0引言
企業資訊化是我國在逐步實現工業化和現代化道路上的必然選擇，現如今各大中型化工企業均在OA，ERP，MES等諸多領域開展建設和應用工作。但絕大部分資訊化應用項目均採用單點開發方式，缺乏資訊化在企業應用中的整體觀念，缺少整體規劃、統一協調的系統化工程，整體集成和溝通程度不高，形成了一個又一個“資訊孤島”。所以化工企業資訊化建設應逐漸向注重應用和整合的方向發展，組態軟件實時數據庫系統的應用正是實現企業各個系統之間的協同和整合，建立企業資訊化系統的關鍵。
1資訊化現狀分析
由於化工行業的生產特點，大部分化工企業都非常重視過程控制方面的系統建設，可以做到充分運用集散控制系統、現場總線技術和自動化技術來實現廠級生產數據的採集、存儲。同時爲了有效的實施企業整體管理，越來越多的化工企業開始藉助ERP系統把企業的物流、人流、資金流、資訊流統一起來進行管理，爲企業決策層提供解決企業產品成本問題、提高作業效率及資金的運營情況等一系列問題。然而現場的各個自控系統大多是相對獨立的，重要的生產過程數據還沒有實現集中採集、存儲、共享，整個廠區無統一系統的管理平臺，生產管理者不能實時全面瞭解整個生產過程的執行狀態。同時過程控制系統和ERP系統兩者之間也沒有實現有效集成，導致企業管理層在制定生產運營計劃過程中缺少及時有效的實時生產數據的支撐，同時下層生產控制環節又得不到上層管理系統發出的優化調度指令，從而使管理和生產之間產生了“斷層”現象。這樣企業內部仍存在“資訊孤島”，也無法體現資訊系統所帶來的優厚效益。
2組態軟件實時數據庫系統的設計
本文提出的組態軟件實時數據庫系統在ERP系統和各個自控系統（DCS，PLC等）之間構建一座橋樑，在整個廠區建立統一的生產調度中心，形成一體化的資訊系統，實現大量重要的生產過程數據的集中採集、存儲，實現管理和生產的良好交流互動。
2。 1數據採集系統的設計
數據採集系統是組態軟件實時數據庫系統中的一個重要組成部分，它位於生產過程控制系統與實時數據庫之間，實現DCS， PLC、現場總線、智能儀表、各種數據採集系統與實時數據庫系統的數據交換。由於現場的設備種類繁多、協議多樣化，並地理分散，所以數據採集系統重點要解決系統聯網中通信協議轉換的問題。目前，採集現場控制系統的數據有2種方式。第1種是用OPC或DDE的方式透過串口直接採集現場工控機的數據，但是這種方式受系統環境等各種因素的影響較大，可靠性及穩定性都較差；第2種方式是把前置機的採集軟件佈置在現場工控機上，這種方式可靠性和穩定性都很好，但是出於安全性考慮或存儲空間及執行資源的限制，通常在現場的工控機上不允許安裝其它的大型軟件。
本設計採用工業通信網關採集現場的數據並解決異種系統互連問題，其採用高性能嵌入式計算平臺，服務內核軟件可執行於桌面操作系統或嵌入式操作系統，可靠性和穩定性高，並且具有多種通訊採集和轉發規約庫，異種協議容易接入並可轉換爲標準協議（如OPC方式）與其它系統聯網。當現場自控系統對車間生產設備有許多控制任務，採集的點數也較多時，應提高控制網絡的安全性，所以採用工業通信隔離網關作爲採集設備，其內部具有雙獨立主機系統，分別接入到控制網絡和資訊網絡，雙主機之間透過專用硬件裝置連接，從物理層上斷開了控制網絡和資訊網絡的直接網絡連接，數據和資訊只能單向傳輸，即只能由現場數據採集系統向數據庫服務器傳送數據和資訊，以確保現場控制系統安全穩定執行。
現場控制系統爲PLC，DCS等集成控制系統時，工業通信網關可透過串口和控制系統的MPI口相連，透過系統的專有協議（如PPI， MODBUS，PROFIBUS等）讀取系統的實時數據。如果控制系統上位機具有OPC接口，工業通信網關可透過以太網和控制系統中的數據管理工控機相連，透過OPC協議讀取系統的實時數據，並且封裝成標準OPCDA2。 0通信接口軟件，最後透過CIMO For OPC經過數採網寫入實時數據庫服務器中。
現場智能儀表大多具有RS85接口，因RS485是利用差模傳輸的，所以具有相當高的噪聲抑制功能而被廣泛運用。工業通信網關可透過串口和智能儀表的RS85接口相連，因MODBUS協議具有幀格式結構，傳輸方式、功能及內容簡單，傳輸效率高的優點，本設計採用串行鏈路的MODBUS—RTU協議讀取儀表的實時數據，儀表作爲MODBUS通信總線上的從站，工業通信網關作爲主站。MODBUS協議規定幀起始或幀結束是在幀與幀間延時3。 5 char字元的時間實現的，智能儀表通常使用的功能代碼爲O1—04，採用CRC6 （16位循環冗餘校驗碼）校驗方法。CRC校驗碼由發送端計算，放置於發送資訊的尾部。接收端重新計算接收到的資訊的校驗碼，並與接收到的校驗碼相比較，如果二者不相符，則表明通訊出錯，其增加了通訊的安全性。
2。 2實時數據庫平臺的建設
普通的關係數據庫無法完成毫秒級的數據採集和存儲，不適合連續執行的過程控制現場環境的需要，實時數據庫則比標準的數據庫系統快過上百倍，能夠高速地收集處理和海量地存儲生產過程中的實時數據。實時數據庫能提供多種的數據存儲策略供用戶選擇：定週期，變化存儲以及壓縮數據存儲算法。前兩種存儲策略提供了無損的數據存儲，使數據的追溯可靠準確。壓縮算法在保留重要的數據特性同時大大降低了數據存儲空間。另外，實時數據庫還將數據庫配置資訊與事件、概要和生產數據進行了集成，可以對其中的數據按照需要的方式進行靈活的統計處理和二次計算。
實時數據庫可以透過配套的專用組件（如ODBC組件）向SQL Server， Oracl。等關係數據庫提供生產實時數據，從而使得上層管理ERP系統能夠與生產控制系統有機結合，爲整個集團的生產運營計劃制定實施，工藝流程控制策略優化管理、能源消耗數據分析提供真實快捷的數據保障，從而解決了“資訊孤島”問題。同時實時數據庫還可對第三方系統提供統一的標準接口，比如標準OPC Serve：接口，允許第三方系統調用數據。
2。 3監控系統的設計
在一個自動監控系統中，投入執行的監控組態軟件是系統的數據收集處理中心、遠程監控中心和數據轉發中心，處於執行狀態的監控組態軟件與各種控制檢測設備（如RTU，PLC，DCS、智能儀表等）共同構成快速響應控制中心。在企業中建立統一的生產調度中心，以執行在客戶機的`監控組態軟件作爲監控平臺，透過彙總於實時數據庫的大量生產過程數據，對整個工程車間進行統一監控，給用戶提供一個簡單、直觀的操作平臺。
此監控系統可顯示形象逼真的實時監控介面，實現對生產工藝流程、設備執行狀態、重要生產參數的實時監控。透過選擇有關聯的數據庫點，快速、動態的生成任意時間間隔的曲線和報表，方便用戶檢視，透過歷史趨勢曲線和實時曲線的對比有利於分析生產過程，調整、優化生產工藝，提高產品質量和產量。在化工企業中，監控系統尤爲重要的一個功能是方便快速的報警及報警追溯，可進行多種形式和多個等級的報警，而報警追溯系統整體結構分爲三層體制，管理層建立在生產調度中心，數據採集層建立在生產控制採集系統，設備層是系統最底層設備的集合。在安全性上，監控系統提供完備的安全保護機制，用戶管理具備多個級別，並可根據級別限制對重要工藝參數的修改，以有效避免生產過程中的誤操作，同時提供基於遠程的用戶管理。
3實際應用
在蘭州藍星纖維廠的企業資訊化建設中採用本文介紹的組態軟件實時數據庫系統，系統網絡結構如圖4。此項目共需要2臺服務器，一臺爲實時數據庫服務器，另一臺爲關係數據庫服務器，兩臺服務器之間進行實時數據的傳輸，便於數據的進一步分析和展示。客戶端連接數爲4個，即同時訪問實時數據庫的客戶端的連接數爲4個，構成實時監控系統。
此組態軟件實時數據庫系統的應用在全廠的資訊化建設上取得了明顯的效果：
（1）系統爲全廠的八大公用工程車間建立了統一的數據平臺，將原來只能在現場工控機上分散看到的數據資訊集中建立在實時數據庫和關係數據庫中，完成了數據的高度集成和網上共享，改變了傳統的手工書面的數據傳輸方式，縮短了數據收集和分析的時間。透過實時數據的共享和及時的數據分析，加強了企業內部各部門之間的資訊聯繫和工作的安排協調，大大提高了生產管理效率。
（2）在整個廠區建立了統一的監控系統，實時監控畫面和形式多樣的顯示方式（如表格、趨勢、柱圖等）使生產調度和管理人員可以及時、全面、準確地瞭解企業有關生產經營管理的資訊，爲領導科學決策提供依據。
4結束語
本文介紹的組態軟件實時數據庫系統結構層次分明，具有良好的擴展性和系統集成性，給用戶提供了一個直觀、簡單的操作平臺。整個系統實現了現場層、控制層、管理層的緊密結合。此組態軟件實時數據庫系統還可應用於石油行業、城市供熱供水等控制系統資訊化的建設中，其能爲管理者掌握大量的生產資訊、定性定量地分析企業運轉過程中的各項技術指標提供可靠的依據，提高企業對市場的應變能力和競爭能力。