分布式實時數(shù)據庫在鋼鐵中的應用
與傳統(tǒng)的關系數(shù)據庫相比,實時數(shù)據系統(tǒng)除了在重視數(shù)據一致性之外,還突出地強調了整個系統(tǒng)的實時性。在傳統(tǒng)應用領域上,關系型數(shù)據庫以嚴格的數(shù)學基礎,簡單清概念,便于理解和使用的操作獲得了巨大的成功,然而在現(xiàn)代工程(尤其是在工業(yè)控制領域)和時間關鍵型的應用領域面前,卻顯得束手無策。一方面企業(yè)希望該數(shù)據平臺能夠提供高速、及時的實時數(shù)據服務,能夠有效地集成異構控制系統(tǒng),提供分布式的數(shù)據服務。另一方面希望它可以在工廠控制層(現(xiàn)場總線、DCS、PLC等)與MES系統(tǒng)之間建立了實時的數(shù)據連接,使企業(yè)全生產過程控制和業(yè)務管理相結合。同時它也是流程模擬、先進控制、實時在線優(yōu)化、生產全過程管理系統(tǒng)的數(shù)據平臺。而這些僅靠采集控制系統(tǒng)(DCS)和關系數(shù)據庫技術并不能完全解決。
基于COM/DCOM的組件技術實現(xiàn)軟件的組件化,實現(xiàn)動態(tài)鏈接;
客戶端管理模塊管理客戶端軟件的調度;
實時數(shù)據庫技術;
多層分布式技術;
統(tǒng)一數(shù)據管理與訪問平臺技術;
高性能的實時數(shù)據庫管理;
具有多層分布式客戶/服務器結構;
優(yōu)良的擴展性;
能動態(tài)地修改實時數(shù)據庫中的組態(tài)信息;
完善的備份與恢復機制;
實時的分布式消息通信中間件 ;
磁盤歷史數(shù)據的旋轉門壓縮技術;
容錯技術;
數(shù)據處理:累積量計算、報警設置;
支持先控應用:可編程虛位號; 在分布式應用方面,通過計算機網絡和正確的DCOM配置和組態(tài)過程,ESP-iSYS可以連接不同計算機上或設備上的數(shù)據服務器(OPC/DDE),按照統(tǒng)一的數(shù)據格式采集數(shù)據,對數(shù)據統(tǒng)一管理。同時,ESP-iSYS實時數(shù)據庫允許同時運行多套實時數(shù)據系統(tǒng),各個數(shù)據庫系統(tǒng)分別采集不同的控制站位號,進行壓縮處理存儲,之上集中調度管理,做到物理上分布,邏輯上統(tǒng)一。其分布式體系結構如圖所示:

湘潭鋼鐵集團有限公司有燒結、焦化、煉鐵、一高線、二高線、一棒、二棒等七個分廠共幾十套PLC和DCS系統(tǒng),采集位號約15000點。目前正抓緊500萬噸鋼配套建設,進行新一輪結構調整,大力推進普鋼向優(yōu)鋼轉變,單一線棒材向板材等多領域轉變,同時以實施企業(yè)資源計劃(ERP)項目為契機,加快企業(yè)改革步伐,努力構建集團化管理新模式,向現(xiàn)代企業(yè)制度邁進。
針對湘潭鋼鐵廠分廠分散、控制系統(tǒng)較多的特點及分布式結構、多個實時數(shù)據庫并存等要求,采用分布式集群實施方式,即各分廠單獨運行實時數(shù)據庫系統(tǒng),并由湘鋼信息中心統(tǒng)一管理。其結構圖如下:

實時數(shù)據庫系統(tǒng)的實施給整個湘鋼集團的生產和管理帶來了很多有益變化,得到集團公司的一致認可,有效地提升了企業(yè)的信息化水平,突出地表現(xiàn)在以下幾個方面:
建立企業(yè)級實時數(shù)據庫平臺,用統(tǒng)一的平臺對不同控制系統(tǒng)各生產自動化裝置的實時數(shù)據進行采集、存儲和發(fā)布,并按信息化管理的要求,向企業(yè)管理層各管理子系統(tǒng)模塊提供生產現(xiàn)場的各種基礎數(shù)據。
湘鋼集團廠區(qū)較大,裝置多而又分散,流程十分復雜,由于無法及時了解生產現(xiàn)場的情況,各種設施協(xié)同運行的系統(tǒng)管理一直很難做到。ESP-iSYS實時數(shù)據庫系統(tǒng)的建立為各級管理部門提供的遠程實時生產過程信息,有效地幫助調度人員及時調整物流方向,減少非計劃停車,保持生產的平穩(wěn)運行。
通過比較當前的數(shù)據和歷史趨勢數(shù)據,特別是結合裝置安全運行的經驗,通過趨勢圖和數(shù)據的分析可以及早報告事故隱患,并且通過對事故前后實時記錄的歷史數(shù)據的分析,定位事故發(fā)生的原因。
通過實時數(shù)據庫系統(tǒng)記錄的裝置運行狀態(tài)參數(shù)的分析和中間產品的質量分析,然后通過實時數(shù)據庫系統(tǒng)快速返回相關的結果,來及時調整操作參數(shù),確保裝置操作的平穩(wěn)性,從而有效地提高產品的質量。
全廠全生產過程實時數(shù)據的歷史積累,是發(fā)現(xiàn)過程運行規(guī)律的數(shù)據基礎,而這些規(guī)律的集合則可構成先進控制和流程模擬的數(shù)學模型;同時生產的實時數(shù)據也為MES、ERP等上層應用提供了數(shù)據運行環(huán)境。
各個分廠實時數(shù)據庫集群并行運行,物理上分散,實現(xiàn)分布式實時數(shù)據的采集、存貯、管理與查詢及歸檔管理,同時通過總調度室ESP-iSYS集群服務器的管理,可實時了解各分廠系統(tǒng)運行情況,實現(xiàn)上了邏輯上的統(tǒng)一,方便調度與決策。
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