電廠(chǎng)sis開(kāi)發(fā)與集成策略

1、電廠(chǎng)sis開(kāi)發(fā)與集成策略高鳴燕（新華控制工程有限公司）摘要針對(duì)電廠(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓廣，提岀了電廠(chǎng)sis發(fā)展架構(gòu)問(wèn)題，旨在保證電廠(chǎng)廠(chǎng) 級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)的階段性建設(shè)與發(fā)展能在電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)總體發(fā)展架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)成本功 效與技術(shù)的較好匹配，并能持續(xù)向最終電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)集成系統(tǒng)逼近。關(guān)鍵詞電廠(chǎng)sis電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與集成1電廠(chǎng)sis和電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)明確電廠(chǎng)sis（s叩ervisory information system）在已存自動(dòng)化系統(tǒng)及今后電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)的位置 對(duì)于指導(dǎo)制定sis的開(kāi)發(fā)策略很有必要。本文將電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)定義為電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)或電廠(chǎng)集團(tuán)（一組 電廠(chǎng)的實(shí)體）自動(dòng)化與信息管理系統(tǒng)的

2、一體化系統(tǒng)。電廠(chǎng)廠(chǎng)級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)作為兩個(gè)圖1電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)與信息流s次不同的功能目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式不斷向深層次及更大集成度發(fā)展，以更為有效地支撐電廠(chǎng)對(duì)靠/經(jīng)濟(jì) 的運(yùn)作。一個(gè)電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與信息流層次如圖1所示，由基礎(chǔ)控制層到一體化管理層共分四 層。每層是一個(gè)環(huán)形各系統(tǒng)的集合體。環(huán)形各系統(tǒng)一般為獨(dú)立功能系統(tǒng)或獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。信息層體現(xiàn)自 內(nèi)環(huán)向外環(huán)逐次支撐的關(guān)系，并構(gòu)成其上一層某系統(tǒng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。電廠(chǎng)sis位于電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)的第 二層,其下一層次節(jié)點(diǎn)包括各機(jī)組dcs及plc總線(xiàn)/網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)。從近年來(lái)電廠(chǎng)自動(dòng)化與倍息化發(fā)展進(jìn)程看，大多涉及的仍是上述四層體系的內(nèi)兩層，且重點(diǎn)位 于控制層（各

3、爐機(jī)電單元級(jí)dcs等）。電廠(chǎng)自動(dòng)化與佶息化總體系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃目前仍局限于較 低層次，較多的是以mis為電廠(chǎng)的核心系統(tǒng)。對(duì)此應(yīng)提及的一個(gè)概念是，sis與mis并不具有層次上 的高低，兩者都屬倍息管理范疇，前者強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)倍息，而后者強(qiáng)調(diào)綜合靜態(tài)管理倍息。 兩系統(tǒng)在保證安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互連與倍息共享。如何從海量的數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地提取用于電廠(chǎng)企業(yè)科學(xué)決策的信息是一項(xiàng)有別于已建立的mis 等系統(tǒng)不同的重要考慮因素。此類(lèi)系統(tǒng)亦稱(chēng)之為業(yè)務(wù)智能化系統(tǒng)或輔助決策支持系統(tǒng)。它應(yīng)位于更 上的層次。如基于運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)診斷技術(shù)電廠(chǎng)設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)，以及隨電力市場(chǎng)建立應(yīng)運(yùn)而生的 發(fā)電報(bào)價(jià)輔助決策系統(tǒng)

4、、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行決策等系統(tǒng)均在此集合體中。將各信息孤島相互匯集形成電廠(chǎng)企 業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)，已成為電廠(chǎng)倍息化建設(shè)的方向u，2。企業(yè)網(wǎng)一體化管理層定位于全電廠(chǎng)與電廠(chǎng)集團(tuán)的具有全局性的、用于輔助決策與共享的數(shù)據(jù)痄/ 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，并體現(xiàn)其主機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的高可靠性、高可用性，及高的數(shù)據(jù)一致性的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，位于屮間層次的sis起著承上啟下的作用，其開(kāi)發(fā)與集成對(duì)下一階段電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)系統(tǒng) 建設(shè)十分關(guān)鍵。sis信息流層次及電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)的總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)必須體現(xiàn)基于倍息屬性的分層體 系，基于應(yīng)用屬性的分級(jí)體系，以及基于網(wǎng)絡(luò)互連屬性的網(wǎng)絡(luò)互連分布體系。2電廠(chǎng)sis開(kāi)發(fā)策略2.1綜合開(kāi)發(fā)策略鑒于目前sis尚無(wú)正

5、式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)頒布，故在參考國(guó)家電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院專(zhuān)家意見(jiàn)和初步應(yīng)用的基 礎(chǔ)上，可以實(shí)施如下sis開(kāi)發(fā)與糶成策略：.強(qiáng)調(diào)sis的集成能力（如平臺(tái)建設(shè)及開(kāi)放性支持等）.搜集已布工程項(xiàng)目的技術(shù)文件 .基于正在實(shí)施的項(xiàng)目需求.明確sis層面的基本應(yīng)用功能（生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視、機(jī)組間負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析及優(yōu) 化運(yùn)行、廠(chǎng)級(jí)性能計(jì)算）與可預(yù)計(jì)的拓展應(yīng)用功能.制定按需求及系統(tǒng)成本綜合考慮的階段性目標(biāo) .采取基于項(xiàng)0的研發(fā)與工程相結(jié)合的運(yùn)作模式。2.2技術(shù)開(kāi)發(fā)策略.明確sis在電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)全局層次與信息流程的位置，確定sis的總體系統(tǒng)框架規(guī)模，例如：-對(duì)下層各爐機(jī)電dcs的數(shù)據(jù)流入定義 -對(duì)下層輔助車(chē)間系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流

6、入定義 -對(duì)下層汽機(jī)故障診斷的數(shù)據(jù)流入定義 -對(duì)平層m1s的數(shù)據(jù)流出定義 -對(duì)下層各機(jī)組性能計(jì)算的數(shù)據(jù)流入定義 -對(duì)上層決策支持系統(tǒng)的流入/流出定義-其它流入/流出定義.構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)基本型的分層、分級(jí)、分布體系的sis總體架構(gòu)，隨應(yīng)用逐步實(shí)施各子系統(tǒng)的應(yīng) 用功能。.分布控制與集屮管理是廠(chǎng)級(jí)sis設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。分布的概念不僅僅是網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)/系統(tǒng)物理上 的分布，重要的是功能的分布實(shí)現(xiàn)，任務(wù)的分布運(yùn)行，數(shù)據(jù)的相對(duì)集中管理。即核心在于基于具體應(yīng)用 的分布與集中的統(tǒng)一規(guī)劃，這是客戶(hù)/服務(wù)器模式的基礎(chǔ)，客戶(hù)/服務(wù)器模式本身就是相對(duì)的概念。從 系統(tǒng)總體布局角度看，上述定義的電廠(chǎng)四層系統(tǒng)屮，每一層都有自己的數(shù)

7、據(jù)及網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器或服 務(wù)器系統(tǒng)，該層服務(wù)器又是其上層或下層系統(tǒng)的客戶(hù)節(jié)點(diǎn)。從數(shù)據(jù)管理角度看，每層都有各自管理 的共享數(shù)據(jù)，即屬哪一層共享的數(shù)據(jù)均在該層集中管珂，否則移到其上層或k層去管理。從系統(tǒng)數(shù) 據(jù)一致性及系統(tǒng)安全性考慮更為如此。從應(yīng)用功能角度看亦為如此，不能將”一體化”狹義化，即一 體化系統(tǒng)建設(shè)并不是將所有應(yīng)用都堆積到一個(gè)節(jié)點(diǎn)或一個(gè)網(wǎng)段。例如，廠(chǎng)級(jí)性能計(jì)算應(yīng)建立在機(jī) 組分布性能計(jì)箅基礎(chǔ)之上，利用各機(jī)組性能計(jì)箅結(jié)果完成廠(chǎng)級(jí)性能計(jì)箅，并將此結(jié)果用于經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 分析。當(dāng)然，如果在無(wú)各機(jī)組層性能計(jì)算子系統(tǒng)的架構(gòu)屮，亦只有采用sis層面的集屮計(jì)算與分析。 總之，不加分析地去定義及拓展sis的“海量”

8、概念，只會(huì)對(duì)sis的系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用發(fā)展造成潛在 的影響。3電廠(chǎng)sis的平臺(tái)建設(shè)基于上述sis在電廠(chǎng)企業(yè)網(wǎng)位置定義，必須從一開(kāi)始就應(yīng)將一個(gè)全方位開(kāi)放系統(tǒng)定位于sis的 建沒(méi)目標(biāo)，從而以更大開(kāi)放度地支持系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用。傳統(tǒng)基于功能沒(méi)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)的有限的開(kāi) 放度約束了系統(tǒng)的持續(xù)拓展。問(wèn)題的本質(zhì)是這類(lèi)系統(tǒng)無(wú)體現(xiàn)開(kāi)放性的平臺(tái)建設(shè)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)不清 晰導(dǎo)致了系統(tǒng)的不可擴(kuò)性3。系統(tǒng)底層的開(kāi)放性?xún)H是其巾一部分，更應(yīng)注重中層及上層的開(kāi)放性，特別強(qiáng)調(diào)以中層開(kāi)放驅(qū)動(dòng) 上層應(yīng)用級(jí)與用戶(hù)級(jí)開(kāi)放，從而以更大開(kāi)放的綜合自由度滿(mǎn)足電廠(chǎng)自動(dòng)化與信息化不斷拓廣的應(yīng)用 需求及企業(yè)網(wǎng)的建沒(méi)。對(duì)于sis系統(tǒng)，真正的丌放性體現(xiàn)在該系

9、統(tǒng)的最上層，即應(yīng)用層/用戶(hù)層。通 過(guò)應(yīng)用層的可視化交互界面(gui)定義自己的齊類(lèi)應(yīng)用，包括電廠(chǎng)齊系統(tǒng)的互連通信則是最為理 想的。然時(shí)應(yīng)用層開(kāi)放并不是空中樓閣，它必須要有位于其下的建設(shè)支撐，之所以稱(chēng)為建設(shè)支撐是 要體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的層次化概念，這就是平臺(tái)建沒(méi)的內(nèi)涵。平臺(tái)總體沒(méi)計(jì)為分層支撐模式，為使平臺(tái)持續(xù)可擴(kuò)，及具有清晰的可用性及可復(fù)用性，將其分 為三個(gè)包界關(guān)系：組層-子乎臺(tái)(subplatform)、子層(layer),以及塊層-組件/構(gòu)件(component)。 毎層相對(duì)獨(dú)立，無(wú)嚴(yán)格的依附關(guān)系，且均為積木模塊化的組件/構(gòu)件單元構(gòu)成。上層任一單元均體現(xiàn) 與相對(duì)下面層l:n的支撐關(guān)系。系統(tǒng)平臺(tái)必須

10、從過(guò)去的單一系統(tǒng)或單一網(wǎng)絡(luò)的概念提升到跨越網(wǎng)絡(luò) 透明訪(fǎng)問(wèn)異構(gòu)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算的高度。uj'視化交互子平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信子平臺(tái)構(gòu)件n-1 構(gòu)件n構(gòu)件nn-1構(gòu)件nn支持與映射數(shù)據(jù)管理子平臺(tái)構(gòu)件11構(gòu)件12構(gòu)件nl構(gòu)件n2圖2電廠(chǎng)sis平臺(tái)層次結(jié)構(gòu)圖1屮最上層為面向s1s各應(yīng)用而生成的應(yīng)用子系統(tǒng)。該層實(shí)質(zhì)包含三個(gè)子層：應(yīng)用對(duì)象層、 應(yīng)用層和用戶(hù)層。中間為三個(gè)子平臺(tái)層，以及支持子平臺(tái)建沒(méi)的構(gòu)件層。構(gòu)件層亦可稱(chēng)為中間件層， 由n*n階矩陣形式的各構(gòu)件組成。構(gòu)件層與子平臺(tái)層之間可形成具有特定意義的構(gòu)件庫(kù)（圖中未標(biāo) 出）。圖屮央處的雙箭頭即代表構(gòu)件對(duì)子平臺(tái)層的支持關(guān)系，又代表構(gòu)件和子平臺(tái)層對(duì)硬件平臺(tái)的

11、 的支持與映射關(guān)系；圖右方處的雙箭頭即代表硬件平臺(tái)、構(gòu)件及子平臺(tái)層對(duì)齊應(yīng)用系統(tǒng)的支持關(guān)系, 又代表應(yīng)用層對(duì)硬件平臺(tái)的的支持與映射關(guān)系。數(shù)據(jù)管理子平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)以支持電廠(chǎng)s1s的高可靠性、高集成性和高性能運(yùn)行為準(zhǔn)則。髙可靠性 是基本要素；高集成性體現(xiàn)電廠(chǎng)sis不同分布系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（實(shí)時(shí)與歷史庫(kù)）的互連共享；高性 能則要體現(xiàn)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)、存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)觸發(fā)的高效平。為此，該平臺(tái)及其構(gòu)件的生成工具必須具備開(kāi)放 性、成熟性，平臺(tái)®于構(gòu)件的層次盡可能少。建立在兩個(gè)層面上，一是基于任務(wù)的流程管理，二是基于對(duì)象的單元管理。兩者的更高層次的 組合形成可視化交互子平臺(tái)。此舉體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮倪壿嬇c過(guò)程一體化軟件工

12、程，即過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是 對(duì)s1s的可視化方式的具體映射。網(wǎng)絡(luò)通信子平臺(tái)建沒(méi)之目的在于形成網(wǎng)絡(luò)級(jí)中性服務(wù)平臺(tái)，服務(wù)于主動(dòng)發(fā)出及客戶(hù)請(qǐng)求的中性 數(shù)據(jù)，而無(wú)須考慮數(shù)據(jù)的應(yīng)用。構(gòu)件化是廣義的概念，它包括oem的核心應(yīng)用構(gòu)件及開(kāi)發(fā)工具構(gòu)件，基于這些符合國(guó)際及工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放核心構(gòu)件來(lái)實(shí)施自己的平臺(tái)構(gòu)件/構(gòu)件組件建沒(méi)是保證平臺(tái)開(kāi)放性、可持續(xù)拓展的關(guān)鍵。電廠(chǎng)s1s的開(kāi)放性不是絕對(duì)的。開(kāi)放性是由開(kāi)放度體現(xiàn)的。因此實(shí)現(xiàn)一個(gè)電廠(chǎng)s1s的開(kāi)放性是 一個(gè)長(zhǎng)期的實(shí)施任務(wù)。電廠(chǎng)sis平臺(tái)為應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)，必須要有一個(gè)開(kāi)放14/健壯性/可拓性的 建設(shè)目標(biāo)。4結(jié)語(yǔ)電廠(chǎng)sis建設(shè)的基本模式應(yīng)先定義并構(gòu)建一個(gè)基本型的分層、分級(jí)、分布體系的總體架構(gòu)，再隨應(yīng)用逐步實(shí)施各系統(tǒng)的應(yīng)用功能。為保證sis建設(shè)隨應(yīng)用拓展的匹配性，必須重視系統(tǒng)的開(kāi)放平臺(tái) 建設(shè)。重要的是,sis與mis