(江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司 江蘇 揚州 225009)

DCS(Distributed Control System)是國產(chǎn)儀表自動化應(yīng)用的重要組成部分，是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)。現(xiàn)在,但企業(yè)實施的DCS控制系統(tǒng)僅僅完成監(jiān)控、簡單控制的簡單任務(wù)，大多停留在用計算機控制系統(tǒng)替代常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的水平。通過對海量的挖掘能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有的DCS應(yīng)用內(nèi)涵的深層挖掘，充分發(fā)揮DCS的潛能，可以將生產(chǎn)裝置的可操作能力和管理水平大幅度提升到新的高度。

DCS應(yīng)用內(nèi)涵的深層挖掘是一個比較復(fù)雜的流程，其中包含了自動控制、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)、編程等多方面的技術(shù)，各方面的技術(shù)都需要靈活運用。

一、DCS數(shù)據(jù)挖掘研究的意義和目的

(一)局限的DCS應(yīng)用和信息孤島。企業(yè)前期實施的一些DCS系統(tǒng)，控制系統(tǒng)僅完成監(jiān)控、簡單控制等簡單任務(wù)，大多停留在用計算機控制系統(tǒng)替代常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的水平上。

當前的自動化系統(tǒng)仍然缺乏有效的、大范圍的企業(yè)信息集成，信息共享還有較大局限，“自動化孤島”、“管理孤島”等局面仍存在于企業(yè)的內(nèi)部，人們在過程控制、企業(yè)管理與決策等活動中實現(xiàn)協(xié)同化工作顯得十分不易。

(二)工業(yè)自動化系統(tǒng)的迫切需要。作為生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域的計算機控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)，那就會引出錯誤的結(jié)論，因為現(xiàn)在的計算機控制系統(tǒng)的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內(nèi)容，還向下深入到了現(xiàn)場的每臺測量設(shè)備、執(zhí)行機構(gòu)，向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理，企業(yè)經(jīng)營的方方面面。

傳統(tǒng)意義上的DCS現(xiàn)在僅僅是指生產(chǎn)過程控制這一部分的自動化，而工業(yè)自動化系統(tǒng)的概念，則應(yīng)定位到企業(yè)全面解決方案，即total solution的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應(yīng)有的作用。

二、數(shù)據(jù)的采集

(一)數(shù)據(jù)采集涵蓋的范圍。建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是該項目重實施信息集成的一項重要基礎(chǔ)工作。企業(yè)對生產(chǎn)過程的控制、管理與決策活動依賴于從工業(yè)過程獲得的數(shù)量眾多、類型復(fù)雜的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集處理工作。在基礎(chǔ)控制設(shè)備(DCS、PLC等)與上層局域網(wǎng)之間，按照具體需要，設(shè)置了多個前端數(shù)據(jù)服務(wù)器來執(zhí)行上述的模塊任務(wù)。

(二)過程數(shù)據(jù)通信接口。通過開發(fā)數(shù)據(jù)通信接口的工作，針對基礎(chǔ)控制設(shè)備的不同情況，利用多種計算機通信技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中控制裝置與企業(yè)上層計算機網(wǎng)絡(luò)的計算機系統(tǒng)互連，成為進行信息共享工作的前提。在揚農(nóng)集團公司的項目開發(fā)實施工作中，擬采用點——點串行通信、現(xiàn)場總線、Ethernet總線、TCP/IP協(xié)議等計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，針對企業(yè)生產(chǎn)過程中的多種廠商的控制設(shè)備的不同的通信機制，在前端數(shù)據(jù)服務(wù)器上開發(fā)了多種標準化的數(shù)據(jù)通信接口模塊，實現(xiàn)了下層控制設(shè)備同上層計算機系統(tǒng)的互連。

三、DCS數(shù)據(jù)挖掘的主要工具-實時數(shù)據(jù)庫

(一)實時數(shù)據(jù)庫的簡介。工業(yè)控制中的數(shù)據(jù)采集不同于普通數(shù)據(jù)的輸入，其主要特點是連續(xù)性非常強，基本無間斷時間，而且數(shù)據(jù)的輸入都是通過OPC接口完成，使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫很難實現(xiàn)，在工業(yè)控制中使用的最多的是實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的一個分支，是數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合實時處理技術(shù)產(chǎn)生的。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是開發(fā)實時控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)等的支撐軟件。

(二)實時數(shù)據(jù)庫的特點。1.時間約束：實時數(shù)據(jù)庫是其數(shù)據(jù)和事務(wù)都有明確的時間限制的數(shù)據(jù)庫。在實時系統(tǒng)中，具有時間約束的數(shù)據(jù)主要是來自于外部的動態(tài)數(shù)據(jù)，以及由這些數(shù)據(jù)求導(dǎo)出的新的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須如實反映現(xiàn)場設(shè)備的運行情況。2.事務(wù)調(diào)度：實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正確性不僅依賴于事務(wù)的邏輯結(jié)果，而且依賴于該邏輯結(jié)果所產(chǎn)生的時間。事務(wù)調(diào)度既要考慮事務(wù)的執(zhí)行時間，也要考慮事務(wù)的截止期、緊迫程度等因素。3.數(shù)據(jù)存儲：實時數(shù)據(jù)庫主要承擔系統(tǒng)所有實時數(shù)據(jù)的存儲和管理，為相關(guān)的功能提供快速、正確的實時信息。為了達到實時性，實時數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)運行過程中，應(yīng)常駐內(nèi)存，以保證讀取速度。對于實時性要求不高的數(shù)據(jù)可存放在外存儲空間。因此，在實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，要妥善處理時間與存儲空間的矛盾，以保證系統(tǒng)的實時性。4.數(shù)據(jù)在線壓縮：在實際的數(shù)據(jù)存儲中，實時數(shù)據(jù)庫還要解決如何高效處理海量數(shù)據(jù)的問題。如果數(shù)據(jù)被原封不動地存儲勢必需要大量內(nèi)存和磁盤空間以及耗費大量的時間，因此必須對實CPU時數(shù)據(jù)進行在線壓縮存儲。

(三)實時數(shù)據(jù)庫提供的功能。1.能夠有效地集成現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的實時數(shù)據(jù)平臺。2.實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集、存儲和管理，并且能接受對實時數(shù)據(jù)的查詢和修改。3.能夠通過腳本形式來定義和配置數(shù)據(jù)庫，并提供相應(yīng)的圖形化管理工具。4.具有開放性，能通過標準接口開發(fā)和集成第三方應(yīng)用。

四、數(shù)據(jù)挖掘能實現(xiàn)的目標

生產(chǎn)數(shù)據(jù)是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)正常運轉(zhuǎn)的根源。如果數(shù)據(jù)流能夠很容易地從生產(chǎn)過程到達決策者的計算機上，就可以更快捷地作出靈活的商業(yè)決策。不論是小的市政設(shè)施，還是全球性的大公司，其成功的運營都依賴于數(shù)據(jù)集成的質(zhì)量和可訪問性。

尋求方便、快捷和經(jīng)濟海量的過程數(shù)據(jù)采集和保存方式，并實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)與商業(yè)系統(tǒng)的集成已是當務(wù)之急。但是，如果生產(chǎn)系統(tǒng)和商業(yè)系統(tǒng)之間缺乏關(guān)鍵的連接，企業(yè)永遠不能發(fā)揮其真正的潛力。在當今快節(jié)奏和激烈競爭的商業(yè)環(huán)境中，控制和調(diào)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)容量的需求已越來越緊迫。

通過對DCS數(shù)據(jù)挖掘，能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標：

(一)實時數(shù)據(jù)采集與顯示。已經(jīng)實施完成控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，把控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口采集到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，然后通過局域網(wǎng)在各領(lǐng)導(dǎo)辦公室、調(diào)度室、各科室的計算機上實時顯示。

(二)流程圖畫面的瀏覽。流程圖畫面形象的反映出工藝原理和流程以及當前的生產(chǎn)狀況，使生產(chǎn)管理人員能夠方便地了解和分析生產(chǎn)情況。

(三)生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)視。生產(chǎn)數(shù)據(jù)畫面能夠全面地反映生產(chǎn)情況，將每個相關(guān)的數(shù)據(jù)集中到一幅或幾幅畫面中。

(四)實時趨勢、歷史趨勢監(jiān)視。趨勢圖能夠顯示出某一段時間數(shù)據(jù)變化的情況。實時趨勢能夠反映出當前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫中取出，能夠查看任何時間段數(shù)據(jù)的變化情況。通過查看歷史趨勢，可以了解長時間的生產(chǎn)情況。

(五)生產(chǎn)報表生成。能夠生成班報表、日報表、成品動態(tài)、原料進廠等生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表，所反映的數(shù)據(jù)真實而且準確。系統(tǒng)生成班報表后，根據(jù)日期可以通過網(wǎng)絡(luò)比較快速地進行查詢。