基于DCS数据采集的应用开发

精选文库基于DCS数据采集的应用开发摘要集散控制系统DCS自问世以来，广泛应用于石油、化工、电力等工业领域，DCS系统的使用提高了装置的控制精度，分散了系统风险，提高了装置的生产能力。齐鲁公司中，主要炼油化工装置已经基本实现了DCS控制，并通过OPC技术实现了DCS数据的采集。但只是将DCS数据储存在实时数据库中是不够的，必须对数据进行开发应用，使上层管理需求与底层的DCS控制系统之间紧密集成。论文通过第二化肥厂的一个实例，从功能设计、数据库设计和开发实现等几个层面介绍了基于DCS数据的上层应用的开发步骤，提高底层控制和上层管理的集成度。本文对其他基于DCS数据的上层应用开发有一定的借鉴作用。关键词：DCS 数据采集 应用开发正文一、 前言我们公司的大部分生产装置都引入了DCS系统进行现场设备的控制，可以控制和监控工艺全过程，提高设备的控制精度和准确率，同时系统本身还可以进行诊断、组态和维护，有效降低了工人的劳动强度和操作、维护难度，确保了设备的安全高效运行。DCS给企业生产带来了诸多优点，但大多数的DCS都是封闭的系统，这就造成了DCS底层控制系统和上层管理应用的分离，以及控制网与管理网之间数据交互性差等问题，为了解决这些问题，就需要实现上层管理与底层控制之间的紧密结合，从而提高企业生产效益和信息化水平。本文针对不同DCS系统通过标准OPC协议进行了数据采集，并在实时数据库的基础上进行实时数据的开发应用，使底层数据采集和上层应用有机结合起来，加速了企业的管控一体化进程，提高企业的经济效益和社会效益，其中的思想对其他基于实时数据库的开发应用具有一定的借鉴作用。二、 分析论述（一）上层应用的开发方法上层应用的开发时建立在实时数据库的基础上，可以通过多种手段来实现。本文只要介绍其中两种：第一种是通过技术手段以一定的频次从实时数据库中抓取实时数据并将其转存到关系数据库中作为统一数据源，然后各管理部门就可以提出各自的需求，对数据进行加工和处理，设计出各种完美满足需求的上层应用系统，满足企业生产经营的需要。这种方法可以使用各种关系数据库系统和开发工具，实现起来非常灵活。第二种方法是使用InfoPlus实时数据库系统的Aspen Calc和Aspen SQLplus等开发工具，以及WEB系统进行数据的开发应用。这种方法局限性较高，只能使用实时数据库自身的工具进行开发，然后在WEB系统中进行展示，但是这种方法与实时数据库的结合紧密，数据响应度高。本文论述的实例就是采用的第二种方法实现。（二）实例需求描述第二化肥厂气体联合装置对“粗合成气进V2101温度”和“羰基合成气H2/CO比”等四项指标进行竞赛，旨在提升员工对重点工艺参数调节的积极性，达到节能降耗、平稳生产的目的。但在实际操作中，各项数值是班组人员记录当班整点数值，在整点之前可以通过各种手段来短时调整工艺指标。例如“粗合成气进V2101温度”指标便可以通过加大工艺水加热蒸汽量、减少气化炉或洗涤塔排水量等方法提高该指标。这种调节方法虽提升了指标数值，却对整个装置安全平稳运行带来不利影响。针对这一情况提出了将气体联合装置“粗合成气进V2101温度”和“羰基合成气H2/CO比”指标的实时数据进行开发应用，提高指标考核的真实性和准确性。具体的实现过程是将这实时数据库中两个指标的每个实时数据与1.02的偏差绝对值取出并进行计算，然后再按8小时每班次输出考核值。（三）开发实现1数据库设计直接在实时数据库中进行实时数据的开发应用，所受局限性较大，只能使用系统内置的开发工具进行开发，并需要增加一系列的临时点位，占据数据库资源。针对实例的需求，以“粗合成气进V2101温度”指标为例，对数据库进行设计如下：序号位号类型描述备注1P_EHF_QTLH_20TI21001IP_AnalogDef粗合成气进V2101温度DCS采集原始数据2CAL_QTLH_20TI21001_AVGIP_AnalogDef粗合成气进V2101温度8小时平均值每8小时计算一次平均值3CAL_QTLH_20TI21001_SUMIP_AnalogDef粗合成气进V2101温度计算累计值8小时内DCS采集原始数据累计值4P_EHF_QTLH_20TI21001_TMPIP_AnalogDef粗合成气进V2101温度TMP暂存上一次数据状态为“Good”的数据值5QTLH_20TI21001_GETSUMIP_AnalogDef8小时采集次数8小时内采集原始数据的次数6QTLH_20TI21001_STATUSIP_AnalogDef数据采集状态暂存DCS采集原始数据的数据状态，Good为1，其他为07QTLH_Update_SIGNIP_AnalogDef时间标志判断时间是否为00:00，08:00，16:00时刻，是为1，否为08QTLH_Update_QRQueryDef更新临时点位的SQL注：采集原始数据、QueryDef及 Calc的执行频率均为 3分钟一次。2开发实现本实例只有通过SQL和Calc来实现，仍以“粗合成气进V2101温度”指标为例，分别论述如下：（1）SQL说明指标的计算按班次进行，因此在每班开始的前三分钟将时间标志QTLH_Update_SIGN置为1，在公式中调用。if (CAST(current_timestamp AS CHARACTER FORMAT HHMI)=0000)and (CAST(current_timestamp AS CHARACTER FORMAT HHMI)0003) thenQTLH_Update_SIGN.ip_input_value =1;end;每次采集原始数据后判断数据状态，若数据状态为“Good”，则将数据采集状态置为1，同时将数据值暂存在点位P_EHF_QTLH_20TI21001_TMP中。if P_EHF_QTLH_20TI21001.ip_value_quality =Good thenQTLH_20TI21001_STATUS.ip_input_value = 1;P_EHF_QTLH_20TI21001_TMP.ip_input_value=P_EHF_QTLH_20TI21001.ip_input_value;ElseQTLH_20TI21001_STATUS.ip_input_value = 0;end;（2）Calc中公式说明只有原始数据的数据状态为“Good”时，才计入计算，计算累计值和采集次数。if QTLH_20TI21001_STATUS=1 thenCAL_QTLH_20TI21001_SUM=CAL_QTLH_20TI21001_SUM + P_EHF_QTLH_20TI21001QTLH_20TI21001_GETSUM=QTLH_20TI21001_GETSUM +1end if通过SQL在00:00到00:03，08:00到08:03，16:00到16:03之间，将QTLH_Update_SIGN置为1，公式中通过判断QTLH_Update_SIGN的值来确定是否求平均值。QTLH_Update_SIGN的值为1，则计算平均值，并将临时数据点位初始化：累计值初始化为最近一次的正常采集值；采集次数初始化为1；时间标志初始化为0。if QTLH_Update_SIGN=1 thenCAL_QTLH_20TI21001_AVG=CAL_QTLH_20TI21001_SUM QTLH_20TI21001_GETSUMCAL_QTLH_20TI21001_SUM=P_EHF_QTLH_20TI21001_TMPQTLH_20TI21001_GETSUM=1QTLH_Update_SIGN=0end if三、结论随着工业的迅猛发展，我们企业在生产过程中引入了DCS系统，实现了原来常规仪表所难以实现的控制功能，而且提高了控制精度、控制准确率，分散了系统风险，大大降低了工人的劳动强度和操作、维护难度，给