電廠廠級自動化系統(tǒng)總體功能設(shè)計

-z.電廠廠級自動化系統(tǒng)總體功能設(shè)計[摘要]火電廠廠級自動化系統(tǒng)(PAS)應(yīng)由非實時管理的廠級管理信息系統(tǒng)(MIS)和實時管理的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)構(gòu)成。SIS的目的是在對全廠各個機(jī)組、煤、除灰等公用系統(tǒng)生產(chǎn)工況進(jìn)展監(jiān)控的根底上,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)控制下全廠的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。建議SIS的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,以以太網(wǎng)和FCS為根底繼續(xù)開展,最終將整個電廠融入單一的以太網(wǎng)中。廠級自動化系統(tǒng)和電網(wǎng)級自動化系統(tǒng)的關(guān)系

如前所述，廠級自動化系統(tǒng)包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)和管理信息系統(tǒng)(MIS)兩大系統(tǒng)。SIS是為廠級生產(chǎn)過程自動化任務(wù)效勞的，它不僅要滿足全廠生產(chǎn)過程綜合自動化的需要和向MIS提供全廠生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)，以支持MIS的需要，而且還要滿足電網(wǎng)實時平安和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的需要，它是廠內(nèi)單元機(jī)組DCS和公用輔助車間級自動化系統(tǒng)的上一級系統(tǒng)；管理信息系統(tǒng)是為電廠管理工作現(xiàn)代化任務(wù)效勞的，它不僅要完成內(nèi)部任務(wù)管理現(xiàn)代化的需要，還要滿足向電廠上級部門發(fā)送管理和生產(chǎn)信息，以及對外市場營銷的需要。滿足電廠市場營銷任務(wù)需要的就是人們熟知的電廠報價輔助決策子系統(tǒng)(PlantBiddingSystem，簡稱PBS)。廠級自動化系統(tǒng)的組成1SIS的提出當(dāng)前,我國大型火力發(fā)電廠各工藝系統(tǒng)的控制隨著近幾年中國電力體制改革的深入開展,廠普遍采用分散控制系統(tǒng)(DCS)和可編程序控制器系網(wǎng)分開、竟價上網(wǎng)已經(jīng)成為必然開展趨勢。在此大統(tǒng)(PLC)。在將來很長一段時間內(nèi),大型火力發(fā)電環(huán)境下,國內(nèi)各電廠紛紛開場重視整合企業(yè)現(xiàn)有軟廠機(jī)組級控制系統(tǒng)仍將主要采用以DCS為主、C硬件資源,在整個電廠范圍內(nèi)實現(xiàn)信息共享,爭取管為輔這種模式。控一體化,為電廠整體效益的提高而努力。廠級自動化系統(tǒng)(PAS)是廠級生產(chǎn)過程自動化目前,雖然我國電廠的生產(chǎn)過程自動化水平比和廠級管理信息系統(tǒng)的總稱,它是建立在機(jī)組級自較高,但是各控制系統(tǒng)之間相互獨立,信息不能共動化和輔助系統(tǒng)級自動化根底上的全廠級自動化系享,造成了信息浪費,也為廠級生產(chǎn)過程管理帶來了統(tǒng)[1]。國內(nèi)電廠由于受宏觀政策的影響,在建立期困難[2]。雖然有MIS,但它是非實時管理系統(tǒng),還無間根本上都未設(shè)計廠級自動化系統(tǒng)。許多電廠都自法科學(xué)地保證整個電廠經(jīng)濟(jì)地運行,無法給決策者投資金開發(fā)了規(guī)模不等的管理信息系統(tǒng)(MIS)。提供足夠的信息。DCS雖然有經(jīng)濟(jì)運行控制功能,MIS主要完成對發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)、全環(huán)保、劃但是該功能是根據(jù)1臺機(jī)組的主要運行參數(shù)而實施經(jīng)營、人辦公、紀(jì)工團(tuán)、務(wù)后勤、種經(jīng)營等的的,它所獲得的信息不是很充分,所以該功能比擬片面和不準(zhǔn)確。電廠需要的是一種能夠?qū)崟r采集全廠各種信息、時分析和預(yù)測運行的經(jīng)濟(jì)性并實時制定經(jīng)濟(jì)運行的生產(chǎn)方案的一種系統(tǒng)。同時,隨著以計算機(jī)技術(shù)為核心的控制、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的高速開展,SIS終于應(yīng)運而生.2SIS的功能SIS的目的是在對全廠各個機(jī)組、煤、灰等公用系統(tǒng)生產(chǎn)工況進(jìn)展監(jiān)控的根底上,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)控制下全廠的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。SIS的主要功能如下:2.1負(fù)荷分配調(diào)度根據(jù)調(diào)度端對整個電廠下達(dá)的日負(fù)荷曲線和本廠各臺機(jī)組主、機(jī)設(shè)備的運行狀況、能和效率等情況,自動、理地制定各臺機(jī)組每日的運行負(fù)荷曲線,使整個電廠運行在最正確效率狀態(tài)。當(dāng)這種分配被值長認(rèn)可后,各臺機(jī)組就按照各自的負(fù)荷曲線運行。同時SIS還可根據(jù)調(diào)度端的實時負(fù)荷指令、各臺機(jī)組的實時狀態(tài)和實時計算的電廠效率對機(jī)組負(fù)荷曲線進(jìn)展修正。2.2廠級性能計算和分析以往單元機(jī)組主、輔機(jī)的性能計算是在單元機(jī)組DCS中進(jìn)展,由于DCS的信息有限,這種性能計算主要是基于設(shè)備和主熱力系統(tǒng)的,無法含蓋全廠。SIS可以從全廠各個生產(chǎn)控制子系統(tǒng)獲得豐富的過程數(shù)據(jù),對整個電廠的綜合效率以及生產(chǎn)本錢進(jìn)展實時計算,生成運行效率曲線,并將其與經(jīng)濟(jì)效率曲線加以比擬,在此根底上對整個電廠及單元機(jī)組的運行狀況加以評估和提出改良意見。這種計算和分析構(gòu)造可作為機(jī)組負(fù)荷分配和實時報價系統(tǒng)以及運行管理的重要依據(jù)。2.3主機(jī)和主要輔機(jī)故障診斷SIS可提供系統(tǒng)故障診斷功能。通過診斷軟件,實時分析出主、機(jī)設(shè)備的故障原因,故障點并提供處理故障的方法。診斷信息可存儲、打印并將故障點分別反映到值長站和單元機(jī)組操作員站(或輔助車間控制點)上的流程畫面中,以便值長能夠了解設(shè)備運行情況,主、輔系統(tǒng)運行人員能快速、準(zhǔn)確處理故障。專家系統(tǒng)還有自學(xué)習(xí)功能,不斷提高對于故障診斷和處理方法的準(zhǔn)確性。2.4設(shè)備壽命計算和狀態(tài)分析根據(jù)工藝系統(tǒng)和設(shè)備本體熱工測量參數(shù)的變化自動對一些在惡劣環(huán)境下工作的重要設(shè)備(如過熱器)的壽命進(jìn)展計算、分析和故障預(yù)測,并以此為依據(jù)來制定設(shè)備的維護(hù)、檢修方案。既可保證設(shè)備的平安運行,又可減少無謂的大小修,使電廠平安運行,獲取最大經(jīng)濟(jì)利益。2.5生產(chǎn)過程管理指導(dǎo)SIS可對整個電廠生產(chǎn)過程進(jìn)展綜合計算、析和評估,并將其結(jié)果以Web的方式在SIS網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。擁有瀏覽權(quán)限的生產(chǎn)管理者可在客戶機(jī)上看到這些基于工程數(shù)據(jù)的分析結(jié)果和改良措施,實時地了解全廠和各機(jī)組以及輔助車間的生產(chǎn)狀況,為管理決策提供有力依據(jù)。通過SIS網(wǎng)絡(luò),還可以將管理者的有關(guān)生產(chǎn)的指令下到達(dá)值長站,再通過值長站下到達(dá)各系統(tǒng)運行人員的操作員站上。同時,這些計算、析結(jié)果還可以送至MIS中,作為電廠報價、部管理和考核的依據(jù)。由SIS的功能可以看出,SIS是以經(jīng)濟(jì)控制為目標(biāo)的廠級監(jiān)控系統(tǒng)。有的專家認(rèn)為,PAS應(yīng)由非實時管理的MIS和實時管理的SIS構(gòu)成。這樣劃分便于合理安排信息流向。3SIS的構(gòu)造SIS的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造圖如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)采用了分層、布式設(shè)計,整個SIS分為上下2層。下層為SIS接口層網(wǎng)絡(luò),采用分布式采集策略,可以有效隔離網(wǎng)絡(luò)上下的故障,還可以利用前置機(jī)的緩沖功能,防止數(shù)據(jù)效勞器故障時喪失數(shù)據(jù)。上層為SIS應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò),掛接SIS層各應(yīng)用效勞器。通過分層設(shè)計,一方面便于分散通訊負(fù)荷,提高各層通訊效率和網(wǎng)絡(luò)可靠性;另一方面可以通過數(shù)據(jù)效勞器進(jìn)展技術(shù)和通訊協(xié)議選擇。上層技術(shù)選擇強(qiáng)調(diào)開放性,選擇交換式以太網(wǎng)技術(shù)比擬適宜;下層則更強(qiáng)調(diào)與各控制網(wǎng)絡(luò)的互通性。實時/歷史數(shù)據(jù)效勞器可以根據(jù)重要性考慮冗余配置。在技術(shù)實現(xiàn)上,2層獨立網(wǎng)絡(luò)既可通過物理網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),又可通過虛擬網(wǎng)絡(luò)(VLAN)實現(xiàn)。如果SIS層的應(yīng)用軟件不多,而且數(shù)據(jù)通信量不大,還可以考慮上下2層合并成1個網(wǎng)絡(luò)。SIS和MIS的互連主要有2種策略:一是采用圖1所示的防火墻策略,將SIS的應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)通過防火墻連接到MIS骨干網(wǎng)上,在防火墻上設(shè)置各種平安策略來限制SIS和MIS之間的數(shù)據(jù)交流。這種方法可以較好地滿足SIS應(yīng)用層平安性和可靠性的優(yōu)點,也方便SIS的各種應(yīng)用軟件從MIS網(wǎng)上獲取數(shù)據(jù),同時還可以滿足MIS網(wǎng)上用戶訪問實時數(shù)據(jù)的需要。二是采用如圖1中虛線框所示局部,直接在實時/歷史數(shù)據(jù)效勞器與MIS關(guān)系數(shù)據(jù)庫效勞器之間建立高速雙向連接,使2個網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊完全通過2個數(shù)據(jù)庫進(jìn)展,實現(xiàn)2個網(wǎng)絡(luò)的有效隔離,而且減少通訊的復(fù)雜性,提高2個網(wǎng)絡(luò)的獨立性和可靠性。在具體實施時,要根據(jù)實際情況決定SIS與MIS之間的數(shù)據(jù)流向和具體的連接方式。4SIS軟件4.1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)是一種運行在網(wǎng)絡(luò)硬件根底上的網(wǎng)絡(luò)操作和管理軟件,它建立一種集成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境,為用戶方便而有效地使用和管理網(wǎng)絡(luò)資源提供網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)效勞。NOS采用2種模型來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):對等模型和客戶/效勞器(c/s)模型。c/s模型已經(jīng)成為主流。微軟公司的WindowsNT已成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件事實上的標(biāo)準(zhǔn)平臺。所以SIS的NOS一般也用WindowsNT系列產(chǎn)品。通訊協(xié)議可以采用目前應(yīng)用廣泛的TCP/IP、NetBEUI和IP*/SP*協(xié)議。4.2優(yōu)化控制和管理應(yīng)用軟件優(yōu)化控制和管理軟件以本錢核算、經(jīng)濟(jì)管理為核心,將原來不可控或不清楚的能量損失和設(shè)備損耗全部量化,通過多種手段和工具幫助生產(chǎn)管理人員進(jìn)展分析、找故障,提出節(jié)能降耗的優(yōu)化措施,它符合信息時代企業(yè)贏利的法則,即把信息變?yōu)橹R,把知識變?yōu)闆Q策,把泱策變?yōu)槔麧橻2]。與SIS的功能相對應(yīng),有以下軟件:(1)能量管理軟件:Siemens的SR2,ABB的EMS,Bailey的ConOpt等。li,ABB的Optima*-MODI,Siemens的SR4,ALSTOM的VEGA等。(3)過程信息統(tǒng)計和分析軟件:Siemens的PI,Bailey的ConCalConDasConMea等。mount的AMS,FO*BORP的AEM,ALSTOM的電站性能輸出和計算模塊及汽輪機(jī)故障分析模塊。5SIS的開展趨勢SIS的開展趨勢是采用將以數(shù)據(jù)庫和模型庫為核心的決策支持系統(tǒng)或具有四庫三功能構(gòu)造的決策支持系統(tǒng)(DSS)。從世界范圍內(nèi)來看,以模型庫為主體的傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)已經(jīng)開展了10多年,它通過定量分析進(jìn)展輔助決策,對計算機(jī)的輔助決策起了很大的推動作用。其模型庫中的模型也已經(jīng)由數(shù)學(xué)模型擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理模型、圖形模型等多種形式,可以概括為廣義模型。決策支持系統(tǒng)的輔助決策能力也從運籌學(xué)、管理科學(xué)的單模型輔助決策開展到多模型輔助決策,使輔助決策能力上了一個新臺階。圖2具有四庫三功能構(gòu)造的DSS隨著數(shù)據(jù)倉庫和聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)新技術(shù)的興起,為決策支持系統(tǒng)開辟了新途徑。將模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識庫、方法庫、數(shù)據(jù)開采和數(shù)據(jù)倉庫、OLAP結(jié)合起來形成的綜合決策支持系統(tǒng),是更高級形式的決策支持系統(tǒng)(見圖2)。其中數(shù)據(jù)倉庫能夠?qū)崿F(xiàn)對決策主題數(shù)據(jù)的存儲和綜合,OLAP實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)開采用以挖掘數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫中的知識,模型庫實現(xiàn)廣義模型的組合輔助決策,專家系統(tǒng)利用知識推理進(jìn)展定性分析。它們相互結(jié)合形成3個主體:一是模型庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)合,它是決策支持的根底,為決策問題提供定量分析(模型計算)的輔助決策信息;二是數(shù)據(jù)倉庫OLAP,它從數(shù)據(jù)倉庫中提取綜合數(shù)據(jù)和信息,這些數(shù)據(jù)和信息反映了大量數(shù)據(jù)的內(nèi)在本質(zhì);三是專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)開采的結(jié)合。數(shù)據(jù)開采從數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫中挖掘知識,并將其放入專家系統(tǒng)的知識庫中,通過知識據(jù)倉庫中的知識,模型庫實現(xiàn)廣義模型的組合輔助決策,專家系統(tǒng)利用知識推理進(jìn)展定性分析。它們相互結(jié)合形成3個主體:一是模型庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)合,它是決策支持的根底,為決策問題提供定量分析(模型計算)的輔助決策信息;二是數(shù)據(jù)倉庫OLAP,它從數(shù)據(jù)倉庫中提取綜合數(shù)據(jù)和信息,這些數(shù)據(jù)和信息反映了大量數(shù)據(jù)的內(nèi)在本質(zhì);三是專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)開采的結(jié)合。數(shù)據(jù)開采從數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫中挖掘知識,并將其放入專家系統(tǒng)的知識庫中,通過知識推理的專家系統(tǒng)到達(dá)定性分析輔助決策。SIS的開展趨勢是成為一個以經(jīng)濟(jì)運行為目標(biāo)的決策支持系統(tǒng),為決策者提供準(zhǔn)確可靠的決策信息。6建立SIS的建議6.1網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造隨著以太網(wǎng)的不斷開展,國外不少公司已經(jīng)開場研究以太網(wǎng)在電廠控制中的應(yīng)用。它一定會全面進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。FCS是最具前途的控制系統(tǒng),電廠的控制遲早要由FCS接收。就地設(shè)備和其他控制系統(tǒng)將不得不向著適應(yīng)現(xiàn)場總線的方向開展。所以我們建議SIS以及整個PAS,應(yīng)該以以太網(wǎng)和FCS為根底繼續(xù)開展,最終將整個電廠融入單一的以太網(wǎng)中。通過完善的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和管理,這個目標(biāo)是可以實現(xiàn)的。如果實現(xiàn)了這個目標(biāo),就可以增加設(shè)備、統(tǒng)、件和軟件的通用性,降低開發(fā)、購、行、理等各項本錢。6.2多方參與SIS在我國尚處于起步階段,還有大量研究和推廣工作。我們認(rèn)為SIS的建立需要以下幾個方面的投入和默契配合,才能在較短的時間內(nèi),以較小的本錢將我國的SIS建立好。首先,需要研究和生產(chǎn)單位進(jìn)展深入研究,多方比擬,找出適合我國國情的SIS組建方案。其次,需要電廠、計單位為SIS廠家提供充足的實際運行數(shù)據(jù)和經(jīng)歷,為DSS的各種庫提供詳細(xì)、整的資料,使DSS更加準(zhǔn)確合理,使SIS更加切合我國電廠的實際。最后,需要權(quán)威機(jī)構(gòu)綜合分析和評價DCS、MISSIS等的功能,對各系統(tǒng)的功能和職責(zé)進(jìn)展準(zhǔn)確定義和劃分,防止各系統(tǒng)在同樣功能上的重復(fù)投資,使各系統(tǒng)相互配合,協(xié)調(diào)運行。而且,在SIS最終確定后,還需要權(quán)威部門施加一定強(qiáng)制力進(jìn)展推廣。目前,SIS已經(jīng)受到電力行業(yè)各部門的重視,各公司也被其經(jīng)濟(jì)利益所吸引,紛紛參與進(jìn)來。相信在他們的共同努力下,我國的SIS一定能建立好。三、廠級自動化系統(tǒng)功能模塊的合理配置

廠級自動化系統(tǒng)有廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)，管理信息系統(tǒng)中又包括對內(nèi)管理和對外營運系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)間常常是不僅有些數(shù)據(jù)需要共享，而且有些功能模塊也有類似之處。但是，在實際工程中，由于體制和企業(yè)利益，不同的子系統(tǒng)有不同部門管理或不同廠商開發(fā)，容易造成各自為政，通氣不夠，以致造成各個子系統(tǒng)大而全，功能重復(fù)調(diào)置。此外，即使是由一個廠家開發(fā)，也存在著一個全廠自動化系統(tǒng)功能統(tǒng)一規(guī)劃的問題。1功能配置原則

1)功能合理分級配置

對于僅僅為*一級子系統(tǒng)需要的功能模塊，應(yīng)安裝在本級子系統(tǒng)內(nèi)；上下兩級均需要的功能模塊則宜設(shè)置在下一級系統(tǒng)中，但是，它在開發(fā)時必須充分考慮上一級的需要，以盡量減少上一級再加工的工作，但也不在上一級中重復(fù)設(shè)置下一級已設(shè)置的功能模塊，將大量原始數(shù)據(jù)全傳上來，重復(fù)在自己設(shè)置的功能模塊中進(jìn)展處理，造成數(shù)據(jù)通道擁擠和計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)資源浪費。這在不同廠商分別承當(dāng)各子系統(tǒng)時，尤其應(yīng)有人作統(tǒng)一規(guī)劃的總體設(shè)計工作，并進(jìn)展互相協(xié)調(diào)配合工作。

2)簡化和提高單元機(jī)組級監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性

在出現(xiàn)廠級SIS前，單元機(jī)組級監(jiān)控系統(tǒng)DCS，不僅完成機(jī)組直接監(jiān)控任務(wù)，而且有逐步擴(kuò)大管理功能，或者具有實時監(jiān)控性質(zhì)的管理功能，例如，機(jī)組性能計算、汽輪機(jī)壽命管理、長期歷史數(shù)據(jù)存貯、操作指導(dǎo)等。DCS中這些管理功能的增加，使DCS日趨復(fù)雜，往往也是造成數(shù)據(jù)阻塞和軟件“死機(jī)〞的重要原因；此外，每臺機(jī)組重復(fù)設(shè)置同樣軟件，也造成投資的增加。

廠級SIS的出現(xiàn)，電廠自動化系統(tǒng)構(gòu)造也應(yīng)隨之變革，本人認(rèn)為，今后應(yīng)盡量簡化單元機(jī)組級DCS的功能，主要效勞于機(jī)組的直接監(jiān)控，把實時性不強(qiáng)的管理功能上移至廠級SIS，DCS本身可以變成單層構(gòu)造，這樣必然大大簡化直接監(jiān)控級而提高可靠性，還可以降低綜合投資費用。我認(rèn)為這應(yīng)當(dāng)是DCS的一個開展方向。

從這個觀點出發(fā)，我們要正確理解管控一體化的概念，在吸收或引進(jìn)外國公司的各種高級軟件時，要作認(rèn)真的分析，根據(jù)軟件的性質(zhì)，合理的配置在各級自動化系統(tǒng)中。

2MIS的功能模塊分配

如前所述，MIS有對內(nèi)管理和對外營銷兩大功能，MIS中的對外營銷功能是由電廠報價輔助決策系統(tǒng)完成的，它要收集電力市場交易中心的信息以及廠內(nèi)管理和監(jiān)控信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并通過報價輔助決策軟件的運算和分析，提供報價決策，PBS與MIS的其它子系統(tǒng)間有些功能模塊應(yīng)進(jìn)展合理配置。例如，發(fā)電本錢計算和分析，燃料管理，檢修方案和管理等不僅對外輔助報價決策需要這些資料，而且從加強(qiáng)電廠內(nèi)部管理以適應(yīng)外部報價要求和內(nèi)部自身管理規(guī)律，均需要設(shè)置功能模塊進(jìn)展計算和分析，而且其功能遠(yuǎn)比輔助報價決策的運算要煩雜得多，因此，這些功能不宜放在PBS子系統(tǒng)中，而宜放在MIS的其它子系統(tǒng)中，PBS可調(diào)用其運算結(jié)果。當(dāng)然，它們的開發(fā)，包括具體功能、數(shù)學(xué)模型，乃至數(shù)據(jù)格式等均應(yīng)綜合考慮內(nèi)部管理和對外報價決策的需要，這樣可使MIS中的PBS簡化二次加工的工作量和減少數(shù)據(jù)庫，防止每個子系統(tǒng)大而全，自成體系的資源浪費現(xiàn)象。

3SIS功能模塊分配

SIS作為機(jī)組級DCS與廠級MIS間的中間層，起著承上啟下的作用，它屬于以實時監(jiān)控為主，同時兼有實時信息管理的作用，因此，在SIS中必須建立一個比擬完善的和一定規(guī)模的實時數(shù)據(jù)庫，并為MIS共享，這已被人們普遍認(rèn)同。下面將就假設(shè)干功能模塊如何配置談點看法：

1)性能計算、分析及其操作指導(dǎo)

全廠綜合性能計算、分析，是優(yōu)化調(diào)度所必須的，無疑應(yīng)放置在廠級SIS內(nèi)。問題是機(jī)組級的性能計算、分析到底配置在那一級較好。過去人們習(xí)慣于放在DCS中，我認(rèn)為當(dāng)工程中配置完善的SIS后，將此功能上移至SIS中完成較為合理，這是因為，有利于屬于單元機(jī)組級，提高DCS的可靠性；設(shè)置在廠級，經(jīng)濟(jì)上也是合理的；實時性也能滿足要求。

2)全廠負(fù)荷(有功、無功)優(yōu)化調(diào)度

實施電力市場，競價上網(wǎng)后，電廠是直調(diào)還是非直調(diào)，目前尚有分歧，從華東院向各電廠函調(diào)看，多數(shù)電廠主*非直調(diào)，根據(jù)我國情況，這不無一定道理。對于非直調(diào)電廠來說，機(jī)組負(fù)荷根據(jù)平安和經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)展全廠負(fù)荷的優(yōu)化分配就是SIS的一個重要功能了。優(yōu)化分配要考慮三方面因素：

1〉經(jīng)濟(jì)性，不僅要考慮機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，而且當(dāng)機(jī)組不同出線時，還要考慮不同潮流的線損因素。2〉系統(tǒng)穩(wěn)定和線路阻塞。

3〉機(jī)組平安域，例如主輔設(shè)備缺陷，無功能力等。

機(jī)組平安域計算和分析模塊可以設(shè)置在單元機(jī)組級，也可以設(shè)置在SIS級，本人認(rèn)為設(shè)在單元級較好，一則計算比擬簡單，二則單元級、SIS及PBS均需該模塊的數(shù)據(jù)，選擇數(shù)據(jù)流較順。因此，熱工自動化專業(yè)應(yīng)盡快研究各級子系統(tǒng)對平安域計算分析的要求，以便在DCS內(nèi)使該軟件模塊的配置更為合理。

4〉機(jī)組優(yōu)化控制外商在機(jī)組優(yōu)化控制方面提出了很多軟件，各廠商也不盡一樣。例如，優(yōu)化燃燒控制或指導(dǎo)，鍋爐吹掃優(yōu)化控制，新型協(xié)調(diào)控制，凝結(jié)水節(jié)流控制等。

這類模塊，絕大局部需要快速、可靠和直接干預(yù)單元機(jī)組的生產(chǎn)過程。因此，宜于納入機(jī)組級控制系統(tǒng)中。但是，對于吹掃優(yōu)化控制和燃燒優(yōu)化操作指導(dǎo)等模塊，由于實時性要求不太高，則可根據(jù)提供的軟件復(fù)雜程度，可置于SIS級，以節(jié)省資源，簡化機(jī)組DCS。

5〉機(jī)組壽命管理

機(jī)組壽命管理是通過機(jī)組部件的金屬溫度及其變化率來計算熱應(yīng)力，并評估壽命損耗。

汽機(jī)在啟停和負(fù)荷變化時，金屬部件的熱應(yīng)力變化很快，而且是汽機(jī)實現(xiàn)ATC控制的主要控制指標(biāo)，因此，國外均納入汽機(jī)DEH中，不宜上移至SIS級。但是，對于機(jī)組各局部壽命耗損，以及無需實時監(jiān)視的*些部件的應(yīng)力計算和分析，宜納入SIS以節(jié)省資源。

6〉狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷及其操作指導(dǎo)

這類功能模塊往往需要大量實時數(shù)據(jù)和/或歷史數(shù)據(jù)，有的要求采取特殊的快速采樣(例如，汽機(jī)和旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障分析)。為了完成該功能，往往還需要開發(fā)各種各樣高級分析軟件。

這局部功能宜配置在SIS級，并設(shè)置專用工作站完成特定狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷功能，所需數(shù)據(jù)可取自SIS的實時數(shù)據(jù)庫，或?qū)Ｓ霉ぷ髡咀耘淇焖贁?shù)據(jù)采樣(例如汽機(jī)振動故障診斷系統(tǒng))。

系統(tǒng)介紹與應(yīng)用1硬件配置1.1網(wǎng)絡(luò)配置主干為冗余千兆工業(yè)以太網(wǎng)，1000Mbps連接到各效勞器，1000Mbps連接到各控制系統(tǒng)和MIS。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造參見圖11.2交換機(jī)配置冗余的工業(yè)級核心交換機(jī)。核心交換機(jī)布置在集控樓中〔13.7米層〕。核心交換設(shè)備應(yīng)支持VLAN、組播控制和PortPriority〔端口優(yōu)先級〕、端口MAC綁定〔只允許聯(lián)接綁定的主機(jī)〕、基于IEEE802.1p的流量優(yōu)先級設(shè)置，以最大程度地限制網(wǎng)絡(luò)上的播送和組播信息，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和工作效率。核心交換機(jī)備板上要留有適量備用插槽以便于系統(tǒng)擴(kuò)展。配置4臺交換機(jī)作為SIS核心交換機(jī)。圖1：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造圖1.3接口設(shè)備〔1〕SIS與下層控制網(wǎng)絡(luò)〔DCS、輔助系統(tǒng)、脫硫等〕的配有數(shù)據(jù)接口設(shè)備，這些接口設(shè)備對于下層控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀取有嚴(yán)格的授權(quán)并不對下層控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展修改、組態(tài)或?qū)に囘^程進(jìn)展直接控制，不應(yīng)影響下層生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的控制功能。〔2〕所有的接口協(xié)議均為OPCV2.0或以上版本。華電天仁負(fù)責(zé)接口的OPC及信息平安措施。所有的OPC硬件應(yīng)是通用的，基于RS232/485/TCP/IP網(wǎng)卡的商品化接口硬件；接口軟件不是臨時專為本工程開發(fā)的產(chǎn)品，而是商品化的、有完善的文檔與技術(shù)支持的最新版本的軟件?！?〕SIS與下層控制網(wǎng)絡(luò)的接口均定義為單向的，任何情況下不會影響DCS/PLC等下層控制網(wǎng)絡(luò)的平安性，且其可靠性在受控范圍內(nèi)?！?〕重要接口應(yīng)采用冗余方式，具體根據(jù)工程要求決定。〔5〕接口的控制系統(tǒng)如下：#1機(jī)組DCS#2機(jī)組DCS機(jī)組公用DCS輔助車間控制系統(tǒng)NCSTDM鍋爐爐管泄露檢測系統(tǒng)輸煤程控系統(tǒng)等〔6〕配置12臺接口機(jī)〔2臺冗余〕布置在現(xiàn)場電子設(shè)備間機(jī)柜內(nèi)。每臺接口機(jī)均安裝防病毒軟件。接口機(jī)采用研華工控機(jī)，每臺接口機(jī)至少能緩存所接控制系統(tǒng)的至少48小時的實時數(shù)據(jù)。接口機(jī)配置：采用磁盤陣列，內(nèi)存1GB以上，CPU為Woodcrest2.0GHz以上，硬盤容量73GB×2以上〔RAID1〕，3塊1000M網(wǎng)卡。1.4效勞器配置SIS效勞器：SIS留與GPS的接口，SIS網(wǎng)上各效勞器的時鐘均以GPS時鐘作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘。生產(chǎn)實時系統(tǒng)配置一臺硬件級容錯數(shù)據(jù)庫效勞器，一臺應(yīng)用效勞器，一臺鏡像效勞器，一臺Web發(fā)布效勞器。生產(chǎn)實時系統(tǒng)效勞器采用機(jī)柜方式，一個機(jī)柜內(nèi)公用一套液晶顯示器及鍵盤鼠標(biāo)，通過信號切換器切換。效勞器選用NEC。1)數(shù)據(jù)庫效勞器配置一臺NECE*press5800/320Fb-LR容錯效勞器作為實時數(shù)據(jù)庫效勞器，外置磁盤陣列或設(shè)置存儲局域網(wǎng)系統(tǒng)。效勞器：處理器2顆*eon5120雙核1.6GHz內(nèi)存：2GBRAM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，可擴(kuò)展至8GB硬盤：2塊146GB(10KRPM,RAID1)SCSI網(wǎng)卡：冗余千兆以太網(wǎng)卡2)應(yīng)用效勞器配置一臺NECE*press5800/320Fb-LR容錯效勞器，作為應(yīng)用效勞器。效勞器處理器：2顆*eon5120雙核1.6GHz內(nèi)存：2GBRAM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，可擴(kuò)展至8GB硬盤：2塊146GB(10KRPM,RAID1)SCSI網(wǎng)卡：冗余千兆以太網(wǎng)卡3)鏡像效勞器配置一臺IBM3850效勞器作為鏡像效勞器。增加一臺IBM3650效勞器作為Web發(fā)布效勞器。機(jī)架式效勞器：CPU：Intel*eonDP2.8G以上至少2顆、可擴(kuò)展為4顆、高速緩存：512KB、內(nèi)存：8GDDR333ECC、SCSI硬盤：73.4G10000轉(zhuǎn)2塊、網(wǎng)卡：千兆網(wǎng)卡2塊、冗余電源、光驅(qū)。1.5存儲器存儲器載體為磁盤陣列：選用光纖磁盤陣列IBMDS3400，配置4×300G的硬盤。1.6功能站和客戶機(jī)配置一臺值長站和一臺工程師站：值長站：M57:CPU:Intel酷睿2雙核E2180(2.0GHz)、內(nèi)存：2GDDR333、IDE硬盤1塊：160G7200轉(zhuǎn)、網(wǎng)卡1塊：100M電口網(wǎng)卡、DVD光驅(qū)、顯示器〔與DCS一致〕。工程師站：M57:21″LCD、CPU:Intel酷睿2雙核E2180(2.0GHz)、內(nèi)存：2GDDR333、IDE硬盤1塊：160G7200轉(zhuǎn)、網(wǎng)卡1塊：100M網(wǎng)卡、DVD光驅(qū)、顯示器〔與DCS一致〕。1.7外圍設(shè)備〔1〕打印機(jī)：打印設(shè)備是A3幅面的黑白激光打印機(jī)，打印機(jī)內(nèi)存至少應(yīng)為16M，采用進(jìn)口品牌產(chǎn)品。打印機(jī)數(shù)量設(shè)置：值長打印機(jī)2臺〔A3黑白激光打印機(jī)：LJ5200〕，網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)4臺〔A3黑白激光打印機(jī)：LJ5200n〕。〔2〕LCD、鍵盤和鼠標(biāo)1.8電源SIS電源分配柜，放在集中控制機(jī)房內(nèi)。系統(tǒng)提供兩路交流220V±10%，50HZ±1HZ單相電源。SIS的核心設(shè)備〔即除了終端計算機(jī)和分散在中心機(jī)房外的分交換機(jī)的所有設(shè)備〕提供兩路電源切換和UPS電源裝置，以保證效勞器的數(shù)據(jù)不因電源故障而造成喪失，兩路電源切換時間應(yīng)為毫秒級。具備雙電源模塊的設(shè)備，單個模塊就應(yīng)能保證設(shè)備的功率需求。對可承受雙電源設(shè)備，一個電源接自UPS，另一個電源接切換后不經(jīng)過UPS的電源。對只承受單電源的設(shè)備，接UPS電源。實際指標(biāo)：外部電源消失后UPS供電時間＞8小時功率要有30％的余量輸入電壓：兩回AC220V±10%1.9抗干擾和環(huán)境適應(yīng)能力〔1〕系統(tǒng)能在電子噪聲、射頻干擾及振動都很大的現(xiàn)場環(huán)境中連續(xù)運行，且不降低系統(tǒng)的性能?！?〕系統(tǒng)設(shè)計采用各種抗噪聲技術(shù)，包括光電隔離、高共模抑制比、合理的接地和屏蔽?！?〕在距電子設(shè)備1.2m以外發(fā)出的工作頻率達(dá)470MHz、功率輸出達(dá)5W的電磁干擾和射頻干擾，應(yīng)不影響系統(tǒng)正常工作。〔4〕系統(tǒng)能在環(huán)境溫度0～50℃，相對濕度10~95%〔不結(jié)露〕環(huán)境中連續(xù)運行。1.10布置SIS網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備放在就地電子設(shè)備間；效勞器等放置在行政辦公樓信息中心機(jī)房；用戶終端分別放置于各相關(guān)生產(chǎn)部門、機(jī)柜。如下列圖：圖2：機(jī)柜及內(nèi)部配置2軟件功能及應(yīng)用2.1系統(tǒng)人機(jī)界面圖3：人機(jī)界面2.2性能計算利用高效有序的數(shù)值計算引擎——Vestore計算平臺，對面項具體設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)組搭建的性能數(shù)學(xué)模型模塊進(jìn)展在線計算，量化其各項性能參數(shù)，從而到達(dá)性能檢測的目的。包括以下系統(tǒng)的計算：〔1〕全廠性能：全廠負(fù)荷、全廠負(fù)荷率、廠用電量、綜合廠用電率、全廠補水率、鍋爐效率、汽耗率、熱耗率、全廠發(fā)電煤耗、全廠供電煤耗等；如下列圖：圖4：全廠性能指標(biāo)〔2〕機(jī)組性能：機(jī)組負(fù)荷率、廠用電率、補水率、機(jī)組發(fā)電煤耗、機(jī)組供電煤耗、熱耗量、汽耗量、熱耗率、汽耗率、機(jī)組熱效率等；如下列圖：圖4：性能指標(biāo)匯總〔3〕鍋爐系統(tǒng)：反平衡鍋爐熱效率〔GB〕、GB各項損失、鍋爐熱負(fù)荷、主蒸汽流量、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度、給水溫度、送風(fēng)溫度、過量空氣系數(shù)、排煙溫度、鍋爐氧量、鍋爐排污率、過熱器減溫水溫度、再熱器減溫水流量、再熱壓損等。如圖5：圖5：鍋爐指標(biāo)〔4〕汽機(jī)系統(tǒng)：高壓缸相對內(nèi)效率、中壓缸相對內(nèi)效率、循環(huán)熱效率、汽輪機(jī)主蒸汽流量、汽輪機(jī)主蒸汽壓力、汽輪機(jī)主蒸汽溫度、汽輪機(jī)再熱蒸汽流量、汽輪機(jī)再熱蒸汽壓力、汽輪機(jī)再熱蒸汽溫度、汽輪機(jī)進(jìn)汽流量等。如圖6：圖6：汽輪機(jī)指標(biāo)〔5〕給水系統(tǒng)：〔高壓加熱器及除氧器指標(biāo)〕加人氣上端差、加熱器下端差、加熱器進(jìn)氣流量、除氧器進(jìn)汽流量、除氧器進(jìn)水流量、加熱器溫升。如圖7：圖7：給水系統(tǒng)〔6〕凝結(jié)水系統(tǒng)：加熱器上端差、加熱器下端差、加熱器進(jìn)汽流量、加熱器溫升。如圖8：圖8：凝結(jié)水系統(tǒng)〔7〕真空系統(tǒng)：凝汽器端差、凝汽器水側(cè)阻力、凝汽器真空、凝結(jié)水過冷卻度