发电集团公司生产实时信息系统网络的规划和建设
详细内容
发电集团公司生产实时信息系统
网络的规划和建设
胡文斌
(广东省粤电资产经营有限公司，广东 广州 510008)
摘 要：发电集团公司生产实时信息系统(SIS)是管理信息系统的重要组成部分。为此，介绍了集团公司建设SIS网络的方案和技术难点。建设SIS网络的关键在于：统一规划，分步实施，使集团公司及其属下发电厂的SIS形成统一的整体，便于统一调度管理和综合利用生产实时信息。
关键词：生产实时信息系统；网络；接口；实时数据
发电集团公司管辖的发电厂，数量众多，地域分布广。为了发挥集团优势，就需要实现专业化集中管理，以提高企业资源配置能力，提升企业的生产力与核心竞争力。应用现代信息技术，建设覆盖集团公司所有电厂的信息管理系统是实现有效管理的重要手段。
生产实时信息系统(supervisory information system, SIS)是管理信息系统的重要组成部分，为集团公司提供及时的生产信息，以便协调各厂生产，实现高效调度。
集团公司的生产信息系统主要包括两个重要部分：一部分是建设在基层发电厂的厂级生产信息管理系统；另一部分是满足集团公司综合管理的集团级生产管理信息系统。厂级生产信息系统为集团级生产信息系统的提供基础数据。SIS网络结构如图1所示。
1总体方案
1.1发电厂生产实时信息系统
发电厂生产信息系统是应用于生产控制、运行管理、检修管理的综合管理信息系统。它包括两个应用层次：一是厂级监控信息系统，二是在厂级MIS网上基于实时信息的应用。为了方便，在本文中将两部分统称为SIS。
根据SIS的概念，SIS可以包括很多功能，例如：生产过程监视，数据统计和分析，全厂调度和机组负荷优化分配，厂级及机组级性能计算和分析，设备状态检测以及故障诊断和维修指导，机组寿命管理，远程监视及技术服务功能，等等。基于SIS的应用功能应是逐步开发的，是一个长期的过程，将生产实时信息系统建设成一个开放的实时数据平台，留有规范、标准的数据接口，尤为重要。
发电厂生产实时信息平台以发电厂监控系统(分散控制系统以及其他监控系统)的实时数据为数据源，采用计算机技术和网络技术，以厂内局域网(LAN)和内联网(intra)为基础，使用先进实时数据库管理软件进行开发、设计。它为基于实时数据的其它控制、生产管理模块提供数据、软件、硬件等开发环境。
为了保证网络安全和保证实时度，发电厂SIS网络是构建在专用的网络上，与厂内的管理信息系统(MIS)光纤网及集团公司的intra相连，实现数据共享。
1.2实时信息平台与数据源的接口
1.2.1数据采集
分散控制系统(DCS)是电厂的重要运行监控设备，是SIS的重要数据源。DCS的实时数据在封闭的专用实时网络上传输，使用专用的网络协议。新型的DCS都提供了与外部连接的网络接口，DCS上的生产数据能很方便接入SIS实时数据库。但对于早期投产的DCS就需要另行开发，如西屋公司的WDPFⅠ系统、贝利公司的INFI-90系统。
1.2.2WDPFⅠ系统的接口技术
WDPFⅠ系统依靠专用的网络接口，在WDPF数据高速公路和PCH站之间建立高速、双端口共享内存接口，使数据可以在WDPF高速数据公路和PCH站之间进行双向传输。PCH站是一台基于OS/2操作系统的个人计算机，改变设置，使它支持双网卡，作为实时数据接口工作站。
为了保证WDPF系统的安全性，不应该允许外部网络(MIS)访问内部网络(WDPF系统)。因此，WDPF系统的工作站不将网关服务器的地址写入本地的网关配置文件中，作为网关的机器也不允许IP转发。
1.2.3INFI90接口
使用ICI接口卡作为INFI环或厂环上的一个节点，在该PC工作站依据INFI 90标签数据库建立一个动态数据库，然后采用例外报告技术的方法动态刷新这个数据库，同时将被刷新的数据写到一数据文件。实时网络服务器上的I/O驱动程序读取该数据文件，将得到的数据放入I/O驱动程序对映表中并定期刷新数据。
1.3实时数据库和应用软件开发平台
为了建立一个开放式的生产实时信息平台，应在计算机平台和实时应用系统之间采用“中件”，使生产实时信息系统与计算机平台之间的无关性大大增强。在计算机产品飞速发展并快速更新换代的今天，这一点对于保证系统有更长生存周期，并能随着计算机平台的更新换代而同步发展有着至关重要的意义。
用于生产实时信息平台的“中件”必须满足以下技术条件：
a) 网络管理。具有强大的网络管理功能，支持在大型多层次网络中实时数据的管理功能。
b) 分布式。具有强有力的网络支持，能够以分布计算环境方式运行。
c) 多平台支持。具有在多种计算机平台上运行的多种版本，且不同版本有一致的应用层界面和网络层界面，以便实现网络中多种平台共同运行。
d) 模块化。软件可以按模块组合，并能做到模块级的升级和更新版本。
Ifix是Intellution公司的产品，运行在Windows NT平台，支持分布式客户-服务器结构，具有极高的灵活性。Ifix的组件可提供丰富的组件方便地管理实时数据，如：iHistorian内置了实时数据库PI引擎，可高效高速地完成长时间的实时历史数据处理任务，其分离的PI历史数据服务器具有备份功能，保证了历史数据的可靠存储；iWebServer具备将实时数据以Web方式向外发布，客户利用标准浏览器就可便捷地取得实时数据。
Ifix提供与企业Oracle数据库的接口，可很方便地将实时数据与管理系统融合。
1.4网络结构
1.4.1实时数据网
实时数据网连接了Fix实时数据库、DCS接口工作站和其它的实现实时运算功能的机器。DCS接口工作站把从机组DCS上采集到的数据通过实时数据网连接到Fix实时数据库服务器。机组优化运行、机组寿命管理、机组负荷自动分配等系统通过该网络读取实时数据。实时数据网属于生产设备，与电厂的MIS网不能直接连接，必须有可靠、安全的隔离措施。
1.4.2厂级MIS网
厂级MIS网是连接厂内各用户的计算机通信网，也是用户访问iWeb服务器的通道。用户所需的管理、报表以及计划的数据是存放在MIS网的Oracle服务器上，通过MIS网访问。
1.4.3集团公司intra
集团公司使用数字微波、光纤、卫星、电信公网等通信连接方式，建立连接各电厂的intra网。分布在各地的Ifix服务器依赖intra连接在一起。
1.4.4集团公司MIS网
集团公司MIS网上的Ifix服务器将各厂的实时信息汇总成综合数据库。在此基础上，开发集团公司的管理应用功能。
2主要应用技术
2.1接口技术
将封闭运行的DCS中的数据读取之后，转换成通用数据格式，并传输到外部数据网，需用到接口技术。接口技术安全性要求较高，对具体的DCS系统应采取相应的技术措施。在DCS原厂商没有提供接口方案的情况下，开发接口有很高的技术要求，要满足以下三点：
a) 不影响DCS的所有功能、性能和安全稳定性。
b) 应具有采集的数据点能包含DCS所有点的能力。
c) 具有最低刷新周期不大于5 s的实时度。
2.2实时数据库技术
选择实时数据库而非通常的关系型数据库(如Oracle)，主要是因为关系型数据库处理实时数据时会在很短时间内生成巨大的数据量，现有的存储设备无法满足要求，且运算速度缓慢。实时数据库采用实时数据压缩存储优化技术，几吉字节的容量即可满足10 000采集点在2年时间的数据存储要求，且检索和运算速度很快。实时数据库通过ODBC，建立MIS中的Oracle等关系数据库的实时开放式互联接口。在此基础上，可实现：
a) 向一个或几个关系数据库写入实时数据。
b) 读关系数据库中的数据，并把这些数据写到该系统的实时数据库中。
c) 如果与关系数据库的连接丢失，SQL命令和数据就自动被备份，连接重新建立时，SQL命令和数据按照备份的顺序执行。
2.3Inter技术
通过在生产实时信息系统中建立一个实时Web网站，使得可利用任何支持Java的Inter浏览器(如Inter Explorer等)，实时监视生产过程。Web Server为生产过程图形提供只读权限，授权用户只能浏览实时系统的信息，而无权修改过程图形。在集团公司及厂区内的各微机上，通过浏览器可观察生产过程，浏览生产实时数据和主要参数实时趋势曲线，查看生产流程工况图、实时参数表、实时报警、历史报警、事件记录等。以这种 “瘦客户端” 实现的服务器-浏览器监控方式，可大大降低系统建立与维护的成本，减轻维护人员的工作量。
3结束语
集团公司的SIS是分层次应用的系统，发电厂和集团公司的应用需求是不一致的。详细地进行需求分析和确定分步实施的建设原则，尤为重要。SIS是公司管理信息系统的一部分，它还应与经营决策、计划调度、质量管理、生产监控、优化控制等功能结合起来，促进企业的信息化和现代化。
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