科遠(yuǎn)火電廠管控體化解決方案

1、科遠(yuǎn)火電廠管控一體化解決方案1科遠(yuǎn)火電廠管控一體化解決方案曹瑞峰摘要：本文分析了口前國內(nèi)火電廠信息化建設(shè)的需求，介紹了科遠(yuǎn)公司的數(shù)化產(chǎn)品鏈，闡述了科遠(yuǎn)火電廠管控一體化解決方案的范圍和特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：管控一體化；DCS： SIS； 仿真； MIS 1 概述隨著我國電力體制改革的深化，電力企業(yè)集團(tuán)的成立，廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)機(jī)制的到位，電力企業(yè)也同樣面臨著“同網(wǎng)、 同質(zhì)、 同價(jià)”的市場競爭環(huán)境， 電 力市場作為電力行業(yè)供電側(cè)的基石，將要面對的是：如何提高自己內(nèi)部的管理水平，加強(qiáng)計(jì)劃、經(jīng)營、生產(chǎn)、財(cái)務(wù)等各個(gè)專業(yè)的管理，使之真正做到“精細(xì)”管 理，提高對市場運(yùn)作所要求的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確度，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)

2、成本和管理成本，為電廠贏得最大的“利潤”，從而達(dá)到提高競爭力、提高自己生存能力的目的。發(fā)電廠是一種資產(chǎn)密集、技術(shù)密集、數(shù)據(jù)量大、產(chǎn)品即產(chǎn)即銷的特殊企業(yè)。如何管理好這種特殊性質(zhì)的企業(yè)，許多權(quán)威專家有以下共識：電廠要順利的完成每年度制訂的各項(xiàng)經(jīng)營生產(chǎn)任務(wù)，要追求最大的利潤LI 標(biāo)，需要按照各項(xiàng)計(jì)劃預(yù)算管理是龍頭、 安全生產(chǎn)和設(shè)備管理是基礎(chǔ)、財(cái)務(wù)資金管理是核心的思路來開展各項(xiàng)工作?？谇鞍l(fā)電廠的管理層要求進(jìn)一步從生產(chǎn)過程自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化中獲取投資效益，基建投資少，生產(chǎn)運(yùn)行效率高，故障損失少，運(yùn)行、檢修等管理費(fèi)用低，上網(wǎng)電量盡可能多，上網(wǎng)電價(jià)盡可能高等，這一切需要借助于大量及時(shí)準(zhǔn)確的信息作為決策的依據(jù)

3、。但如何確定信息化建設(shè)的側(cè)重點(diǎn)和業(yè)務(wù)覆蓋面？已經(jīng)成為人們?yōu)橹伎嫉闹匾獑栴}，也是科遠(yuǎn)火電廠信息化產(chǎn)品開發(fā)實(shí)施中必須分析清楚的關(guān)鍵問題。2 電廠的數(shù)據(jù)信息和科遠(yuǎn)的產(chǎn)品 TOC o 1-5 h z 電廠要完成每年制訂的計(jì)劃利潤，就要保證整個(gè)生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行，因此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也都是與整個(gè)運(yùn)行過程密切相關(guān)的。電廠數(shù)據(jù)根據(jù)其采集手段的不同大體上可分為三大類：過程控制級數(shù)據(jù)，廠級監(jiān)控層數(shù)據(jù)，管理信息層數(shù)據(jù)。過程控制級數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是發(fā)電廠機(jī)組（車間）級的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采集方式取決于各廠所建立的控制系統(tǒng)，通常為自動(dòng)采集，因此具有數(shù)據(jù)真實(shí)、采集量大、采樣頻高等特點(diǎn)。此類數(shù)據(jù)在國內(nèi)打前還只是用來指導(dǎo)現(xiàn)場的生產(chǎn)，還沒

4、有進(jìn)一步通過細(xì)致的分析用來為管理者輔助決策作參考。廠級監(jiān)控層數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是電廠級的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，比過程控制級數(shù)據(jù)的范圉要大。采集方式也為自動(dòng)采集，同樣具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)、數(shù)據(jù)M大、數(shù)據(jù)刷新頻率高等特點(diǎn)?？谇耙呀?jīng)建立SIS系統(tǒng)的電廠大部分只是用于數(shù)據(jù)采集和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在電廠的生產(chǎn)管理優(yōu)化，和經(jīng)營管理如發(fā)電成本分析、競價(jià)上網(wǎng)的報(bào)價(jià)參考等方面還未予利用。管理信息層數(shù)據(jù)。這是電廠級的管理數(shù)據(jù)，采集手段還主要依賴于人工錄入, 而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的組織乂與電廠管理的深度和細(xì)度密切相關(guān)，因此其準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)量 大小、更新頻率在不同電廠之間存在著差異。山于種種原因，口前管理信息層數(shù)據(jù)與廠級監(jiān)控層和過程控制級數(shù)據(jù)基本上是完

5、全割裂開的, 這種情況對信息化產(chǎn)品的應(yīng)用效率影響很大。以上三層數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個(gè)數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)架構(gòu)，每一層數(shù)據(jù)都有相應(yīng)的管理工具和信息化產(chǎn)品來完成數(shù)據(jù)管理和挖掘。科遠(yuǎn)公司是一家具有深厚熱工自動(dòng)化技術(shù)背景的企業(yè)。從熱工自動(dòng)化儀表、熱工成套、輔機(jī)程控到分散控制系統(tǒng)，科遠(yuǎn)是國內(nèi)為數(shù)不多的能夠提供熱工自動(dòng)化完整解決方案的公司。在長期的自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試過程中，科遠(yuǎn)公司積累了大量的第一手資料，深化了對電廠信息化的認(rèn)識，并積極參與了電廠信息化的建設(shè)。通過多年的努力，科遠(yuǎn)公司形成了一套完整的管控產(chǎn)品鏈，包括 DCS、SIS、仿真系統(tǒng)和 MIS。3 科遠(yuǎn)信息化產(chǎn)品的管控一體化特性擁有覆蓋了整個(gè)電廠三層數(shù)

6、據(jù)（過程控制級、廠級監(jiān)控制層、管理信息層）的 信息化產(chǎn)品鏈，是科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的基礎(chǔ)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是全部。當(dāng)然如果沒有基礎(chǔ)信息化產(chǎn)品的支撐，科遠(yuǎn)管控一體化完整解決方案也無從談起。從 2000 年開始，在SIS、仿真和MIS產(chǎn)品開發(fā)完成之后，經(jīng)過了長時(shí)間的工程實(shí)踐， 科遠(yuǎn)的SIS、仿真和 MIS 產(chǎn)品才逐步走向了成熟。在工程實(shí)踐中，我們體會(huì)到火電廠對于信息化產(chǎn)品的核心要求，是在于管理流程和生產(chǎn)過程的優(yōu)化，而這樣一些優(yōu)化的要求，無論是SIS、仿真還是MIS都只是提供了一個(gè)并不完整的手段。要解決問題，需要將多種信息化產(chǎn)品結(jié)合起來，這是我們將科遠(yuǎn)信息化產(chǎn)品鏈整合成科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的市場驅(qū)動(dòng)力。

7、 TOC o 1-5 h z 科遠(yuǎn)管控一體化解決方案是從電廠的生產(chǎn)和經(jīng)營LI 標(biāo)出發(fā)，為電廠的管理業(yè)務(wù)和運(yùn)轉(zhuǎn)流程提供信息化支撐的系統(tǒng)集合，它綜合了電廠的過程控制、廠級監(jiān)控、管理信息的數(shù)據(jù)，將人、財(cái)、物有機(jī)的組織成有序互動(dòng)的整體，以計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)、檢查和調(diào)整的廣義閉環(huán)思想使整個(gè)組織具有自優(yōu)化的能力，為實(shí)現(xiàn)組織LI 標(biāo)的最 大化服務(wù)。3. 1 、科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的數(shù)據(jù)和功能結(jié)構(gòu)科遠(yuǎn)管控一體化解決方案管理全廠的過程控制級數(shù)據(jù)，廠級監(jiān)控層數(shù)據(jù)和管理信息層數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)的來源和特性上，我們可以很清晰地將三層數(shù)據(jù)分解成四個(gè)產(chǎn)品范疇，控制系統(tǒng)（ DCS ） 、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（ SIS） 、仿真系統(tǒng)、管理信

8、息系統(tǒng)（ MIS） 。 DCS 完成的是生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，SIS 完成的是廠級實(shí)時(shí)管理和優(yōu)化，仿真完成的是人員培訓(xùn)和故障分析，MIS 完成的是管理業(yè)務(wù)的信息流轉(zhuǎn)和流程優(yōu)化。從功能上來分析，對于完成電廠生產(chǎn)和經(jīng)營目標(biāo)而言，DCS、SIS、仿真和MIS都只是一個(gè)模塊，而不是一個(gè)系統(tǒng)，因?yàn)樵诤芏嗲闆r下這些模塊只能為總體LI 標(biāo)的達(dá)成提供部份方法和數(shù)據(jù)上的支持，而不能提供一個(gè)面向問題的解決方案。常規(guī)的管控一體化的定義就是管理與控制的一體化，將生產(chǎn)現(xiàn)場的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與管理信息相融合，為企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)信息化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。但是我們認(rèn)為，僅僅有了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并不是完全意義上的管控一體化系統(tǒng)，管控一體化系統(tǒng)不僅要

9、求實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與管理信息的融合，而且要求管理優(yōu)化過程與控制優(yōu)化過程的融合。我們認(rèn)為，三層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)的信息化產(chǎn)品只是構(gòu)成了管控一體化系統(tǒng)的橫向架構(gòu)，為了發(fā)揮更大的作用，在橫向架構(gòu)的基礎(chǔ)上，我們還需要數(shù)據(jù)和功能融合的縱向架構(gòu)。在縱向架構(gòu)中，三層數(shù)據(jù)的互連是基礎(chǔ)功能，而以完成生產(chǎn)和經(jīng)營 U 標(biāo)為核心的管理流程和生產(chǎn)控制的優(yōu)化才是管控一體化系統(tǒng)縱向架構(gòu)的主干。因此，針對基建投資少，生產(chǎn)運(yùn)行效率高，故障損失少，運(yùn)行、檢修等管理費(fèi)用低，上網(wǎng)電量盡可能多，上網(wǎng)電價(jià)盡可能高等U 標(biāo)的管理流程和生產(chǎn)控制的優(yōu)化解決方案，就成了科遠(yuǎn)火電廠管控一體化解決方案的區(qū)別于一般信息化產(chǎn)品的主要特征。至于DCS、SIS、仿真和

10、MIS則是在解決這些問題過程中使用到的信息化模塊，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)安全和隔離技術(shù)、模型仿真技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、工作流技術(shù)、管理業(yè)務(wù)開發(fā)平臺(tái)等技術(shù)在管控一體化解決方案中則是這些信息化軟件產(chǎn)品的技術(shù)支撐。真正影響到管控一體化解決方案的總體結(jié)構(gòu)和布局的核心技術(shù)，是火電廠的生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理的業(yè)務(wù)知識和優(yōu)化技術(shù)。按照這樣的原則，我們將科遠(yuǎn)火電廠管控一體化系統(tǒng)從縱向上分解為四個(gè)方面。生產(chǎn)管理、資產(chǎn)管理、經(jīng)營管理、行政管理。生產(chǎn)管理以生產(chǎn)運(yùn)行效率高，故障損失少，運(yùn)行、檢修管理費(fèi)用低為LI 標(biāo)。 生產(chǎn)管理包括運(yùn)行管理、運(yùn)行優(yōu)化、運(yùn)行評價(jià)、安全管理、培訓(xùn)管理等功能，涵蓋了SIS、仿真機(jī)、MIS的生產(chǎn)相關(guān)功能的

11、范疇，將各個(gè)層面的數(shù)據(jù)和功能按生產(chǎn)管理的要求進(jìn)行匯總和連接，形成的一套綜合的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。資產(chǎn)管理是在資產(chǎn)密集型企業(yè)中，圍繞資產(chǎn)從設(shè)汁采購、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理到轉(zhuǎn)讓報(bào)廢的全生命周期，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)（ IT） 提高資產(chǎn)的運(yùn)行可靠性與使用價(jià)值，降低維護(hù)與維修成本，提升企業(yè)管理水平與人員素養(yǎng)，加強(qiáng)資產(chǎn)密集型企業(yè)核心競爭力的一套系統(tǒng)。資產(chǎn)管理包括MIS 中的設(shè)備管理、檢修管理、物資管理的功能，并與SIS 中的設(shè)備相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相連接，在LI 前的裝備技術(shù)條件下，能夠大大提高火電廠設(shè)備的利用價(jià)值。 TOC o 1-5 h z 經(jīng)營管理以綜合計(jì)劃管理為主線、以全面預(yù)算和成本管理為核心，提高實(shí)時(shí)成本訃算速度

12、，滿足商業(yè)化運(yùn)營管理需求。通過對實(shí)時(shí)生產(chǎn)成本的運(yùn)算，使得報(bào)價(jià)更加準(zhǔn)確和及時(shí)，以達(dá)到降低成本，提高收益的LI 的。經(jīng)營管理包括計(jì)劃管理、燃料管理、 成本管理等，并與生產(chǎn)管理中的運(yùn)行優(yōu)化和資產(chǎn)管理中的物資管理密切相關(guān)。行政管理主要是辦公自動(dòng)化層面的概念，通過有效的資源共享和信息交流、發(fā)布，達(dá)到提高個(gè)人工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少重復(fù)勞動(dòng)的U 的。它強(qiáng)調(diào)協(xié)同工作和知識共享，統(tǒng)一管理整個(gè)信息化過程的人機(jī)互動(dòng)，為電廠經(jīng)營管理U 標(biāo) 提供支持。這四部分功能，也不是平行并列的關(guān)系。生產(chǎn)管理和資產(chǎn)管理是電廠的兩個(gè)業(yè)務(wù)主干；經(jīng)營管理是電廠所有工作的主線，生產(chǎn)管理和資產(chǎn)管理的從經(jīng)營管理中取得 LI 標(biāo)和要求，向經(jīng)

13、營管理提供業(yè)績指標(biāo)的參數(shù)：而行政管理為所有的信息化功能提供協(xié)同和知識平臺(tái)，是所有人員與信息化系統(tǒng)的交互接口。3. 2、科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的技術(shù)整合特性按功能命名的科遠(yuǎn)管控一體化解決方案和功能子項(xiàng)，是以其在火電廠的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中所起的作用而劃分的，是面向問題的解決方案。為了解決問題，科遠(yuǎn)管控一體化解決方案可以綜合運(yùn)用DCS、SIS、仿真和MIS的各種數(shù)據(jù)和 方法，并將其有機(jī)的整合在一起。如運(yùn)行考核功能，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是山實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫從DCS 獲取的，在SIS 層面 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和綜合，得出安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；將這些指標(biāo)與MIS 層面的運(yùn)行管理相結(jié)合，可以得出對各班組運(yùn)行人員的安全經(jīng)濟(jì)考核結(jié)果；將

14、這些結(jié)果與MIS 層面的人事管理相結(jié)合，可以向績效考核提供關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)（ KPI ）如事故回放功能，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫從DCS 獲取的； 與仿真層面的虛擬 DCS 相結(jié)合，能夠?qū)⒄鎸?shí)機(jī)組上發(fā)生的故障在虛擬DCS 進(jìn)行回放, 以便于事故分析。 TOC o 1-5 h z 山此可見，科遠(yuǎn)管控一體化解決方案是技術(shù)整合的產(chǎn)物，在互通互連的全廠數(shù)據(jù)平臺(tái)上，我們將各個(gè)層面的數(shù)據(jù)和功能進(jìn)行重組，以滿足生產(chǎn)經(jīng)營管理的需要。相對于單純的信息化產(chǎn)品，這是一個(gè)重要進(jìn)步。在管控一體化的層面，起決定意義的不再是單純的IT技術(shù)或者是單學(xué)科的優(yōu)化技術(shù)，而是面向問題的解決方案，為了解決問題，我們能夠綜合運(yùn)用各種數(shù)據(jù)和

15、方法。因此技術(shù)整合是科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的一個(gè)重要特性。3. 3、科遠(yuǎn)管控一體化解決方案的閉環(huán)特性開環(huán)和閉環(huán)是控制系統(tǒng)的述語。對于 DCS 的聯(lián)鎖保護(hù)功能，執(zhí)行器按照確定的條件進(jìn)行動(dòng)作，動(dòng)作后對被控對象產(chǎn)生的影響不再引入控制回路，因此稱為開環(huán)。對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言，執(zhí)行器按照設(shè)定值和測量值的偏差進(jìn)行動(dòng)作，動(dòng)作后對被對象產(chǎn)生和影響通過測量元件反映到測量值中，因此稱為閉環(huán)。其實(shí)從廣義上來說，絕對的開環(huán)系統(tǒng)是不存在的。以控制系統(tǒng)的開環(huán)邏輯設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要過程，就是分析執(zhí)行器動(dòng)作對被控對象的影響，也就是常說的工藝系統(tǒng)分析，合理的設(shè)計(jì)必須保證執(zhí)行器動(dòng)作后，對被控對象產(chǎn)生確定的影響。如果將人為的分

16、析過程考慮在內(nèi)，控制系統(tǒng)的開環(huán)邏輯也是具有廣義的閉環(huán)特性的。典型閉環(huán)回路廣義閉環(huán)回路也有很多這樣的例子。例如 SIS, 它的輸入來自DCS, 在很多情況下輸出僅是運(yùn)行結(jié)果的顯示，而這些結(jié)果準(zhǔn)確不準(zhǔn)確？對電廠的技術(shù)管理人員有沒有用？他們看不看這些結(jié)果？就不得而知了。所以很多人認(rèn)為SIS 是“開環(huán)”系統(tǒng)。而我們認(rèn)為“開環(huán)”還是“閉環(huán)”并不是產(chǎn)品本身固有的特性 , 特別是從廣義上來說，將人的因素考慮在內(nèi)的話，所有的系統(tǒng)都可以設(shè)計(jì)成 閉 環(huán)”。而且從目前的實(shí)際情況來看，也必須要設(shè)計(jì)成“閉環(huán)”，因?yàn)樵O(shè)計(jì)一個(gè)可看 可不看的產(chǎn)品，無論其技術(shù)水準(zhǔn)多么高，都很有可能淪落為一個(gè)可有可無的擺設(shè), 更何況產(chǎn)品必須要通過實(shí)踐的驗(yàn)證才能逐步的成熟完善。一個(gè)不太完善的產(chǎn)品，得出一個(gè)不一定正確的結(jié)論，用戶用懷疑的眼光不定期地看一看，這樣的情況會(huì)極大的傷害用戶，使產(chǎn)品處于一個(gè)非常尷尬的困境。因此，科遠(yuǎn)管控一體化解決方案中，我們以廣義閉環(huán)的思路進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)據(jù)和功能的不同，分為三個(gè)層次的閉環(huán)特性。