目前，流程工業綜合自動化系統是由企業資源計劃系統(ERP)、制造執行系統(MES)和過程控制系統(PCS)3個支撐系統構成的體系結構。MES是流程工業綜合自動化系統的關鍵環節。數據集成是MES的功能子系統中的基礎。根據數據集成模塊的特點及重要性，本文提出了一種基于數據平臺的數據集成方法。

　　一 MES中數據集成重要性及難點

　　1 MES數據集成的重要性

　　MES采集生產運行數據、集成原料和產品的存儲數據、集成設備狀態信息，并將這些信息進行合并、匯總、規范、比較、分析等綜合處理，一方面為生產計劃與排產提供依據，另一方面也為ERP提供及時、可靠、準確的生產經營決策參考信息。

　　數據集成是實施MES的基礎，將PCs層的生產運行、產品質量、原料和產品輸送、動力能耗等數據進行匯總和處理，使下層生產過程的實時信息和上層企業資源管理等的各類信息都在MES層中融合，并通過信息集成形成優化控制、優化調度和優化決策等調度或指令。同時，數據集成模塊也負責將上層系統中的一些數據(如優化值、設定值等)傳送到PCS。

　　2 MES數據集成的難點

　　流程企業生產流程復雜，數據來源廣，數據采集、存儲方式多樣，且底層各控制系統彼此封閉，所采用的網絡、系統、數據庫也存在很大的差異，如何實現異構網絡、異構系統和異構數據庫的數據綜合集成是MES數據集成中最大的難點。

　　二 數據平臺特點及功能

　　1 數據平臺的提出

　　傳統的計算機應用系統的開發與運行是直接建立在操作系統、網絡和數據庫系統之上的。由于上面的應用系統對底層的支撐環境依賴性較強，使得應用系統與集成環境缺乏良好的開放性和可移植性，同時也很難解決異構信息和異構環境的集成問題，影響應用系統的整體效益。因此提出了基于數據平臺的集成。

　　2 數據平臺的結構

　　實時數據平臺RTDP(即實時數據庫)實現了現場實時數據的采集、管理、歷史歸檔、維護、下寫和報警生成、事件記錄、時間同步等功能。同時，它作為運行平臺，為運行在它之上的各種應用軟件提供實時/歷史數據服務。它的總體結構如圖I所示。

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　　3 數據平臺的主要功能

　　(1)數據的通信功能：主要是通過OPC,DDE,ODBC接口與監控軟件、應用程序和各種數據庫進行通信，把下層的數據讀到實時數據平臺中;把上層的命令信息通過這些接口回送到相應的系統去。

　　(2)數據的輸入和輸出處理：對進入到實時數據平臺的數據進行處理。如數據格式的轉換、量程轉換、報警的設定、數據的統計、歷史數據的歸檔等。

　　(3)網絡監控及重連：為保證數據的正常傳輸，實時數據平臺應具備網絡易監控及自動重連的功能。當網絡出現故障時，能夠及時提示或報警。當網絡恢復時，能夠檢測到并自動重連。

　　(4)在線維護、組態及查詢：為保證數據的連續性，實時數據平臺應提供在線維護功能;根據用戶的不同要求可以進行組態;提供查詢的功能。

　　(5)數據的安全保證：因為數據平臺涉及到與下層控制系統相連，關系到企業的生產信息，同時由于還可能要與Internet相連，因此必須設立安全機制，絕對防止未經授權的操作，保證整個信息系統的安全。

　　三 基于實時數據平臺數據集成的結構模型

　　考慮到實際數據集成的特點，提出了如圖2所示的數據集成模型。右邊為集成模型的3個層次劃分，左邊為與企業信息集成3層模型的對應關系。

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　　整個結構主要分為3個層次:

　　(1)底層是環境層，是指基于各種現場總線、DCS的各種專用控制網絡及工業以太網網絡環境、各種不同操作系統、以及多種的數據庫系統。它可為上層提供實時和非實時的數據服務，提供各種數據接口(如OPC,

　　ODBC, DDE, CORBA等)，是數據平臺和最底層設備進行信息交互的中介。

　　(2)中間層是數據平臺層，它一方面根據下層提供的接口用相應的方法與其進行通信，完成數據集成和管理、數據服務和網絡通信等服務功能。當有來自上層的調度、優化等指令時，又將其轉化為對應數據，發送給相應的系統;另一方面為上層的應用提供一些公用的集成支持服務，把下層來的數據，形成統一的格式，為MES層的其它模塊(如實時數據監控、流程模擬、生產調度、數據分析、設備管理、庫存跟蹤、質量控制、優化控制等)及上層的ERP提供實時的和非實時的信息。

　　(3)上層是應用層，它包括MES中除數據采集功能外的其它功能，以及與ERP相關的一些功能。

　　基于數據平臺的數據集成的特點如下:

　　(1)通過數據平臺可以實現不同應用系統之間的數據共享和應用集成。數據平臺為MES中其它模塊及上層的ERP提供了統一的集成環境，便于應用開發與集成。

　　(2)開放性。DDE,ODBC,Web,OPC等標準接F1實現了MES與其它應用程序、Internet/Intranet的連接，為應用開發提供了統一的系統資源和共享資源。

　　(3)透明性。基于平臺數據集成簡化開發工作，開發人員可以直接面向平臺進行開發，而不必考慮下層數據的結構或通信模式，這些工作全部由數據平臺負責完成。

　　(4)數據平臺提供了共享的數據管理、數據服務和網絡通信等功能，并同時支持多種應用服務，可縮短信息系統的開發周期，提高開發效率，更有效地實現企業三層結構的集成。

　　四 集成實例分析

　　以下從某焦化制氣廠的現狀出發，分析如何利用實時數據平臺到達集成目的。

　　1 現有系統的狀況

　　全廠有全自動備煤系統、煉焦生產監控系統、煤氣壓送站生產監控系統、鍋爐和汽輪發電機生產監控系統、氣源調峰站生產監控系統、生化站生產監控系統、煤氣鼓風機生產監控系統、供配電綜合自動化系統等8個車間級的生產監控系統(以下簡稱子系統);有汽車衡、軌道衡及煤塔秤等3個稱重系統;有推焦車爐號識別、焦爐爐溫測量2個非連續的系統。為了充分利用現有資源，實現資源共享，要實現對13個子系統的信息集成，建立覆蓋全廠各個監控系統的生產管理網絡，完成生產管理調度系統(以下簡稱調度系統)的建設開發，實現調度中心對全廠生產數據的集中監視、集中管理。

　　由于整個工廠的發展經歷了幾十年，從舊到新各個系統存在著較大的差異，主要體現在以下幾個方面。

　　(1)硬件平臺。有工作站、個人計算機、工控機和服務器幾種計算機類型;從通信網絡來看有串口、現場總線、工業控制網、局域網等。

　　(2)操作系統。有Windows98,WindowsNT,Windows2000,WindowsXP共4種。

　　(3)數據庫。有文本數據庫(Axt),Access，SQLServer7.0、SQLServer2000,

　　paradox5.0, excel表格等。

　　(4)開發工具:匯編語言，TurboC,VC,VB,Delphi等。

　　因此，本系統集成中的難點就是如何將基于各種異構環境(異構網絡、異構操作系統、異構數據庫等)的信息統一起來，達到集成的要求。

　　根據要集成的系統的特點，我們采用了基于上面集成模型的集成方法。網絡結構采用了以交換機為中心的局域網。具體各部分的信息交換如下:

　　(1)全自動備煤系統、煉焦生產監控系統、煤氣壓送站生產監控系統、鍋爐和汽輪發電機生產監控系統、氣源調峰站生產監控系統、生化站生產監控系統、煤氣鼓風機生產監控系統、供配電綜合自動化系統等這8個監控系統由于都提供了OPC服務器，有標準的OPC接口，采用OPC接口與實時數據平臺進行通信。

　　(2)汽車衡、軌道衡及煤塔秤等3個稱重系統以及推焦爐號識別、焦爐爐溫測量2個系統，沒有連續的數據，而且都提供了數據庫，可以通過ODBC接口將相應的數據送到數據平臺上。