康周

[摘 要] 本文結(jié)合PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和DCS控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，采用VBA和HTML程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一套自控率管理軟件，以克石化公司實(shí)際情況為基礎(chǔ)，介紹了該公司當(dāng)前的自控率管理現(xiàn)狀和軟件的整體設(shè)計(jì)思路及具體實(shí)現(xiàn)方法。在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮用戶(hù)需求，采用了“一鍵自動(dòng)化”，“傻瓜式”的功能設(shè)計(jì)，旨在建立一套對(duì)企業(yè)具體需求貼切好用的自控率管理軟件，提高企業(yè)儀表自控率的監(jiān)控管理水平，為精細(xì)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供切實(shí)有效的服務(wù)。

[關(guān)鍵詞] 自控率； VBA； PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；自動(dòng)化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 02. 037

[中圖分類(lèi)號(hào)] F272.7；TE9 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）02- 0071- 04

0 引 言

在煉化企業(yè)中，自控儀表的投用對(duì)生產(chǎn)裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行起著重要作用。提高生產(chǎn)裝置儀表自控率，一方面可以降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高水平精細(xì)化管理，另一方面可以提高裝置運(yùn)行平穩(wěn)率和創(chuàng)效能力，減少安全生產(chǎn)隱患。

克石化公司作為一個(gè)現(xiàn)代化煉化企業(yè)，一直致力于精細(xì)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，不斷提高設(shè)備儀表自控率和設(shè)備的可靠程度。以強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量合格率、儀表自控率和裝置平穩(wěn)率考核為手段，加強(qiáng)工藝技術(shù)、設(shè)備、安全環(huán)保管理。然而，以往的監(jiān)控考核手段是通過(guò)檢查車(chē)間是否有自控率臺(tái)賬，是否有檢查記錄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣一方面增加了車(chē)間技術(shù)人員和機(jī)關(guān)管理人員的工作量，另一方面不能避免人工修改自控率數(shù)值的可能，有效保證所檢查自控率臺(tái)賬是否準(zhǔn)確。因此，實(shí)現(xiàn)儀表位號(hào)自控率的管理自動(dòng)化既是業(yè)務(wù)需要，也是技術(shù)創(chuàng)新。

1 總體設(shè)計(jì)思路與關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)調(diào)研，公司儀表DCS控制系統(tǒng)主要有橫河西儀、浙大中控、霍尼韋爾等幾種類(lèi)型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制采用自動(dòng)、手動(dòng)、串級(jí)等方式。本次系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要解決以往人工統(tǒng)計(jì)自控率，手動(dòng)記錄臺(tái)賬的方式，實(shí)現(xiàn)自控率自動(dòng)化監(jiān)控統(tǒng)計(jì)和管理。對(duì)于基層車(chē)間工作人員，主要承擔(dān)的是數(shù)據(jù)上傳的工作，采用C/S模式設(shè)計(jì)，以Excle為平臺(tái)，用VBA程序語(yǔ)言編程，為其提供一個(gè)可以自動(dòng)采集、計(jì)算、上傳自控率數(shù)據(jù)的軟件。功能上力求簡(jiǎn)潔實(shí)用，一鍵式操作，減少人員工作負(fù)擔(dān)。另一方面，為了方便機(jī)關(guān)處室的管理，采用B/S模式設(shè)計(jì)，用HTML程序語(yǔ)言編程，提供Web頁(yè)面查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，功能上可以根據(jù)需要選擇按位號(hào)、按日、按周、按月查詢(xún)，力求縱觀全局，一目了然，為管理提供方便。

本次系統(tǒng)開(kāi)發(fā)涉及的技術(shù)主要有：數(shù)據(jù)采集技術(shù)、PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、Excel宏編程、JSP網(wǎng)頁(yè)編程、數(shù)據(jù)橋接技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作是實(shí)施本次系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的第一步工作，是支撐整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。PHD作為MES的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，發(fā)揮了承上啟下的作用，不僅為MES提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)對(duì)全廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，還為其他上層應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。因此首先要做的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作有：收集所有自控率相關(guān)的儀表位號(hào)、進(jìn)行位號(hào)組態(tài)。其他關(guān)鍵技術(shù)工作包括：實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集相關(guān)位號(hào)數(shù)值、通過(guò)Excel實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集分析和統(tǒng)計(jì)上傳、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)向SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)轉(zhuǎn)存、JSP實(shí)現(xiàn)對(duì)自控率的統(tǒng)計(jì)查詢(xún)。

2 自控率管理軟件的工作原理

自控率管理軟件的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)源于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用子系統(tǒng)是MES的11個(gè)子系統(tǒng)中的一個(gè)基礎(chǔ)子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)了從各裝置的DCS中獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將各個(gè)生產(chǎn)單元的生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)操作的監(jiān)控、分析生產(chǎn)條件、對(duì)事件進(jìn)行預(yù)警和處理。使出現(xiàn)問(wèn)題的地方能夠立即地被發(fā)現(xiàn)，因此可以減少系統(tǒng)癱瘓的可能性并且優(yōu)化工廠的生產(chǎn)操作。同時(shí)其他應(yīng)用系統(tǒng)能夠直接基于這個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理和信息查詢(xún)。

自控率管理軟件的工作原理及流程如圖1所示。

首先，由車(chē)間使用人員啟動(dòng)自控率管理軟件的客戶(hù)端（Excel界面），將現(xiàn)場(chǎng)DCS儀表的自控狀態(tài)數(shù)值通過(guò)PHD實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)提取到Excel界面。儀表工作人員對(duì)DCS系統(tǒng)儀表位號(hào)的組態(tài)主要有AUT（自動(dòng)）、AUT IMAN（自動(dòng)）、CAS（串級(jí)）、1（自動(dòng)）、-1（自動(dòng)）、2（串級(jí)）、MAN（手動(dòng)）、0（手動(dòng)）等，其中，自動(dòng)和串級(jí)狀態(tài)的取值認(rèn)為是儀表自動(dòng)控制狀態(tài)。根據(jù)機(jī)關(guān)管理處室的要求，每10分鐘自動(dòng)取1個(gè)點(diǎn)，通過(guò)后臺(tái)程序排除-999999等無(wú)效數(shù)值，以1個(gè)班次為基本單位，以該班次內(nèi)自控狀態(tài)數(shù)值的個(gè)數(shù)為分子，所有有效狀態(tài)數(shù)值為分母進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。分別按單個(gè)位號(hào)、整個(gè)班次進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，并同時(shí)將結(jié)果上傳到Web頁(yè)面，根據(jù)需求提供按裝置、按位號(hào)、按班次、按日、按月等功能查詢(xún)?yōu)闄C(jī)關(guān)管理處室提供參考依據(jù)。

3 自控率數(shù)據(jù)上傳軟件的實(shí)現(xiàn)方法

如何設(shè)計(jì)出良好經(jīng)典的應(yīng)用模型是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，因此，設(shè)計(jì)出一個(gè)經(jīng)典模式以備后期拓展靈活套用十分必要。經(jīng)過(guò)分析研究，筆者認(rèn)為MES實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的模型特點(diǎn)需具備下面屬性：

（1）具有良好的可視化用戶(hù)界面；

（2）具有很強(qiáng)的用戶(hù)易交互式操作特點(diǎn)；

（3）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)展示、存儲(chǔ)區(qū)；

（4）具有配置開(kāi)放性和靈活性；

（5）具有配置、運(yùn)行、統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)一體化功能；

（6）實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)用戶(hù)和查詢(xún)用戶(hù)界面分離，具有高效的性能和清晰實(shí)用的用戶(hù)界面；

（7）關(guān)鍵用戶(hù)界面功能集中、配置自由，查詢(xún)用戶(hù)界面統(tǒng)一、操作簡(jiǎn)潔、功能全面。

根據(jù)不同裝置分別進(jìn)行裝置編碼和裝置名稱(chēng)編碼。通過(guò)裝置編碼和位號(hào)名稱(chēng)及后綴的組合形成PHD位號(hào)，從PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)取數(shù)，在Excel環(huán)境下進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)后，將位號(hào)、裝置名稱(chēng)、自控率數(shù)值等字段值寫(xiě)入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，以裝置名稱(chēng)編碼進(jìn)行區(qū)分，供后面的程序設(shè)計(jì)使用。自控率自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)上報(bào)界面如圖2所示。

（1）同步所有的起止時(shí)間

克石化公司生產(chǎn)裝置倒班班組采用五班三倒制，分別是早班10：00-18：00，中班18：00-03：00，夜班03：00-10：00。不同車(chē)間負(fù)責(zé)所屬生產(chǎn)裝置自控率的上報(bào)任務(wù)，根據(jù)不同車(chē)間的管轄范圍，將相關(guān)生產(chǎn)裝置各建立一個(gè)工作表，并設(shè)計(jì)在一個(gè)工作簿中。在程序中，設(shè)計(jì)同步所有起止時(shí)間功能，車(chē)間工作人員只需在自控率工具窗口中錄入本班工作起止時(shí)間，即可同步工作簿所有工作表里開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的數(shù)值。

（2）采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息

基于前面已完成的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，已具備了從現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的條件。在后臺(tái)程序中，首先連接PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)裝置編碼、位號(hào)名稱(chēng)、最大行數(shù)等參數(shù)從中進(jìn)行取值。重點(diǎn)在于如何與PHD數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，然后通過(guò)判斷、循環(huán)等程序設(shè)計(jì)手段，在Excel工作簿中展示采集上來(lái)的自控率狀態(tài)值A(chǔ)UT（自動(dòng)）、MAN（手動(dòng)）、CAS（串級(jí)）、1（自動(dòng)）、-1（自動(dòng)）等。

（3）手動(dòng)指定時(shí)間自控率

完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集后，進(jìn)一步對(duì)自控率狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，手動(dòng)指定時(shí)間自控率，并將計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果寫(xiě)入到SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)過(guò)程中，需要注意每個(gè)儀表位號(hào)的自控率計(jì)算和整個(gè)裝置的自控率加權(quán)計(jì)算的區(qū)別，合理設(shè)計(jì)SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的表結(jié)構(gòu)。

（4）啟動(dòng)自動(dòng)時(shí)間自控率

為簡(jiǎn)潔軟件操作界面，方便車(chē)間操作人員快速上手使用，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)各個(gè)子功能進(jìn)行整合，將前面所涉及的功能界面進(jìn)行屏蔽，最后歸納成一鍵操作：“啟動(dòng)自動(dòng)時(shí)間自控率”。在這個(gè)功能鍵里，實(shí)現(xiàn)了自控率采數(shù)、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、上傳、更新等功能一鍵完成。通過(guò)設(shè)置采樣周期參數(shù)，讓軟件每隔10分鐘自動(dòng)完成所有操作，實(shí)時(shí)更新上傳。

4 自控率數(shù)據(jù)的頁(yè)面展示

數(shù)據(jù)頁(yè)面展示采用JSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)自控率的統(tǒng)計(jì)查詢(xún)，并在煉油與化工運(yùn)行MES系統(tǒng)平臺(tái)上建立鏈接?；谲?chē)間技術(shù)人員已完成自控率的統(tǒng)計(jì)上傳操作，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)產(chǎn)生裝置儀表自控率的相關(guān)數(shù)據(jù)，下一步提取該數(shù)據(jù)，按時(shí)間、位號(hào)、裝置、班組等進(jìn)行分類(lèi)，在Web頁(yè)面上進(jìn)行展示，形成整體查詢(xún)篩選對(duì)比功能，為管理人員提供一目了然的自控率報(bào)表，如圖3所示。