制造执行系统（MES）是流程工业信息化建设的重要内容，而实时数据则是MES的重要基础和处理对象。以某煤化工MES系统的研发为背景，结合工厂生产的实际情况和具体需求，开发了一套基于PI实时数据库的实时数据分析系统，为整个MES系统，特别是为动态物耗、能耗建模提供了有效且必要的数据支持。
    0 引 言
    近十年来，制造执行系统MES（manufacturing execution system）技术在过程工业领域获得了广泛的发展和应用。由于流程工业本身的特点，在整个产品制造过程中，会产生大量的数据，这些实时数据是工厂管理人员了解整个生产情况、是对生产计划进行安排和调度的数据基础。而由于流程工业生产本身的复杂情况，加之数据采集和传输过程中可能存在的噪声或人为的干扰，使得最终采集上来的实时数据存在着各种难以预料的情况。因此，实时数据的采集和处理是整个MES系统中非常重要的组成部分。
    PI（plant information system）实时数据库系统是由美国OSI Software公司开发的基于C／S、B／S结构的商品化软件应用平台，是工厂底层控制网络与上层管理信息系统连接的桥梁。PI在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色。作为大型实时数据库和历史数据库，它主要适用于电力、石油、化工、冶金、造纸、制药、水处理、食品饮料、通信等各种生产流程企业的生产过程优化、生产过程数据的自动采集、存贮和监视。
    本文以某煤化工企业的MES系统研发为背景，结合企业的生产情况和具体的实际需求，详细介绍了一套基于PI实时数据库开发的数据分析系统。此系统为MES的子系统，如数据校正、动态成本、特别是工厂动态物耗能耗的建模，提供了稳定而优质的数据支持。
    1 实时数据应用系统的整体架构
    图1所示是某煤化工厂的整体的实时数据采集以及应用的整体架构。工厂生产流程的实时数据首先由DCS采集；然后将各点的数据传到PI实时数据库，再提供给后续的模块处理和使用。PI会将DCS传输过来的实时数据存放在Snapshot中管理，而将历史数据存放在Archive中加以管理。实时数据分析器通过PI提供的相关数据通信接口来访问所需的实时及历史数据，并对数据进行相关处理后将其直接存入关系数据库中。MES中的相关模块如数据校正、动态成本以及数据报表等，可以通过访问SQL Server来获得其所需要的数据，而这些模块在对数据进行各自的处理后还能将数据存回到关系数据库中，以供其他程序的应用。

    图1 实时数据应用架构图

    2 数据分析器各功能模块的设计与实现
    数据分析系统主要包括PI数据通信模块、数据预处理模块、关系数据库通信模块以及输出分析模块，其中数据预处理模块包括运算处理、单位换算以及分组模型。数据分析系统模块结构如图2所示。

    图2 数据分析系统模块结构图

    2.1 PI数据通信模块
    PI数据通信模块主要负责将PI中存储的实时数据和历史数据按系统处理需要从实时数据库中取出，并以数据的tagname作为唯一的标志符号来区分不同的数据点。从PI中取出数据主要包括：PI-API、PI-SDK、PI-OLEDB等方法。在本系统的设计实现中，对PI的实时数据采用PI.SDK来获取，历史数据采用PI-OLEDB来获取。
    PI-SDK将PI数据库封装成若干不同的对象层次，如图3所示。顶层是一个PISDK对象，通过其Servers的属性，返回一个服务器集合的引用。这个服务器集合包括了一个PIPoints集合，PIPoints集合返回许多PIPoint对象，而这些对象指向与PIPoint有关的对象，其中 Data对象就是用来获取这个点的历史数据（archive）和实时数据（snapshot）的。PI-OLEDB将PI服务器上的数据装换成一种类似于关系数据库的格式，通过OLEDB提供的访问接口就可以方便地得到PI上存储的数据。

    图3 PI软件开发包的对象层次

    2.2 数据预处理模块
    数据的运算处理主要负责将从PI服务器上取出来的数据，按照业务的需要，对其进行单位转换、数学运算等处理。数据采集分析系统的数据处理如图4所示。

    图4 数据采集分析系统的数据处理

    由图4可知，一方面，按照工厂生产的实际情况，将每天的业务分成早、中、晚三班分别处理；另一方面，由于各个数据点属性的不同，通过XML配置文件，将各点的属性一一配置清晰，当处理程序运行的时候，可以根据其属性的不同来区别对待。
  

免责声明：本网站（http://www.ciotimes.com/）内容主要来自原创、合作媒体供稿和第三方投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。
本网站刊载的所有内容（包括但不仅限文字、图片、LOGO、音频、视频、软件、程序等）版权归原作者所有。任何单位或个人认为本网站中的内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，请及时通知本站，予以删除。