、实时数据库为炼化企业管控一体化提供数据支撑实时数据库系统通过将各种过程数据的整合，为生产过程监控、先进控制、在线优化等提供平台，也为MES提供基础数据。实时数据库的信息主要来自DCS、PLC、以及其它自动计量仪表，也可以集成LIMS数据，或通过手工录入、掌上设备等输入离线关键数据。实时数据库提供了方便查询工厂数据和先进控制数据的平台，企业计划人员、运行管理人员、生产执行人员可以通过图形化界面对实时数据库访问，及时掌握生产装置动态。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控3、关键技术3.1、一体化信息集成技术信息集成是指ERP/MES/PCS层次中不同应用系统之间实现数据共享，这些应用系统分布在网络环境下异构计算机系统中，它们所管理和操作的数据格式和存储方式各异，实现信息集成就是要实现数据的转换（不同数据格式和存储方式之间的转换）、数据源的统一(同一个数据仅有一个数据入口)、数据一致性的维护、异构环境下不同应用系统之间的数据传送。在实时数据库应用中，使实时数据库系统成为生产信息管理与决策支持系统的基础。它存储、管理生产实时数据，提供生产过程的实时监控的基础。是进行数据分析与优化控制的前提。同时将企业的实时数据库与关系数据库集成起来，建立统一的企业数据平台。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控3、关键技术3.2、实时数据采集系统接口技术如何建立一个稳定的、高效的数据采集系统是应用PI系统的关键之一。实施PI数据采集项目中最关键而且最有难度的地方就是数据接口，我们构造了基于PI数据库的数据采集系统、多个数据采集节点，实现了全厂各主要生产装置及罐区各油罐主要参数到PI实时数据系统的实时数据交换，使得PI系统真正成为了生产实时数据的中心。各个生产场所，各套生产装置、各储油设备现场和历史数据一目了然。分布式的数据采集结构和集中式的数据采集管理使得在PI系统的控制台即能有效地控制各个采集节点的数据采集。就结构而言，该套数据采集系统在地理上是分布的，但在控制上又是集中的。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控3、关键技术3.3、异构数据库通信企业一般同时存在关系数据库和实时数据库。两者的集成与融合具有相当的技术难度，因为两者在系统结构、IO存储机制有很大的区别，因此解决好两者间数据交换接口技术是两者集成与融合的关键所在。利用PI和ORACLE、SQLServer都支持开放数据库互连(ODBC)标准、标准的应用程序接口（API）、结构化查询语言(SQL)等技术实现异种（异构）数据库互连技术特色。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.1.装置工况实时监控长岭分公司炼厂以下DCS控制的生产装置的数据采集到了实时数据库PI，包括：1#常减压、1#重油催化、2#常减压、2#重油催化、烷基化、MTBE、气分装置、加氢制氢、连续重整、焦化、硫酸、甲醇、大聚丙烯等生产装置。部分没有DCS装置的水、蒸汽、瓦斯等计量点数据通过RTU（远程终端单元）采集后进入了PI，包括一空一循、小加氢、动力厂、老重整、芳烃和催化剂厂空压站。油品罐区PLC系统采集到PI的罐区有：一垅罐区、二垅罐区、芳烃罐区和王垅坡罐区。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.1.装置工况实时监控中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.2.实时计量网络系统实时计量网实施原则：•凡有DCS系统的装置计量数据直接由PI与DCS节点采集系统进入PI服务器。•没有DCS系统的装置计量数据通过RTU（RemoteTerminalUnit远程终端单元）设备，在生产装置上进行采集运算，就近连网，构成分站。•利用PI提供的接口函数（API函数库），用VC++语言写DCS、PLC、RTU与PI的接口程序，直接读取或写入数据库数据，满足用户特殊要求。•基于工厂网络和数据库平台进行信息集成。利用PI-ProcessBook客户端图形操作软件，设计和绘制用户界面，利用PI-Datalink软件与电子表软件EXCEL的链接，实现实时查询、生产报告和分析报告。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.2.实时计量网络系统罐区PLC：王垅坡罐区二垅罐区芳烃罐区CLNET长炼主干网加氢制氢DCS1#联合DCS大制硫DCS气分DCS烷基化RTU主站一空循环RTU小加氢RTU计量管理系统调度查询系统计划管理系统催化剂RTU2#联合DCS芳烃RTU运销RTU站甲醇DCS连续重整DCS聚丙烯DCS硫酸DCS动力厂RTUPI服务器关系数据库中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.2.实时计量网络系统系统主要功能：①实时数据采集：集成炼厂DCS系统、PLC系统、RTU数据采集系统的数据并进行整理。②装置流程图显示：显示DCS装置、罐区及水、电、汽系统流程图，并有数据显示和动态刷新。③动态趋势图和历史趋势：系统提供动态趋势图和长周期历史趋势图形分析功能.④接口程序：提供多种DCS系统、PLC系统、RTU系统与实时数据库的接口程序。⑤自由报表：利用EXCEL可以生成各种形式的报表。⑥辅助决策分析：系统提供统计分析方法和函数，对查询数据进行统计分析。⑦异种数据源访问：提供异种数据源访问功能，可以访问主流的数据库系统。中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.2.实时计量网络系统图：实时计量系统显示画面和报表中国石油化工股份有限公司长岭分公司基于实时数据库基于实时数据库PIPI的企业实时监控的企业实时监控4、典型应用4.3.DCS装置重要工艺参数合格率、平稳率考核系统在“平稳率、合格率考核表”考核系统中，对1＃催化、1＃常减压、焦化、2＃催化、2＃常减压、新老重整、加氢制氢、硫酸等装置560多个重要工艺参数建立了考核表。每个工艺参数给出合格率考核指标。在PI实时数据库中修改了400个重要工艺参数的存储偏差，根据车间提供的每个工艺参数的仪表精度进行核对，确保这些工艺参数历史数据的真实性和有效性。各车间给出每个工艺点的控制参数，计算出考核周期内满足控制参数的时间数（小时）。根据每个工艺点控制参数，如果考核周期内满足控制条件的时间数为0，则合格率为0，否则将上述两项时间数相加除以总的时间数计算出合格率。计算出考核周期内每