(江苏扬农化工集团有限公司 江苏 扬州 225009)

DCS(Distributed Control System)是国产仪表自动化应用的重要组成部分，是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统。现在,但企业实施的DCS控制系统仅仅完成监控、简单控制的简单任务，大多停留在用计算机控制系统替代常规仪表控制系统的水平。通过对海量的挖掘能够实现对现有的DCS应用内涵的深层挖掘，充分发挥DCS的潜能，可以将生产装置的可操作能力和管理水平大幅度提升到新的高度。

DCS应用内涵的深层挖掘是一个比较复杂的流程，其中包含了自动控制、数据挖掘、数据库、计算机网络、编程等多方面的技术，各方面的技术都需要灵活运用。

一、DCS数据挖掘研究的意义和目的

(一)局限的DCS应用和信息孤岛。企业前期实施的一些DCS系统，控制系统仅完成监控、简单控制等简单任务，大多停留在用计算机控制系统替代常规仪表控制系统的水平上。

当前的自动化系统仍然缺乏有效的、大范围的企业信息集成，信息共享还有较大局限，“自动化孤岛”、“管理孤岛”等局面仍存在于企业的内部，人们在过程控制、企业管理与决策等活动中实现协同化工作显得十分不易。

(二)工业自动化系统的迫切需要。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。

传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。

二、数据的采集

(一)数据采集涵盖的范围。建立生产过程数据采集系统是该项目重实施信息集成的一项重要基础工作。企业对生产过程的控制、管理与决策活动依赖于从工业过程获得的数量众多、类型复杂的现场数据信息的采集处理工作。在基础控制设备(DCS、PLC等)与上层局域网之间，按照具体需要，设置了多个前端数据服务器来执行上述的模块任务。

(二)过程数据通信接口。通过开发数据通信接口的工作，针对基础控制设备的不同情况，利用多种计算机通信技术，实现生产过程中控制装置与企业上层计算机网络的计算机系统互连，成为进行信息共享工作的前提。在扬农集团公司的项目开发实施工作中，拟采用点——点串行通信、现场总线、Ethernet总线、TCP/IP协议等计算机网络通信技术，针对企业生产过程中的多种厂商的控制设备的不同的通信机制，在前端数据服务器上开发了多种标准化的数据通信接口模块，实现了下层控制设备同上层计算机系统的互连。

三、DCS数据挖掘的主要工具-实时数据库

(一)实时数据库的简介。工业控制中的数据采集不同于普通数据的输入，其主要特点是连续性非常强，基本无间断时间，而且数据的输入都是通过OPC接口完成，使用关系型数据库很难实现，在工业控制中使用的最多的是实时数据库。实时数据库是数据库系统发展的一个分支，是数据库技术结合实时处理技术产生的。实时数据库系统是开发实时控制系统、数据采集系统、CIMS系统等的支撑软件。

(二)实时数据库的特点。1.时间约束：实时数据库是其数据和事务都有明确的时间限制的数据库。在实时系统中，具有时间约束的数据主要是来自于外部的动态数据，以及由这些数据求导出的新的数据。数据库中的数据必须如实反映现场设备的运行情况。2.事务调度：实时数据库系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。事务调度既要考虑事务的执行时间，也要考虑事务的截止期、紧迫程度等因素。3.数据存储：实时数据库主要承担系统所有实时数据的存储和管理，为相关的功能提供快速、正确的实时信息。为了达到实时性，实时数据库在系统运行过程中，应常驻内存，以保证读取速度。对于实时性要求不高的数据可存放在外存储空间。因此，在实时数据库设计时，要妥善处理时间与存储空间的矛盾，以保证系统的实时性。4.数据在线压缩：在实际的数据存储中，实时数据库还要解决如何高效处理海量数据的问题。如果数据被原封不动地存储势必需要大量内存和磁盘空间以及耗费大量的时间，因此必须对实CPU时数据进行在线压缩存储。

(三)实时数据库提供的功能。1.能够有效地集成现场的各类数据，为应用程序提供统一的实时数据平台。2.实现实时数据的采集、存储和管理，并且能接受对实时数据的查询和修改。3.能够通过脚本形式来定义和配置数据库，并提供相应的图形化管理工具。4.具有开放性，能通过标准接口开发和集成第三方应用。

四、数据挖掘能实现的目标

生产数据是现代企业生产正常运转的根源。如果数据流能够很容易地从生产过程到达决策者的计算机上，就可以更快捷地作出灵活的商业决策。不论是小的市政设施，还是全球性的大公司，其成功的运营都依赖于数据集成的质量和可访问性。

寻求方便、快捷和经济海量的过程数据采集和保存方式，并实现过程数据与商业系统的集成已是当务之急。但是，如果生产系统和商业系统之间缺乏关键的连接，企业永远不能发挥其真正的潜力。在当今快节奏和激烈竞争的商业环境中，控制和调节生产数据容量的需求已越来越紧迫。

通过对DCS数据挖掘，能够实现以下目标：

(一)实时数据采集与显示。已经实施完成控制系统数据采集网络，把控制系统的数据通过数据接口采集到实时数据库服务器中，然后通过局域网在各领导办公室、调度室、各科室的计算机上实时显示。

(二)流程图画面的浏览。流程图画面形象的反映出工艺原理和流程以及当前的生产状况，使生产管理人员能够方便地了解和分析生产情况。

(三)生产数据监视。生产数据画面能够全面地反映生产情况，将每个相关的数据集中到一幅或几幅画面中。

(四)实时趋势、历史趋势监视。趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段数据的变化情况。通过查看历史趋势，可以了解长时间的生产情况。

(五)生产报表生成。能够生成班报表、日报表、成品动态、原料进厂等生产数据报表，所反映的数据真实而且准确。系统生成班报表后，根据日期可以通过网络比较快速地进行查询。