利用實時數(shù)據(jù)對裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的改進(jìn)方法

1、利用實時數(shù)據(jù)對裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的改進(jìn)方法 摘要：在石化行業(yè)中，廣泛采用了自動化的生產(chǎn)裝置 和設(shè)備，并通過自動化技術(shù)實現(xiàn)了對生產(chǎn)裝置及設(shè)備運(yùn)行狀 態(tài)的實時監(jiān)控。由自動化設(shè)備采集到的實時數(shù)據(jù)是大量的， 其中通常含有一些“噪音”數(shù)據(jù)，從而在一定程度上影響了 對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷，并進(jìn)一步影響了設(shè)備維護(hù)管理及使 用效率。作者通過對實時數(shù)據(jù)的深入分析，重新定義了設(shè)備 運(yùn)行狀態(tài)的判別指標(biāo)， 利用 PHD 數(shù)據(jù)庫及其接口進(jìn)行了二次 開發(fā)，提高了對裝置及設(shè)備實時監(jiān)測的準(zhǔn)確性和可靠性。 關(guān)鍵詞：設(shè)備狀態(tài)；實時數(shù)據(jù)；采集；監(jiān)測 1 引言 隨著 MES 系統(tǒng)（ Manufacturing Execution

2、 System ，生產(chǎn) 運(yùn)行系統(tǒng)）在石化行業(yè)應(yīng)用的成熟，其在生產(chǎn)過程中發(fā)揮的 管理作用日益顯現(xiàn)。為確保企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備以最佳狀態(tài)、 長時期地實現(xiàn)安全可靠運(yùn)行，可以通過運(yùn)用關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān) 測技術(shù)，對企業(yè)重要機(jī)泵設(shè)備實施運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，實時了解 掌握機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)，以提升企業(yè)設(shè)備管理水平。 關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是利用DCS系統(tǒng)（Distributed Control System,離散控制系統(tǒng)）中現(xiàn)有的對重要機(jī)泵的狀態(tài) 進(jìn)行自動監(jiān)測、判斷和存儲的數(shù)據(jù)信息，通過企業(yè)MES系統(tǒng) 中PHD （ Process History Database）實時數(shù)據(jù)庫采集到的DCS 系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)報表生成及網(wǎng)頁瀏覽

3、功能。該系統(tǒng)的 主要目的是充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，通過信息技術(shù)手段進(jìn)行加工 和處理，使設(shè)備管理人員一方面可以實時、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備 運(yùn)行狀態(tài)，同時又可以掌握各機(jī)泵的運(yùn)行時間及停機(jī)次數(shù)， 保障生產(chǎn)的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。 2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 利用實時數(shù)據(jù)對主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實施監(jiān)測，需要從 實時位號的選取、實時數(shù)據(jù)的采集、邏輯判斷、服務(wù)器自動 執(zhí)行、網(wǎng)頁展示、計算統(tǒng)計及后臺數(shù)據(jù)庫等幾個方面考慮。 2.1 PHD實時數(shù)據(jù)庫訪問方法 在Honeywell的PHD實時數(shù)據(jù)庫中提供了可供應(yīng)用程序 調(diào)用的動態(tài)鏈接庫 Phdapinet.dll ，該動態(tài)鏈接庫包含了 Uniformance.PHD 基類1，利用該基

4、類下的子類可以實現(xiàn)對 PHD的訪問、實時數(shù)據(jù)的讀寫以及 PHD服務(wù)器狀態(tài)參數(shù)信息 與 RDI（ Real-time Data Interface ，實時數(shù)據(jù)庫接口）信息的 查詢，并能實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)點(diǎn)的新建、歷史數(shù)據(jù)的修改和刪除 等操作，還可以實現(xiàn)與 DCS的通信。調(diào)用該動態(tài)鏈接庫訪問 PHD時需要注意以下幾點(diǎn)： （1）訪問PHD的可選參數(shù)有：ServerVersion （ PHD版 本）、HostName（ PHD月艮務(wù)器 IP地址）、UserName （PHD 月艮 務(wù)器用戶名）、Password （ PHD服務(wù)器密碼）、 WindowsUsername （ PHD服務(wù)器登錄用戶名） Wind

5、owsPassword （ PHD服務(wù)器登錄密碼）、Port （服務(wù)器端 口）。 （2）如果應(yīng)用程序與 PHD服務(wù)器同處于本地網(wǎng)絡(luò)段， 那么訪問PHD時只需要提供 ServerVersion、HostName、 UserName、 Password 以及 Port 五個參數(shù)， 本地網(wǎng)絡(luò)訪問 PHD 服務(wù)器的端口號默認(rèn)為 3100。 （3）如果應(yīng)用程序與 PHD服務(wù)器處于不同的網(wǎng)絡(luò)段， 那么訪問PHD時除了需要提供 ServerVersion、HostName、 UserName、 Password 以及 Port 這五參數(shù)以外還必須提供 WindowsUsername 和 WindowsPas

6、sword，遠(yuǎn)程訪問 PHD服務(wù) 器的端口號默認(rèn)為 3150。 利用PHD實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測時，將 主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的各項控制點(diǎn)通過實時數(shù)據(jù)位號對 應(yīng)，沒有位號的，采用替代位號與設(shè)備對應(yīng)；根據(jù)業(yè)務(wù)人員 提供的設(shè)備位號，對應(yīng)到MES系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)的位號，將用 于判斷設(shè)備停機(jī)還是啟用的邏輯關(guān)系等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲 并加工成新的信息資源， 在 Web 上展示以供設(shè)備管理人員進(jìn) 行統(tǒng)計分析。PHD實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來自各生產(chǎn)裝置的DCS 系統(tǒng)的實時信息，以網(wǎng)頁形式展現(xiàn)各個裝置的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行 狀況，例如機(jī)泵的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)次數(shù)、停機(jī)時間等， 幫助設(shè)備管理人員實時掌握第一手現(xiàn)場信息，

7、指導(dǎo)生產(chǎn)。 2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)方法 主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用兩種方式來實現(xiàn)對設(shè) 備運(yùn)行狀態(tài)信息的監(jiān)測，一種方式是定制WINDOWS 服務(wù)， 這種方式是將實時數(shù)據(jù)從 PHD 服務(wù)中提取出來， 通過位號的 配置信息實現(xiàn)位號值的判斷，得出當(dāng)前狀態(tài)是停用還是啟動 狀態(tài)；另一種方式是定制 Web 頁面，數(shù)據(jù)結(jié)果通過 Web 頁 方式展示。 (1)定制 WINDOWS 服務(wù)，開發(fā)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)服務(wù)程序， 定時從后臺數(shù)據(jù)庫讀取設(shè)備信息， 提取 PHD 服務(wù)器實時采集 值，根據(jù)配置信息，獲取計算邏輯，判斷出當(dāng)前設(shè)備是運(yùn)行 / 停用狀態(tài)， 與數(shù)據(jù)庫表對照， 看設(shè)備狀態(tài)是否相同， 如果狀 態(tài)不同則更新記錄信息，并

8、做出相應(yīng)處理；如果狀態(tài)相同， 則保持原狀態(tài)不變。 (2)定制Web頁面瀏覽，軟件架構(gòu)采用 B/S模式，利 用成熟的Web瀏覽器技術(shù)在Web頁面上給出用戶查詢界面， 為管理員用戶提供數(shù)據(jù)維護(hù)、用戶權(quán)限及位號配置等功能。 2.3 身份認(rèn)證 系統(tǒng)要求用戶使用統(tǒng)一的 PTR域進(jìn)行單一認(rèn)證。用戶在 登錄信息系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測平臺時，用戶權(quán)限配置所用的用戶名 統(tǒng)一使用公司郵箱，可以避免用戶在多個系統(tǒng)之間切換時產(chǎn) 生用戶名和密碼混淆的問題，與企業(yè)信息門戶、MES系統(tǒng)等 公司推廣使用的信息化建設(shè)系統(tǒng)保持一致。 3 關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn) 3.1 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判別 企業(yè)的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)很多，表 1 中僅列出有代表性的位 號。

9、通過表 1 中的數(shù)據(jù)可以看出： （ 1）在監(jiān)測主要設(shè)備的運(yùn)行情況時，一部分設(shè)備有監(jiān) 測位號（如表中的 2、3、4、 5、8、 9），對于有監(jiān)測位號的 設(shè)備，又可分為采集值設(shè)備與采集開關(guān)量設(shè)備這兩種。對于 采集值設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的采集值與該設(shè)備位號所對應(yīng)的設(shè)備 啟用和停用的臨界值進(jìn)行比較來判斷此設(shè)備的啟用或停用 狀態(tài)；對于開關(guān)量設(shè)備，將采集到的值與配置信息中的狀態(tài) 值進(jìn)行對比， 即可判斷出設(shè)備的啟用或停用狀態(tài)。（ 2） 位號屬性一般可分為正邏輯位號和負(fù)邏輯位號，如正常運(yùn)行 狀態(tài)值為 ON、OPEN 1、2,故障停機(jī)狀態(tài)值為 OFF、0的 位號，屬于正邏輯位號（如表中 2、 4、 5、 8、 9）；

10、如正常運(yùn) 行狀態(tài)值為 0，故障停機(jī)狀態(tài)值為 1 的位號，則屬于負(fù)邏輯 位號（如表中 3）。 （ 3）還有一部分設(shè)備沒有監(jiān)測位號，需要通過替代位 號來監(jiān)測機(jī)泵的狀態(tài)，這些位號大部分是采集值位號（如表 中 1 、 6、 7）。判斷方法是：當(dāng)屬于正邏輯位號值時（如表中 1 、 7），當(dāng)采集值大于等于啟動設(shè)置值時，則判斷此設(shè)備是 啟用狀態(tài)，相反，當(dāng)采集值小于停用狀態(tài)設(shè)置值時，則判斷 此設(shè)備為停用狀態(tài)；當(dāng)屬于負(fù)邏輯位號值時（如表中6），當(dāng) 采集值小于等于啟動設(shè)備值時，則判斷此設(shè)備是啟用狀態(tài)， 相反，當(dāng)采集值大于停用狀態(tài)設(shè)置值時，則判斷此設(shè)備為停 用狀態(tài)。 3.2 采集數(shù)據(jù)處理 主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的位號

11、大多數(shù)是開關(guān)邏輯變量 （即 0，1 值）。實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是由各裝置點(diǎn)的BUFFER 機(jī)上的實時數(shù)據(jù)同步而來的，如果BUFFERM發(fā)生異常，那 么BUFFERM上的實時數(shù)據(jù)就不能有效地同步到實時數(shù)據(jù)庫 中；同時，如果實時數(shù)據(jù)庫發(fā)生異常，則數(shù)據(jù)庫中會產(chǎn)生一 個默認(rèn)值（這個默認(rèn)值可能并不是實際值，只有待數(shù)據(jù)同步 后，才能變換成實際值） 。這期間的位號采集值會發(fā)生波動， 而這個波動是無效的，不能進(jìn)行統(tǒng)計，需要把這部分的數(shù)據(jù) 剔除掉。因此，在系統(tǒng)設(shè)計時， 需要將這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理。 具體處理方法如下。 首先設(shè)置一個表，表里面存放一個閾值，這個閾值設(shè)定 了系統(tǒng)采集的次數(shù)，系統(tǒng)會按照這個閾值所設(shè)定的次數(shù)

12、來提 取實時數(shù)據(jù)（每隔三分鐘自動采集一次） ，將這些數(shù)據(jù)信息 放到緩存表中（緩存表的表結(jié)構(gòu)與記錄表信息的表結(jié)構(gòu)一 致）。 記錄表中記錄了每個位號的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、狀態(tài)變更的 次數(shù)以及狀態(tài)標(biāo)志等信息 根據(jù)系統(tǒng)每三分鐘一次采集的數(shù)據(jù)，將每次采集的數(shù)據(jù) 情況往緩存表中寫入設(shè)備狀態(tài)值信息（運(yùn)行或停機(jī)） 。當(dāng)系 統(tǒng)取到閾值設(shè)定的次數(shù)時，對緩存表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分 析，并得出設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)是運(yùn)行或停機(jī)的結(jié)論，即如果這 幾次取得的數(shù)據(jù)都顯示停機(jī)狀態(tài)，則需要在記錄表中將狀態(tài) 信息由運(yùn)行狀態(tài)變更為停機(jī)狀態(tài)，并在設(shè)備記錄表中記錄設(shè) 備停機(jī)時間；如果這幾次寫入緩存表的數(shù)據(jù)為運(yùn)行狀態(tài)，則 不改變記錄表中的設(shè)備狀態(tài)信息

13、；當(dāng)運(yùn)行和停機(jī)這兩種狀態(tài) 都有時，則判斷哪種狀態(tài)出現(xiàn)的次數(shù)多，以出現(xiàn)次數(shù)多的狀 態(tài)作為設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)記錄表中的前次狀態(tài)值與本次的 狀態(tài)值不同時，更新當(dāng)前記錄表的標(biāo)志信息。記錄表的設(shè)備 狀態(tài)信息完成更新后，清除緩存表中所記錄的停機(jī)或運(yùn)行狀 態(tài)波動信息。每重新更新一次記錄表的狀態(tài)標(biāo)志，即完成了 一次數(shù)據(jù)處理。 3.3 機(jī)泵停用情況判別及次數(shù)統(tǒng)計方法 按照用戶的要求，機(jī)泵從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成停用狀態(tài)，算 一次停機(jī)，而機(jī)泵如果一直處于停機(jī)狀態(tài)，則不能算一次停 機(jī)，同時機(jī)泵如果從停用狀態(tài)變成運(yùn)行狀態(tài)時，也不能算一 次停機(jī)。因此，只有當(dāng)機(jī)泵在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)，由運(yùn)行狀態(tài) 轉(zhuǎn)變成停用狀態(tài)時，才計算出有效次數(shù)。

14、在主要設(shè)備運(yùn)行狀 態(tài)監(jiān)測平臺中，機(jī)泵停機(jī)次數(shù)的統(tǒng)計分三種情況：即在主界 面上顯示的當(dāng)月停機(jī)次數(shù)和全年停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計，以及在歷史 停機(jī)查詢中的累計停機(jī)次數(shù)的統(tǒng)計 在了解用戶需求的前提下，數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案對 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計也起到了十分關(guān)鍵的作用。系統(tǒng)在記錄表中記錄 了每個設(shè)備的每次狀態(tài)變更的時間點(diǎn)、當(dāng)前狀態(tài)等信息，這 樣當(dāng)月停機(jī)次數(shù)的統(tǒng)計、全年停機(jī)次數(shù)的統(tǒng)計以及累計停機(jī) 次數(shù)的統(tǒng)計很容易實現(xiàn)。 系統(tǒng)在最初運(yùn)行時，統(tǒng)計結(jié)果總是與現(xiàn)場的實際情況不 甚相符，這可能與數(shù)據(jù)采集過程的諸多環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常而導(dǎo)致 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性下降有關(guān)。當(dāng)開發(fā)人員在系統(tǒng)中設(shè)計并實現(xiàn)數(shù)據(jù) 處理后，數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準(zhǔn)確率得到大大的提高。 4 應(yīng)

15、用效果 利用實采數(shù)據(jù)實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，與其他一些 實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用開發(fā)有所不同，無論是實時數(shù)據(jù)采集技術(shù) 還是設(shè)計方案都做了很大的改進(jìn)，主要體現(xiàn)在： （ 1）數(shù)采連接機(jī)制不同。一般的實時數(shù)據(jù)采集是借助 于Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)及PHD實時數(shù)據(jù)庫接口所提供的函數(shù)包 來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的提取，而本監(jiān)測系統(tǒng)則是通過 PHD提供的 PHDAPINET動態(tài)鏈接庫訪問實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集，后者通過直 接訪問PHD實時數(shù)據(jù)庫，減少了 Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、 Applications 應(yīng)用服務(wù)器等訪問環(huán)節(jié)， 同時動態(tài)鏈接庫中對采 集數(shù)據(jù)失敗所給出的判斷更加完善， 返回信息更直接、 迅速， 采數(shù)效率高。 （ 2）采數(shù)頻率實現(xiàn)方法不同。一般的數(shù)據(jù)采集頻率借 助 Oracle 數(shù)據(jù)庫的定時任務(wù)作業(yè)調(diào)度【 2 】方法實現(xiàn)，而本 監(jiān)測系統(tǒng)采用了制作 WINDOWS 服務(wù)的方法實現(xiàn)，將采集實 時數(shù)據(jù)部分專門做成 WINDOWS 服務(wù)，時鐘自動包含