陳曉輝 楊昆

摘要：研究了基于生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）系統(tǒng)的石油化工裝置平穩(wěn)率考核算法。結(jié)合MES系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)了一套基于ASP. NET開發(fā)環(huán)境的石油化工裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計分析系統(tǒng)。應(yīng)用效果表明，該系統(tǒng)有效提升了企業(yè)對裝置操作運行的考核評估水平。

關(guān)鍵詞：裝置平穩(wěn)率；MES；實時數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP311文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)09-1976-03

Study and Implementation of Unit Stable Rate in Petrochemical Industry

CHEN Xiao-hui,YANG Kun

(Automation Institute of Lanzhou PetroChemical Company of PetroChina, Lanzhou 730050, China)

Abstract: Based on MES, improved formula of unit stable rate. Using real-time database technology of Honeywell, design a technological system adopted the developing environment of .Net. Up to now, the system has successfully implemented to 26 company of Petrochina, increase the evaluation level of unit stable rate operation.

Key words: honeywell; PHD; real-time database; MES

裝置平穩(wěn)率考核是石油化工企業(yè)促進裝置平穩(wěn)運行，降低生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效益的主要手段之一。傳統(tǒng)的裝置平穩(wěn)率考核辦法主要是依據(jù)工藝技術(shù)人員定時檢查工藝指標(biāo)的執(zhí)行情況來完成，即人為地查看當(dāng)班班組工藝指標(biāo)的歷史趨勢是否超出指標(biāo)的約束范圍，統(tǒng)計一段時間段內(nèi)裝置運行超出工藝約束條件的指標(biāo)數(shù)量，并據(jù)此進行裝置平穩(wěn)率考核。該方法在實際應(yīng)用中存在的主要問題有：1)記錄數(shù)據(jù)量大、不連續(xù)，技術(shù)人員無法逐一核對工藝指標(biāo)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致考評結(jié)果不公正；2)技術(shù)人員工作量大；3)數(shù)據(jù)無法長期保存，難以滿足企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，MES系統(tǒng)在石油化工企業(yè)被廣泛應(yīng)用。MES系統(tǒng)的應(yīng)用提高了企業(yè)信息資產(chǎn)使用價值，促進了信息技術(shù)與生產(chǎn)實際的有效結(jié)合，是企業(yè)信息技術(shù)高端應(yīng)用的一次成功實踐。該系統(tǒng)從企業(yè)生產(chǎn)過程實時監(jiān)控和管理角度提出實時數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用解決方案，集成了大量過程控制層（DCS、PLC）的實時數(shù)據(jù)。

基于MES系統(tǒng)在石油化工企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出一種基于MES系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)的裝置平穩(wěn)率考核算法，并利用ASP. NET技術(shù)實現(xiàn)了石油化工裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計分析系統(tǒng)，使企業(yè)裝置工藝管理水平得到進一步提升。

1基于MES實時數(shù)據(jù)庫的裝置平穩(wěn)率算法

1.1 MES系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)

MES系統(tǒng)與ERP業(yè)務(wù)系統(tǒng)、DCS生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)一起構(gòu)成了石油化工企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)。中國石油MES系統(tǒng)利用Honeywell(霍尼韋爾)公司PHD(Process History Database)實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采集、整合了大量的生產(chǎn)過程和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

PHD實時數(shù)據(jù)庫是MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中樞，實時處理、分析現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，提供流程圖、異常告警、報表分析等多種功能應(yīng)用。同時，為滿足第三方軟件對實時數(shù)據(jù)的應(yīng)用，PHD實時數(shù)據(jù)庫提供了豐富的應(yīng)用程序開發(fā)接口。PHD常用應(yīng)用程序接口介紹如下：

1)PHDAPINET

PHDAPINET是Honeywell PHD210以上版本為.NET程序員提供的以程序集方式訪問PHD的接口。應(yīng)用程序開發(fā)需要引用NETAPISHR.DLL、PHDAPI.DLL、PHDRAPI.DLL三個動態(tài)鏈接庫。動態(tài)鏈接庫提供基類Uniformance.PHD，利用該基類可以查詢與PHD Server、PHD RDI接口、實時位號相關(guān)的靜態(tài)和動態(tài)信息。

2)PHDSQL

PHDSQL是Honeywell在Oracle環(huán)境下提供的PHD訪問接口。PHDSQL提供了PHD數(shù)據(jù)查詢，以及豐富的統(tǒng)計分析函數(shù)，簡化了應(yīng)用程序開發(fā)。但不能進行修改或刪除操作，同時查詢數(shù)據(jù)量較大時，速度相對較慢。

3)OLE DB Provider

從Honeywell PHD 202版本開始提供了一個類似于訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫的方式來訪問PHD，也就是通過OLEDB方式訪問PHD。該方法主要用于實時數(shù)據(jù)的查詢與修改，不支持PHD靜態(tài)信息的查詢，并且該方法受到很多的限制[]。

1.2裝置平穩(wěn)率算法

MES系統(tǒng)運行管理模塊實時監(jiān)視裝置工藝指標(biāo)，通過與工藝指標(biāo)范圍的對照，實現(xiàn)工藝指標(biāo)偏差時間的自動計算，并將偏差記錄在數(shù)據(jù)庫中。

利用公式（1），通過統(tǒng)計分析工藝指標(biāo)偏差持續(xù)時間，可以實現(xiàn)任意時間段內(nèi)裝置平穩(wěn)率考核。

其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標(biāo)數(shù)量；β表示班組在考核時間內(nèi)的值班時間系數(shù)；γ表示工藝指標(biāo)的計算權(quán)重。

Honeywell(霍尼韋爾)PHD實時數(shù)據(jù)庫為應(yīng)用程序開發(fā)提供了豐富的接口。利用PHD接口，通過查詢工藝指標(biāo)的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的基于工藝指標(biāo)超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計裝置平穩(wěn)率的算法，計算方法如公式（2）。

其中α表示公司、車間、裝置所包含的工藝指標(biāo)數(shù)量；β表示班組在考核時間內(nèi)的值班時間系數(shù)；γ表示工藝指標(biāo)的計算權(quán)重。

2系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，允許用戶以WEB方式訪問。體系架構(gòu)方面包含了數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)展現(xiàn)層。

1)數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層實現(xiàn)與MES系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通信，獲取裝置平穩(wěn)率相關(guān)的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集方法采用Honeywell PHD實時數(shù)據(jù)提供的PHDAPINET、PHDSQL技術(shù)，或者SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言。

圖2 PHD數(shù)據(jù)架構(gòu)

2)數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層主要包含了靜態(tài)數(shù)據(jù)管理、實時數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析三個模塊。靜態(tài)數(shù)據(jù)管理同步MES系統(tǒng)位號相關(guān)信息，如位號名稱、描述、指標(biāo)范圍等信息；實時數(shù)據(jù)獲取提供趨勢圖展示和平穩(wěn)率統(tǒng)計所需的實時數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析是系統(tǒng)核心模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)基于工藝參數(shù)超標(biāo)時間平穩(wěn)率統(tǒng)計計算和基于工藝參數(shù)超標(biāo)次數(shù)平穩(wěn)率統(tǒng)計計算。

3)數(shù)據(jù)展現(xiàn)層

數(shù)據(jù)展現(xiàn)層以表格、儀表盤、柱狀圖等方式，展示位號和裝置平穩(wěn)率統(tǒng)計分析結(jié)果，實現(xiàn)用戶查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)的裝置平穩(wěn)率。同時從企業(yè)、分廠、車間等綜合角度分析裝置平穩(wěn)率，輔助企業(yè)管理層決策與考核。

2.2功能模塊設(shè)

1)數(shù)據(jù)采集

完成與MES系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫與PHD實時數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)通信；根據(jù)工藝指標(biāo)上下限信息，實時監(jiān)控工藝指標(biāo)狀態(tài)，并紀(jì)錄工藝指標(biāo)超標(biāo)狀況。

2)數(shù)據(jù)處理

每日自動計算工藝參數(shù)、裝置、班組平穩(wěn)率，形成上層統(tǒng)計分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；同步與工藝指標(biāo)、裝置相關(guān)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，如工藝指標(biāo)上下限、工藝指標(biāo)名稱等；過濾由網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定原因造成的工藝指標(biāo)狀態(tài)監(jiān)控誤差，保障平穩(wěn)率計算的準(zhǔn)確性。根據(jù)工藝指標(biāo)監(jiān)控信息實時告警，對告警信息進行關(guān)聯(lián)性分析及告警壓縮。

3)基礎(chǔ)信息配置

管理工藝指標(biāo)，包括選擇參與平穩(wěn)率計算的工藝指標(biāo)，配置計算權(quán)重，指定工藝指標(biāo)級別等。

管理用戶信息，為滿足配置或查詢的不同需求，對用戶進行分級管理。

4)統(tǒng)計分析

根據(jù)工藝指標(biāo)監(jiān)控記錄，實現(xiàn)從公司、分廠、車間、裝置等多角度平穩(wěn)率統(tǒng)計分析；允許查詢?nèi)我鈺r間段內(nèi)的平穩(wěn)率；支持?jǐn)?shù)據(jù)鉆取查詢，查看工藝指標(biāo)監(jiān)控詳細(xì)信息，包括超標(biāo)時間、超標(biāo)極值、超標(biāo)平均值等；支持排除由于特殊原因造成超標(biāo)記錄，如裝置開停工造成的超標(biāo)記錄；支持工藝指標(biāo)歷史趨勢查看。

5)圖形分析

以柱狀圖、趨勢圖等多種圖形展示方式顯示平穩(wěn)率趨勢和各工藝指標(biāo)點的實時狀態(tài)曲線。

6)統(tǒng)計報表

根據(jù)用戶需求自動生成各類平穩(wěn)率考核報表，以及工藝指標(biāo)的詳細(xì)信息報表，供工藝人員進行工藝分析。

3應(yīng)用效果

目前，系統(tǒng)在中國石油煉化企業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，成為企業(yè)煉化裝置平穩(wěn)運行考核的重要應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計符合煉化企業(yè)裝置平穩(wěn)率考核業(yè)務(wù)，結(jié)合了工藝指標(biāo)技術(shù)和信息技術(shù)，為穩(wěn)定裝置運行，考核員工績效提供了可靠工具。實踐證明，系統(tǒng)具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

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