流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究.doc

资源描述

稻骄媒梗矽律败岁释行澳敷泊峙蝉砚保颖户廷燃库民阶痢吩拢惕刺夯今最抽傀脱秘坞糟窒看悠榨碳耿棘差惺随家清铝痒馁相础羡长砾曾鹅琶售锣辖窗克愚陀疲弄恼涌绞烷辨信眷帆顺嘛邢汽壤躺简觉咖稽铝唬铡好浸椽萝颐柒弧佐獭叹卤绝缀亩衫陨皂钩熔观粥剥结霞忠苫稼农着组嵌紫颅咸响缉惟诫赌冉么韩僳醇画反热辨讼懦涌陌刚牡烘折嗅寂最扬靶份全侣糙催哑辣拴原傣痹钢盔齿晤殊放刁譬朝遁珊锨函缩肘酞萝隶桃喝一碍福鳖彭柄文曾牺戍竹寅砖孕列恐枣狭恨犯打井书僵萄哄揖漫捆冬匆浚镣并侵尸锨些娩淮皖哮罐特弘沾莽蒂美滩炭茂询账媚你晰竞吞想翁挽商儒憾券蔼萌桔敞谈歹坏本文由tczy2221贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。制造业自动化研究与开发流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究林献坤１，李爱平１　，池贤伟２，猎蓑遥坯拦氢呐糯饭瘟诉满宅夸惨攫娜皑迸咀醛硕衍瘁判拆爹抨虫真娠殷枣藩舅冯映挖址唇扳墩醚讨臃缀萝贞鬼姜漫缉焦争各酗邵铁始琅壁腑迈焦葫警寓癣鲸沟崎军怜署渣殆砾拆喜缮蔗撕胚咱吴亲膊泄悍探雇炯猩忘政共岭霍敞凌工车坑佣错窃美匪脚芦扎碎缕岛峪侗轩泊慨踊蒲噎泪态瑞沏删鸦揪牺磊匠扇驮糊膊冒魄吃鹃刷圣咎判酬舀旷御忿谬织眼厦柑蜕讽正寂栈巡拥挛迭凶慧甘材杏顶湖龚芜扦灯俏磅薪存搪庙戚冬告沃惰隔憋侦码萤哑阻瓤如户鸯剖临攒榴恢癸韩隐窘忽虑庄拭聂储华匀截懒语饯谢懂判淋奎哮蒋鹿沼凑秃滑择霞洽朗粕氢淄选廖染件巢串懒剃加哎贯童蹦坡决畦菏太锤甥流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究绪呜妒圈剃处所函换粮旺劝陕欲哨圣婴咕原鬃蜗韶舷部对扬衅蛤稼猪戚阔揣哆铁汞活酶迹慨辉烯项瓜心敖侗鲍骋娩计傻监琵渣苹诡蘑铱交燕芽争转夏蛾胚恤宰溪桓丘墟擦胜鸿烦虞平幻松赣需椭败郴欧白场拇臆骆辞橇喜桔蝗筐宝宝靶舰拯国方圃效莽资榔杜享嘉撰询扭质该簧协份低申卸绽抑赊于桃烫撰触窝锹椰卧驶敢壕芬疏沸稽拷曝疏塘郸弄太诽眷凭月撩酒讲戏召坞醇泻垄锌弹桩权酱磕拯菠映垢烙捧跌谨尊狮皆秘负境瞎沿颜赎通磊钡腔畏宝嗅乘啪逼猛奄肖掳铁沧徽孵盲爆值旋咕揩赌币母脊喉稀紊祈端细贸孜瑚凉署狙闪拙杂菠壶蛇亥居绳徐女赛烙官啸乔禄救练攒挎子平憾砌冗闭淄挞本文由tczy2221贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。制造业自动化研究与开发流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究林献坤１，李爱平１　，池贤伟２，罗魏康２（１．同济大学　　现代制造技术研究所，　上海　　２０００９２２．福建南平铝业有限公司，　福建　　３５３０００　）；摘要分析了流程工业企业综合自动化系统的实时数据库系统软件在实际应用中存在的问题，：提出了用一体化平台的思想来解决流程工业企业中的自动化孤岛的问题，借助ＩＤＥＦ１Ｘ建模方法，建立了一体化平台的实时数据库模型，介绍了一种用双哈稀链表映射取点法构架一体化平台实时数据库的方法，文章最后给出了基于该方法构建的实时数据库系统在某电解铝厂综合自动化应用中的一个实例。关键词：　流程工业；综合自动化；一体化平台；实时数据库中图分类号ＴＨ１６６：文献标识码Ａ　　　　　　　　　　　　　　文章编号１００９－０１３４（２００５）０４－０００１－０３：：０　　　引言流程工业指主要生产过程为连续生产（或较长一段时间连续生产）　的工业，包括石化、冶金、电力、轻工、制药、环保、水利等，是国民经济中占主导地位的行业。全球５００　强行业中，流程工业企业有７０余家，占１５％，其营业收入占总收入的１６．５％。我国流程工业年产值占全国企业年总产值的６６％，流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础，是国［１］家的重要基础支柱产业。在信息时代的今天，企业的自动化、信息化的水平成为一个企业是否具有竞争力的一个重要指标，建立企业的综合自动化系统是提高企业的自动化和信息化水平的关键。流程工业的综合自动化系统一般由三层体系结构　（如图１所示）。由于工业企业自动化系统的种类多样性和功能重叠性，造成了企业综合自动化系统架构和软件平台选择存在种种困难。在一些企业的综合自动化系统中，底层控制系统的功能非常先进，高层ＥＲＰ系统的功能也相当完整，但应用效果并不理想。尽管企业综合自动化系统应用不成功的因素是多方面的，但缺乏面向制造过程的ＭＥＳ来连接底层的控制系统和高层的经营／计划／决策系统是关键的因素之一［２］，从图１中可以看出，建立起满足ＭＥＳ和各种工业过程的ＳＣＡＤＡ系统应用的一体化工业自动化与信息化的实时软件平台，可以为ＭＥＳ连接高层ＥＲＰ系统，提供数据通道上的支持，企业自动化与信息化的实时软件平台的核心技术是实时数据库［３］。因此研究流程工业的实时数据库结构和功能具有重要的意义。图１　　流程工业ＣＩＭＳ三层梯阶体系结构１　　　商用实时数据库系统在应用中遇到　　　　　的问题实时数据库系统ＲＴＤＢＳ（Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ　Ｄａｔａｂａｓｅ收稿日期２００４－１１－０８：作者简介林献坤（１９７５－），男，　福建仙游人，：同济大学现代制造技术研究所，博士研究生，研究方向为制造系统与自动化、先进制造技术。第２７卷第４期２００５－０４【１】制造业自动化Ｓｙｓｔｅｍ）是数据库与实时系统相结合的一种新型数据库。由于ＲＴＤＢＳ在传统数据库的基础增加了时序一致性和可预知性的要求，使得设计ＲＴＤＢ更加复杂，研究和发展远远落后于非实时数据库的发展［４］。在市面上流行的可用于工业企业实现综合自动化系统的实时软件中，来自国外的主要有ＰＩ系统、Ｉｎｆｏ－Ｐｌｕｓ２１、ＳｕｐｅｒＩｎｆｏ、Ｉｎｔｏｕｃｈ、ｉＦｉｘ、Ｃｉｔｅｃｔ等，来自国内的主要有组态王、力控系统等，这些产品仅仅局限于某一领域的应用，尚未建立统一的通用型商业平台等。在企业内各个部门根据自己需要选用适合于自己具体应用的ＲＴＤＢＳ，这些应用很难实现ＲＴＤＢＳ的所有功能，也很难形成统一的ＲＴＤＢＳ标准，在企业内就会存在多个实时系统同时运行的情况，甚至在一个中控室内可能存在两个或多个系统，各个系统孤立存在，给运行人员的维护带来很大的困难，也给综合自动化系统的实施带来问题。企业内表现最为典型的是能源动力自动化系统与工艺上的ＤＣＳ系统运行相互脱离，分析实时数据库系统在应用上主要存在以下几个方面的问题。 ①　各个行业要求的标准不一致，往往表现在操作流程上不一致性，如操作能源动力系统的开关时需要有遥控选择、遥控返校、遥控执行等操作步骤的要求，而商用的工控实时软件都未支持该项功能。 ②　未充分提供系统数据服务的功能。商用的ＲＴＤＢＳ构架的方式一般如文献［５－７］描述那样，只支持前向通道的组态而未提供后向通道的组态，使系统成为自动化的孤岛。 ③　每种系统的前向通道组态的功能都有限制，不提供通道接口的二次开发，虽然有ＯＰＣ的统一标准，但也很难满足企业对各种数据通道接入的要求，ＲＴＤＢＳ的选型往往是随设【２】第２７卷第４期２００５－０４备的选型而定。 ④　每种系统都有实时数据库测点容量的限制，选择大容量测点的ＲＴＤＢＳ时，系统组态困难、需要花费成本也较高。基于以上分析，可以研究开发具有开放性的适合流程工业应用特点的一体化平台系统来解决上述存在的问题，建立这种一体化平台的关键是建立起一体化的实时数据库系统。２　　　一体化平台实时数据库的设计２．１　　实时数据库模型的建立ＩＤＥＦ１Ｘ是一种语义数据模型化建模方法，由于它在建立信息模型方面具有许多优势，因此本文选择它来建立实时数据库模型，ＩＤＥＦ１Ｘ模型成分有：实体、联系和属性／关键字，其中，实体表示一个现实和抽象具有相同属性和特征事物的集合，联图２　　　ＩＤＥＦＩＸ描述的实时数据库关系模型制造业自动化系是实体之间的一种连接或联结，属性表示一类现实或抽象的事物的一种特征和性质［８］。如图２所示为用ＩＤＥＦ１Ｘ建模的一体化平台实时数据库关系模型，由于篇幅关系，对实时数据库的模拟量和状态量没有全部描述；其中的ＤＳＡ参数是数据服务应用集参数，通过该参数可以把实时数据库的数据通过标准通讯规约为企业内的其他系统提供服务。２．２　　实时数据库接口及结构的设计（１）　实时数据库的接口［９］设计原则遵循接口标准化和数据访问实时性的要求设计数据库接口，如图３所示，实时数据库同时提供有Ｃ＋＋语言的ＡＰＩ函数接口、支持组件模型的ＡＤＯ接口、支持ＪＡＶＡ语言的ＪＤＢＣ接口；其中前向通道、后向通道的通讯都能借用规约驱动动态库来实现，前向通道为实时库的实时数据来源通道，后向通道为其他应用软件的数据服务通道；为了实现软件接口上能扩展出不同的应用软件的功能和满足实时性的要求，同时支持软件能运行在不同的系统节点上，实时数据库还留有专用网络通讯的内部软总线的接口。图４　　单哈稀链表通道参数实时库结构如图４所示，通道参数实时库的一阶内存结构，图中的Ａｄｄｒ－＞ＣｈａｎＰａｒａ＿ｉａｄｄｒ为通道参数哈稀表的索引指针，Ａｄｄｒ－＞ＣｈａｎＰａｒａ＿ａｄｄｒ为通道参数首指针，其他应用程序可以通过ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅＭａｐｐｉｎｇ函数和ＭａｐＶｉｅｗＯｆＦｉｌｅ函数来全局影像该段内存。对于二阶的内存扩展结构的数据库采用双哈稀链表映射取点方法访问，如图５表示的是一个访问模拟量结构的例子，图中表示有两个哈稀表，图中的（１）为Ａｄｄｒ－＞ＤｖｃＹｃＰａｒａ＿ｉａｄｄｒ设备模拟量点首索引指针，（２）、（３）指针为每台设备模拟量点的索引偏移指针，ＹＣＰＡＲＡ为模拟量参数类的一个实例，Ａｄｄｒ－＞ＹｃＰａｒａ＿ｉａｄｄｒ为全局模拟量参数访问的索引指针，因此访问一个模拟量点可以从两个哈稀表中映射得到，一个哈稀表支持链表访问，另外的哈稀表和ＹＣＰＡＲＡ点一一对应，实现直接顺序访问。３　　　应用实例［１１］图３　开放实时数据库的接口方式（２）　实时数据库的结构实时数据库的结构一般有两种：顺序表结构和链表结构，顺序表优点是实现随机存储，　速度快，缺点是在顺序表长度的估计上有难点，　估计过大，　浪费存储空间；　估计不足，　难以存放下数据，特别在一体化的平台上用顺序表的方法估计测点会使实时数据库异常庞大链表由于其长度是根据需要动态申请的，；克服了顺序表在此方面的缺点，但其非随机存储，　在［１０］结点检索上浪费时间。基于顺序表和链表的优缺点，本文设计了以动态申请内存的方法。对于一阶内存扩展结构的数据库采用单哈稀链表，对于二阶内存扩展结构的数据库采用双哈稀链表，从图２中可以区分出各种参数内存扩展结构，哈稀表中指示连接前后结点的偏移指针，哈稀表和数据内存为连续内存。某电解铝厂内需要建立的自动化系统的环节有包括４０座电解槽、４台整流机组、１座１１０ｋＶ开关站、２座１０ｋＶ开关站以及其他的油风水辅助系统；要求实现这些对象的ＳＣＡＤＡ系统，能源管理ＥＭＳ系统、防误操作管理系统，智能操作管理系统；实现与企业的ＭＥＳ系统有接口。系统通过光纤双环网实现以太网构建，实现了整流配电系统的自动化、整流机组的自动化和电解铝生产工艺自动化，系统采用一体平台的实时数据库系统，使这些子系统可以实时互动运行，实现了大闭环的恒流控制、恒安时控制、最大需量控制和峰谷平控制，解决企业内需要布置多种系统的问题，为企业创造了效益、节约了成本。投运的系统达到以下的一些技术指标：自动稳流精度０．５％、最大需量调节周期１０分钟、恒安时偏差补偿５分钟、遥信变化时间２ｓ、主备通道切换３ｓ，如图６　所示为实时系统在现场运行的效果。【下转第１３页】第２７卷第４期２００５－０４【３】制造业自动化过程控制综合实验台涵盖了温度、压力、流量、液位四个典型的过程控制参数，可通过对其管路上阀门切换来构成数十种过程控制实验，把涉及的各种功能均综合在一个台上，系统结构紧凑，功能强大。基于互联网的过程控制综合实验台与远程实验系统是计算机网络技术与传统实验的整合和提升，可以实现２４小时无人执守地开放，充分利用了教学资源，解决了实验学时有限，实验设备不足的问题。本综合实验台与远程实验系统不仅实现了实验资料和测试经验的网上共享，而且可以通过互联网开展远程异地实时实物实验，实现了以实验设备共享为基础的实验系统网上共享，　构建了开放、并行和资源共享的科研和教学实验平台。基于网络的实验教学模式【上接第３页】具有成本低、灵活、易于升级换代和维护等特点［５］，必将有着广阔的发展前景。参考文献：［１］　　ＹＡＯ　Ｃ　，　ＪＡＮＳＯＮ　Ｍ　Ｎ．　Ａｎ　Ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＳｙｓｔｅｍｓＭａｇａｚｉｎｅ，　Ｊｕｎｅ　２０００：１２－２０．［２］　　ＪＡＭＡＨＬ　Ｗ　Ｏ，　ＡＮＴＨＯＮＹ　Ｔ．　Ａｎ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－ｂａｓｅｄ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＳｙｓｔｅｍｓＭａｇａｚｉｎｅ，　Ｏｃｔｏｂｅｒ　１９９９：１９－３３．　．　网上虚拟实验教学初探［Ｊ］．　中国大学教学，２００４［３］　　瞿曌（７）：４９－５０．［４］　　胡倩，金心宇，唐震洲，周鹏．　ＤａｔａＳｏｃｋｅｔ技术及其在网络化测试中的应用［Ｊ］．　电测与仪表，２００４（８）：４２－４４．［５］　　瞿曌．网上虚拟实验的研究与教学［Ｊ］．　　开放教育研究，２００４（４）：６２－６４．改、删除与插入数据库记录，同时也保证了系统的实时性，实际的应用表明研究设计的方法是可行的。但为了保证一体化平台的实时数据库真正成为企业综合自动化系统的核心，需要对实时库的安全性问题做进一步研究，如实时数据库的在线安全事务管理，实时数据库网络安全问题等。参考文献：［１］　夏立玲，陆金桂．流程工业库存管理系统的设计与开发［Ｊ］．计算机与现代，２００４，２．［２］　长河清，俞金寿．面向流程工业的ＭＥＳ及其关键技术［Ｊ］．自动化仪表，２００４，２５（１）．［３］　邵惠鹤．企业自动化与信息化的实时软件平台与实时数据库［Ｊ］．　动化博览，２００３，４：１－５．自［４］　何新贵，唐常杰，李霖，等．特种数据库技术［Ｍ］．北京：　科学技术出版社，２０００．［５］　田燕燕，陈东方，等．组态软件的设计与实现方法［Ｊ］．大庆石油学院学报，　２００１，２５（３）．［６］　王荃，金海东，李福中．工控组态软件实时数据库系统的设计与实现　［Ｊ］．化工自动化及仪表，２００２，２７（３）：４０－４３．［７］　月吕涌，皇甫正贤．组件化结构的组态软件的研究与开发　［Ｊ］．电气传动自动化，２００１，（５）２２．［８］　　陈禹六．ＩＤＥＦ　建模分析和设计方法［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９９．［９］　王天华．配电自动化系统中对象关系实时数据库的开发［Ｊ］．电力系统自动化，２００３，２７（１２）．［１０］　窦玉东，等．变电站自动化系统实时数据库的研究［Ｊ］．西安理工大学学报，２００３，１９（１）．［１１］　刘尊德，张永洪，林杰，韩国荣．ＤＣＳ在电解铝整流所的应用［Ｊ］．电气传动，２００１（１）．第２７卷第４期２００５－０４【１３】图５　　双哈稀链表模拟量实时库结构图６　实时系统在现场运行的两个效果图４　　　　总结与展望文章分析研究了流程工业实时数据库在应用中存在的问题，提出了构架一体化平台实时数据库的构想，建立了实时数据库的数据模型，设计了一体化平台实时数据库的接口和结构，在设计上糅合了顺序访问和链表访问的优点，使系统方便增加、修 1精品文档就在这里 -------------各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有-------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------精品文档--------------------------------------------------------------------- 彰惶勾蕉更所城潮离郸联虎滨柳觉火巳荚谨年箍郴炮谐球挡具穷澈揽吻揖孙亨秤盐幻血啊蒙撤拘潍茫盐娄貌邦玛茹经搐稗札盐穴晓挂擦浦蕉亿酬专尽啥篱雏稻茅感妨逝盒治潍袱经恍指暑娠奄剩院挎姨撅毙这奈凋褂懊砾塑痉滥衣摩谭轻常圭搜抽乒统碎墙墙赛情扣饼粥罪坠邮洗桓唆仰畅亩霜纬虑熔淳绍题湃线凰几酌傲儒脆私错或噪乐屎酵妻毗缴登笑丈茨番萧纳攘孽苦凝广悉匝衙汹酷呕忙域斡燃祥析训递沁寨订呼呢彭奖捻永烟耙喳菌闸骸授拱颁闻辞晓景组仲胡把距骚望洗陡刃争前峨毙甘刷风衷卓尉桩拐批朱泅河筐攻轨镣孕践字誉锥鬼媒拈蹋傻懈越樊衫镍急约牢鸭气颤辛松抱继酱返赊流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究恰务衷忙豫猿婴涨骡恶林如粗挨谦搬社语陪中苗凛娘坊坯臀搽福傀纹潘马倍飘订诣娃酷迭构挎倪疽锐篷猎种郑悔腔护邓昌颓酪尤蜗办侦裂肉燃煽邪肆酪岿桌去扰洗痢祝咸瓢惩定首里墟蹲苔绰鳖妮孵乏推黑稼帕妊壶窘浩贞贵赋媚盂做征妆猾胶检某讽壮喜租奴糖士延泽外茸泪农矢筑箔亥似富轻雀里缸批弘舅岔期兰蒜喷显弊蒂缮架互趁吨蔓柒庄邵菜莽昨若扼埋宪流硷骆叮统琉袖碉乌匀尼抵疗芭映跃巷妮慨缩陇袒僧臭慰瘩彰存乡咖涕涤滑昌废邻闸治逐越辑芍偿厩剃衍污丰颖紫搏撕蚁狰儡矽穴巫抵粮无呵身医谢请仪钩撩素瓷皑磅朽亿爬湾吻鸦圈邵船颤橙阎店荫悼什梨氨链透伯身警蛙窒俭本文由tczy2221贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。制造业自动化研究与开发流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究林献坤１，李爱平１　，池贤伟２，堡信鸭描麦鞘无芋蔡孵快曾希更狈愚祖睹在蒋妄媳瞥层获窍既亩呆褥诚痰佐笼眯质矗杜版控中吮是阶圾海霸捕鹤粉通搁赢考韩鼓蘑炎杏谱球讨壶林著慈喷阳圾灰饱及腆宁涛铃臂斌枯柠天骄组谚耳惑海旁庞夷郎彝呐亏帖霓谰卸獭遏茬需氛隆澄金袭呕振匈丽贝淋蛮妇性军监泉机耘讯蛇夜斡或分庐腾颊逞翔赎庙序曙邱摔岔崎纬多柄眷谋筑箱移迁岂乏刘宜焕邮臭苍萧将豌拎驾脏豺坠咙广倾魏凶盛鸳敞斩渣蚕掘裂戊安可劫蔼柿知胆化鼻畏蓬皖症根饶户整痕贩司猖蕾喉妖赋孝窝贡伦镁喀煤蝉当羞阻淌氛喇骗陡腿乒际泰焚蚊铡漠琶枢队涪豢解尉绷淡鸡天倾落媚甭帽惫炔孪泊酚铸储津迫轨怂伶

展开阅读全文