1   前言
　　在石化行业，随着信息化的进程加快，生产过程不断产生庞大的数据信息量，迫切需要对石化工业中实时数据进行快速存取 和有效管理。现有的生产过程实时数据管理方法存在着一定的局限性，无法很好地满足生产过程中实时数据管理高效、稳定、可靠的要求。因此，对生产过程实时数据管理方法及其系统进行研究，提高数据管理的可靠性、实用性，具有重要的理论意义和应用价值。
　　一般情况下，在石油化工企业中，控制系统都设置OPC服务器，作为过程数据的采集接口，但只是对OPC服务器硬件做出了要求，对软件没有具体要求，例如OPC数据库软件的具体要求等。在工程建设期，建设方的管理体系和管理模式没有完全确定的情况下，建设方对ODS（过程数据系统，Operation Data System）的规划 和应用需求不能提出完整要求，基础没有打好。有的项目只是采集 过程数据，没有实施具体应用。上述问题是导致ODS不能很好应用的部分原因。本文在ODS的硬软件配置、网络结构、基本应用上阐述了一些观点。
　　2  ODS特点
　　过程数据系统是石油化工生产过程数据的管理系统，实现各类过程数据的存储、归档、分类、检索、传送、应用等，可与工厂管理系统连接。其特点如下：
　　●提供实时过程数据，有效及安全地存取过程数据。
　　●实时性要求高，数据更新频繁，访问频率高。
　　●ODS数据库可创建多个装置模型。
　　●为其它系统提供数据接口，例如：化验室系统、其他设备管理接口等。
　　●为实现装置操作管理功能提供实施平台，为生产管理系统MES提供实时数据。
　　3 ODS网络构成
　　ODS网络结构图如图1所示。ODS的网络结构，在控制层和 数据服务层分别设置网络，连接ODS服务器（Server）、ODS客 户端（Client）。在控制层网络为C/S结构，在数据服务层网络为 C/S和B/S结构。
　　ODS接口服务器即OPC服务器，通过OPC服务器采集过程控制系统的生产过程数据。以现场机柜间或DCS为一个分区，OPC 服务器按分区进行配置，OPC服务器连接到ODS LAN网，向设置 在数据服务层的中心服务器传送数据。
　　在中心控制室设置数据服务层网络。设置数据服务层主要是为保证控制系统的安全而增设的保护层，用于连接中心ODS 服务器和若干台ODS客户端、WEB服务器以及其他网络设备。在每套装置的DCS操作台上从数据服务层连接配置一台ODS客户端，用来显示其它装置与本装置的关联数据、化验室的分析 数据、操作管理数据、生产管理系统MES数据、调度命令或工厂办公信息等。
　　数据服务层独立设置OPC服务器CONTROL ENGINEERING China版权所有，负责向工厂管理网传输数 据。OPC访问的授权数据量应能满足MES和ERP等系统的要求。 具有安全接口和VPN功能（支持NAT的防火墙配置、支持PPTP协议、支持GRE数据加密）。OPC同时可以支持批量数据服务器Batch功能。
　　OPC服务器应与DCS时钟系统自动同步。 为保证控制系统的安全，在控制层向数据服务层之间设置硬防火墙，在数据服务层与工厂管理网之间设置硬防火墙，在数据服务层设置防病毒服务器进行防病毒。中心服务器可以存储过程数据、操作和生产管理软件和数据、应用软件等，使用中心服务器也可以用于ODS网络的管理。
　　可以将机柜间控制层的OPC服务器连接到操作层的网络上。上述网络及子网络结构由独享的物理设备和物理链路组成。可以将机柜间控制层的OPC服务器连接到数据服务层上，通过数据服务层网络采集过程数据，这样的网络结构简单。如果采集数据量比较大，会影响DCS的网络负荷。在物理分区多的情况下，交换机需要具有VLAN功能，实现使用虚拟局域网技术对网 络分区。物理子网比虚拟局域网要安全可靠，但是在相同网络规 模下，投资也相对较高。
　　在数据服务层ODS网络可以独立设置，如果控制系统DCS也 设置有数据服务层网络，ODS也可以与DCS的数据服务层网络合用。当系统规模比较大时，数据服务层的网络可以冗余配置。数据服务层OPC服务器可以与ODS主服务器合用。设置WEB服务 器，可以提供网络查看浏览数据功能。在数据服务层的ODS客户端，依照需要安装在工厂的管理部门，例如生产调度、计划、技术等部门。
　　本结构图是多套生产装置的工厂结构，网络结构可以依据具 体要求及工厂管理要求，在保证安全可靠的前提下进行调整设置。
　　4 软件要求
　　ODS提供实时数据库和通信接口，从DCS LAN网采集数据，并存贮长周期数据到历史数据库。
　　OPC协议应满足：连接方式支持本地连接和远程连接；信 息读取方式支持主动读取和订阅读取；提供数据通过防火墙的方案。OPC需要支持DA（实时数据访问，Data Access Custom Interface），A&E（报警和事件，Alarms and Events），HDA（历 史数据访问，Historical Data Access Custom Interface）功能。信息规模一般不小于20,000点。
　　ODS应具备绘图功能和DCS画面流程图转换功能，DCS上进 行的组态信息修改通过OPC接口自动刷新到ODS数据库，保证ODS 的数据始终与DCS采集的数据内容一致性，减少了对数据库的维护工作。采集过程数据具有时间标签和数据品质判别。
　　ODS能够生成操作管理报表。

　　图1  ODS网络结构图

　　5 硬件要求
　　数据服务层交换机应设置VLAN的功能，需要时可以对不同控制层划分子网。ODS控制层、数据服务层的网络带宽不小于 1Gbps，使用工业级交换机。交换机的背板带宽不低于所有端口 最大通讯速率总和的2倍。
　　ODS服务器的配置不低于DCS网络管理服务器或工程师站的配置，数据存储介质可为磁盘阵列，其容量也要根据存储的数据量和储存时间来确定。
　　控制层和数据服务层在不同建筑物之间的连接采用光纤连接。 防火墙采用硬件型并独立配置，最大并发连接数不小于 100000，数据吞吐量不小于100Mbps。防火墙技术分类采用数据包过滤型。
　　6 ODS数据库的基本要求
　　ODS数据库的基本要求如下： 系统支持C/S、B/S结构，采用分布式系统架构，系统是模块化的软件系统。
　　具有自诊断功能。能提供链路的网络判断和DCS状态判断。 数据存储的方法：周期性存储和突发性存储。具有高效的实时压缩算法，并保持数据的高精度，保证较小的存储空间存储大量的数据。实现自动备份，手动随时备份或恢复历史数据文件。
　　管理和配置工具要具有易管理性，具有在线修改和远程维护功能，可远程进行系统的管理和配置，可在线修改数据库组态内容，随DCS的数据改变自动刷新数据。
　　可以实现多台服务器、操作系统和管理都可统一到一个控制台的全系统管理 ，支持时钟同步。实现与其他关系型数据库的无缝连接。具有高扩展性，在不停止数据库的情况下控制工程网版权所有，增加数据源而不影响数据库的正常操作。
　　支持多种标准的开放接口控制工程网版权所有，如：TCP/IP、API接口、COM控件、OPC服务器、DDE服务器、ODBC等。
　　系统应有完善的数据维护功能，可以在线导入导出数据，可以使用常规的软件观察数据，例如WORD、EXCEL等控制工程网版权所有，应有良好 的数据压缩功能。
　　7 ODS的生产操作管理
　　ODS的生产操作管理包括：
　　●数据获取及处理
　　ODS自动从DCS中收集所有的数据，ODS系统采用实时数 据采集模式，在线进行过程数据整合www.cechina.cn，计算各类统计值（标准 差、最大、最小、平均等），累计计算（如班组\日\月\年产量统 计）。采集频率可组态设定，数据采集应具有历史数据恢复功能，保证数据不会丢失。
　　●计算功能
　　ODS能够提供工厂质量平衡和产品数据控制的工具，用于平衡数据以便实现计划的模式。
　　●图形显示
　　ODS可以显示全部工艺流程图画面，并显示ODS信息，图形可以显示实时数据及历史数据。
　　ODS提供用于分析的工艺数据趋势画面，提供用户自组态趋势工具，一个窗口可以显示多个趋势画面。ODS趋势应包括各种设定 功能、实时/历史性、更新速率，数据品质可以在趋势图中显示。
　　在ODS客户端（C/S，B/S）进行DCS实时数据显示，利用流程图、趋势图以及其他多种分析手段监视管理生产装置运行情况。
　　●报表生成
　　ODS便于设计和生成报表，提供预格式化报表和用户定义报表（如日操作总结，质量和能量平衡，工厂产量和性能）。
　　●操作管理
　　ODS应用于班组操作平稳率的考核及交接班日志，可以为每个班组的操作平稳率进行考核和生成报表，生成班组交接班日志的表格。
　　操作平稳率的考核应该包括超标时间统计、次数统计、恢复 时间统计、综合考核操作员水平。
　　ODS的一些功能也可以在MES完成，同时为MES提供数 据，为实现管控一体化、提高控制和管理品质提供平台。
　　参考文献：
　　[1] 刘毅斌. 生产过程执行系统MES中的数据管理[C]. 工业仪表与自动化学术会议论文集, 2006.