PI数据库

商品化软件应用平台

PI（Plant Information System）是由美国OSIsoft公司开发的一套基于Client/Server结构的商品化软件应用平台，是过程工业全厂信息集成的必然选择。作为工厂底层控制网络与上层管理信息系统网络连接的桥梁，PI在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色。

背景介绍

一方面，PI用于工厂数据的自动采集、存贮和监视。作为大型实时数据库和历史数据库，PI可在线存贮每个工艺过程点的多年历史数据。它提供了清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况。可以说，PI对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”一样。

另一方面，PI为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息。由于工厂数据存放在统一的数据仓库中，公司中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息。PI客户端的应用程序可使用户很容易对工厂级和公司级实施管理，诸如改进工艺，TQC，故障预防维护等。通过PI可集成产品计划、维护管理、专家系统、LIMS和优化/建模等应用程序。PI在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用。

功能模块

服务器端

PI系统服务器端

PI Data Archive历史数据归档，PISnapshot实时数据快照，PI Universal Data Server通用数据服务器核心模块，PI PE性能公式模块，PI SQLServer数据查询模块，PI Totalizer总加器模块

PI Steam Tables蒸汽表模块，PIRecalc重算器模块，PI Alarm报警服务模块，PI ModuleDB模型数据库，PI APS自动点同步，PI System Management Tools系统配置与管理模块，PI MCN性能管理监控模块，PIACE高级计算引擎

接口

PI Interface（接口）

PI-IN-OPC PI标准OPC接口软件

PI与控制系统接口按用户需要（400多种）

CNI 过物理隔离网闸软件

客户端

PI Client

（PI客户端）

PI-Combo

PI-ProcessBook(图形用户界面)+DataLink（数据表连接）

PI-ActiveView （WEB浏览器客户端）

PI-Webparts (RtPortal瘦客户端)

技术服务

PI技术服务

SRP技术服务

中电飞华技术7*24小时支持

OSI软件升级和技术支持等

技术优势

采集效率高、读取速度快

单机点数规模达400万点；

数据吞吐量为4百万/秒；

存储能力为10-15万个事件/秒；

数据访问能力为100万个事件/秒；

秒级时间内可以取到1000点的2年至3年的历史数据。

数据存储效率高、占用空间小

旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI数据库的数据经过了最有效的压缩，极大地节省了硬盘空间。

丰富的客户端应用程序

30多种基于B/S、C/S的客户端，满足用户各种展示需求以及数据分析需求。

分布式服务器结构，提供成熟接口

分布式数据采集结构、集中式数据管理方式，使数据来源复杂而又分散的问题迎刃而解。

提供400多种成熟的接口软件。接口软件具有数据缓存功能。

支持集团化应用

支持多服务器结构的分布式数据存储，数据可以分散存储在不同地点或不同区域的服务器上，便于集团化企业构建生产实时管理系统。

较高的安全性和稳定性

PI具有极高的安全性和良好的安全机制：

PI的注册机制，提供基于用户注册的连接许可；

PI的信任机制，提供非交互式应用的访问许可；

数据库安全，控制对数据库的访问。

系统运行稳定性极高，在全球拥有一万多用户，25年来从未因为系统故障影响业务连续性。

资产分析与可视化

Analysis Framework（AF）是一种可管理的环境，企业可以借助它为资产定义一致的表现形式，并利用这些资产进行简单或复杂的分析，以生成关键且可操作的信息。AF真正的强大功能在于它能够重用信息和将信息进行可视化。

企业信息系统集成与共享

RLINK提供了一个双向网关，用于与 ERP和 EAM系统的数据、事件及图像集成。系统示例包括 SAP R/3、Oracle JD Edwards EnterpriseOne、MRO Software Maximo 和 IndusInternational Passport/EMPAC 等。

灵活的门户系统

基于 Web 的应用程序允许用户将实时系统、维护系统、生产规划系统和财务系统等多种不同来源的数据灵活地显示在熟悉的基于 Internet 浏览器的环境中。

网络设备检测

MCN Health Monitor用于检测生产制造IT基础架构中潜伏的问题、性能威胁、网络问题和网络瓶颈。MCN可以帮助生产管理者发现潜在的问题，并及时采取必要的措施，消除或尽量降低因为断电、基础设施故障以及流程性能问题所带来的附加成本和损失。

高可用性架构

对数据进行不中断访问是用户非常关心的问题，这就是HA（高可用性）产生的原因。高可用性，就是容许系统故障和继续提供服务的能力。不需要特殊硬件或集群环境，HA就能向用户提供一个可替换的时间序列数据源，提高了PI Server的可靠性。高可用性架构能够使用户免于计划外停机（地震、冰灾、系统瘫痪等）造成的事故和损失。

强大的二次开发工具

OSIsoft为用户基于PI系统的开发提供了多种方便的二次开发工具，包括PI API、PI SDK、PI ODBC、PI OLEDB等。

其他特点

PI的核心

工厂的历史数据对公司来说是很有价值的。PI的核心就是数据归档管理，它采集并存贮与流程相关的上千、上万点的数据。多年应用历史数据库管理的经验告诉我们，要知道将来进行分析时，哪些数据是必须的，这对我们来说是很困难的。因此，保存所有的数据是防止丢失所需信息的最好方法。没有工厂历史数据管理，对于重建工厂历史数据是几乎不可能的。要改进产品，必须具备与之相关的原料的知识并了解当前和过去的操作状态。PI采集、存贮流程信息，并把这些数据提供给人们，其他应用程序可从这些数据中精选出有意义的信息。这些信息可以用来指导工艺改进，降低物耗，增加产量。实际上，工艺改进只能是用户和应用程序使用这些信息的结果。OSIsoft公司投入大量资金开发用于帮助人们了解和改进他们的工艺过程及产品。

PI的结构

PI是一个真正的分布式结构计算环境，它所使用的智能结构可在多种系统配置下运行。PI数据服务器提供信息集中采集和系统的维护。PI客户可处理手中所有的最大数量的信息。这些客户端应用程序包括PI-ProcessBook和PI-Datalink，是在用户熟悉的Microsoft Windows环境下运行。在全厂或全公司可使用一个或多个PI数据库服务器。数据库服务器小的可以是一千点，大的可达到数十万点。每个PI客户端都可同时与一个或多个实时数据库服务器相联，并可读/写几乎任何实时设备或数据库。PI通常用来在两个不同厂商的产品之间传送信息。这种灵活的，功能强大的结构为信息系统结构设计的优化提供了自由度。PI可支持的用户个数没有限制。只要安装PI服务器的机器性能以及网络性能允许，客户端用户数也只有许可证的限制。在PI上使用的大多数应用程序都是客户端应用程序产品，这些应用程序所需的系统资源比终端对话或X-Windows使用的带宽还少。

PI的设计原理

● 为操作或生产获取所有相关数据

由于采集了所有的工艺数据，PI可以生成工厂过去和操作情况的画面。如：产品质量工程师可能要分析影响一批产品的工艺数据，维护工程师可能要看特定设备的长期数据，并查看在运行中有什么问题。工艺工程师经常注意单个工艺单元短期信息。PI统一的数据仓库可让用户以不同的视角访问相同的信息。

● 在线存贮长期数据

在使用的PI，大多数保存了多年的工艺数据。在线数据即是用户或应用程序所要求的秒级数据。保存多年的工艺数据，使用户可提取工艺的季节变化数据、分析设备运行时间，查看产品或物料的生产周期。PI的应用工具还可在离线介质上创建永久的数据备份。通常情况下，用户访问的有效数据是在硬盘上。

● 以数据原型存贮

OSIsoft公司认为，数据采集和存贮应保持原有的时间间隔、精度，而不考虑将来怎么用。过去，许多公司用大量的归纳数据来减少数据存贮的空间。这样做有两个原因，第一，减少存贮所需空间，第二，存贮的数据与某一批产品相关。OSIsoft公司的PI系统存贮了工艺和事件的所有信息，例如，一个工艺量变化很快，这点的数据需要以小的时间间隔来存贮，PI采用的压缩技术可以存贮数千点的数据，而不需要大量的磁盘空间。“旋转门”压缩技术由OSIsoft公司开发，保证了从PI的历史数据库中取出的数据满足该点所要求的精度。

● 数据只存贮一次

数据只存贮一次，公司中所有的人或应用程序，可以访问相同数据而用于不同目的。PI以数据的基本形式存贮。系统可对数据进行任何格式的计算。根据用户或应用程序的要求，也可进行数据的归纳处理。

PI的优势

PI成功推出的一个主要特点是因为它具备一个商品化软件生产所有的特性。OSIsoft公司是一个软件产品公司，它推向市场的新产品是与客户紧密联系的。由于PI不提供特殊的程序开发服务，OSIsoft公司的产品必须使客户易于安装、维护和使用。客户对PI的维护量实际上比其它系统要少得多。客户有时要求扩充PI以满足特殊的要求。OSIsoft公司开发了相应集成器，提供很好的集成服务，并可在PI的上端开发应用以满足这些用户的要求。

PI的性能

OSIsoft公司不仅在软件功能上而且在软件的性能上下了大量功夫。软件的性能包括软件的可靠性、用户或应用程序所要求的执行速度两个方面。PI的速度非常快，比所有信息系统都快。

PI的分布式结构

PI采用分布式结构，可采集任何数量PI网络节点上的数据，PI网络不仅提供远程数据采集，同时也提供了当PI主节点失效时数据项的队列管理。大多数接口也支持PI网络节点间的容错，就是说当有故障时，仍然可以继续采集PI网络节点或接口设备的数据。不仅有分布式数据采集，而且一些客户已经选择了分布式数据存贮。客户端模块（PI-PC Datalink，PI-ProcessBook，PI-API，PI-ODBC）都可与任何数量的PI服务器通信。

这就为我们的客户提供了与其他系统中数据进行比较的可能。例如：你可能想比较厂内两个装置甚至不同的两个装置的操作数据。对这种从不同PI服务器来的不同时间段的数据，可进行管理。

先进的服务器技术

PI2.0X和早期的版本是在DEC VAX机VMS操作系统下开发的。PI2.0X软件是用DEC代码管理软件的C语言写成。PI3.0在HP的代码管理系统中用C写成，保证PI源代码的单一性。PI3.0具有编译的灵活性，可支持多种操作系统，包括微软Windows NT，Sun-Solaris，HP-UX，IBM-AIX。客户在选择PI主节点服务器时可在Compaq，HP，SUN，IBM，DEC和其他服务器中选择最好的机器。

数据库技术

PI系统是一套商品化的实时数据库软件，主要用于存贮和获取时间序列的实时数据。有理由相信，PI系统具有最强的装置历史数据应用功能。PI数据库的所谓“字段”，在大多数情况是代表了现场实际中的“工位号”，用户可以将任意“工位号”加到PI历史数据库中。这些字段用来修改、维护数据库的信息。PI工位号数据库为用户提供了六种用户可定义的字段，这样就能保证每一套PI系统都可根据用户的需要完成他们自己的应用，同时PI系统的固定结构也能保证软件维护的统一性。大多数用户还在使用关系型数据库技术来实施广泛的数据应用工作。PI系统的用户完全可以汲取PI数据库和关系型数据库两者技术的长处，而不必牺牲各自的特点。OSI Software在PI服务器上支持微软公司的“开放数据库连接标准”，并形成PI-ProcessBook模块。PI产品使用该项技术后，使用户可以享受两种技术的结合。

支持微软的体系结构

● 基于窗口（Windows）的开发

OSIsoft公司花了大力气于PI系统用户端，使之完全兼容Windows98体系结构。以及OLE2（服务器和数据存贮器）和OLE技术。PI系统也同样支持微软新的基于目标的文件结构技术。PI-ProcessBook和PI-Datalink模块完全与Windows98兼容，这是在微软推出Windows98之后作出的非常迅速的行动。OSIsoft可以编译32位的PI-ProcessBook版本，使之完全兼容于Windows98。OSIsoft公司在销售基于Windows的PI-Datalink和PI-ProcessBook等模块方面成绩显著。1993年3月推出的PI-Datalink产品到目前为止已安装了几万套，而1994年4月推出的PI- ProcessBook产品（它是PI系统主要的用户界面），已经有数万套在使用之中。

● OLE目标链接和嵌入

微软的目标链接和嵌入第2.0版本（OLE2.0）提供了程序和程序中的目标相互交互的结构。PI-ProcessBook完全支持OLE2，其中包括两个功能。第一是数据存贮器的功能：允许用户从其它应用中将“目标”嵌入、链接进入ProcessBook；第二是服务器的功能：允许ProcessBook入口被服务或嵌入到其它应用中。

● ODBC开放数据连接

开放数据连接（ODBC）是微软SQL存取组执行的层面接口标准。关系型数据库供应商遵循该标准以保证任何标准的ODBC用户应用都可以存取其数据。OSIsoft公司也遵循ODBC标准并在其产品中应用。由于OSIsoft公司的用户数据应用和数据压缩等方面的需要，PI历史数据库不是基于关系型数据库结构的。但是PI ODBC服务器使得PI数据在应用和用户感受方面就象是PI数据是存贮在关系型数据库的表中一样。用这种方式，PI系统数据库被设计成可以非常方便地与关系型数据库进行交互，而不必将PI或关系型数据库的数据先复制到某一区域，然后再从这区域由另一个数据库来存取。简而言之，OSIsoft公司引入了”外部接口“功能，可在基于Windows的PI-ProcessBook这一用户端使用。这一特征允许用户从PI系统这一端，去观察与ODBC兼容的任意一个数据库中的数据。由于支持ODBC标准，PI系统就不必要为了提供集成查询能力而扩展或修改其“表”的功能。建议如果用户需要增加信息获取量，可以在用户所选的关系型数据库中自选设计新的“表”。这样许多现代的报告生成和查询工具就可以跨数据库地查询与结合。简单地说，PI- ProcessBook可以从外部关系型数据库获取数据，同时在PI数据库中将该数据显示、使用。这些查询也可以是PI和外部数据库相互交互进行的。

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