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火电厂计算机集成生产系统体系结构的研究许继刚华中理工大学管理学院郑慧莉中国电力工程咨询公司张金隆华中理工大学管理学院[摘要]文章提出了一种适合于火力发电厂的计算机集成生产系统（TPP-CIPS）体系结构，该体系结构分别以层次结构维、视图维和生命周期维共同构成一个完整的三维模型。层次结构维包括管理信息系统（MIS）、监控信息系统（SIS）和过程自动化系统如分散控制系统（DCS）等；视图维包括功能视图、资源视图、组织视图和信息视图；生命周期维则包括系统分析、系统设计、系统实施、运行维护和优化提高等五个阶段。[关键词]电厂CIMSTPP-CIPS体系结构模型1、整体20多年以前，自从有了CIMS的出现，已经存在有大量的“计算机/现代集成制造系统(计算机集成制造)”的参考模型。其中最著名的模型就是欧共体ESPRIT计划中研究的“电脑集成制造开放系统体系结构”在美国普渡大学，企业EPC的GRAI集成方法（伦敦股票交易所）EPC的GRAI/LAB在法国波尔多和普渡企业参考体系结构（安世）【1.2.3.4】几乎以上所有车型的分散研究制造业和目标模式都是集中的CAＸ（CAD/CAPP/CAM/CAE等），还有的是PDM和MRPII集成的。目前，流通企业的整合正在这个世界上各地方兴未艾。从一方面来讲，流通企业类似于分散的制造业，而在其他方面则有很大不同。对于流通企业，计算机集成制造系统应称为计算机集成生产系统（CIPS）或集成整厂自动化系统。在大多数国家，对于电厂CIPS的研究几乎是电力行业的空白。电力系统正在研究关于发电一体化权力交付的论文。在中国，电力企业的创新创造了CIPS在电厂里的执行条件。为了提高整体管理水平和经营效率，全国各地方都拥有了很多的电厂，许多有名的控制企业在市场的激烈竞争中都得到了显著的进步，因此，关于管理和控制一体化方面的电厂经验都得到了长远的发展。这些最新的经验获得在一些现代化发电厂中已经得到了很大的应用。这一步使得逐渐形成传统DCS和MIS系统的管理和控制一体化的重要水平得以体现。该系统功能强大，它可以优化整个生产过程的实时管理。从一方面来讲，它的职能是实现优化，负荷分配，经济分析，诊断设备，装备司状态维修和设备寿命管理等。从另一方面来讲，它可以将数据传输到管理信息系统中的业务管理系统，还可以实现其他功能，例如：档案，办公自动化等。在物理配置这个角度来讲，这个水平达到了高精度，高速度，高可靠性和管理信息系统，而且它并不会影响DCS系统之间的安全运行。从以上分析来看，这个系统是一个重要的研究项目，现在被称为监控信息系统（SIS）[5,6,7,8]。要建立一个发电厂，特别是那些以带来一些非常明显经济利益为基础的大型的火力发电厂，通过对它们的研究，我们提出了“三维空间的结构”，这个“三维空间的结构”被称为计算机集成生产系统TPP一体化模式为大型火电厂（TPP-CIPS）。2、TPP-CIPS的层次模型层次模型是对CIMS结构的描述，这种描述是设计的基础，实现CIMS。大/小型火电厂TPP-CIPS是工业自动化系统集成，优先考虑的过程控制和监督管理的分析。在谈到美国普渡参考模型的时候，本文提出了5个级别和两个维持系统，层次模型见图1。BMI:商业管理信息DAI:动态分析信息OMI:经营管理信息CPI:控制和保护信息OAI:操作和作动信息WCS:车间控制系统FCS:功能控制系统ACS:执行器控制系统DB:数据基地CNS:计算机网络系统图1层次模型TPP-CIPS的五级模型，其主要职责是：（1）、现场控制级：这个阶段是动力基础自动化水平，它控制着包括各种直接测量，仪表和执行器的进程（2）、功能控制级：此级别是控制各功能组一级，如燃烧控制系统，给水对照制度，对照蒸汽系统等，技术体系。属于在主电源建设中的DCS当中。（3）、单位对照级：此级别是车间机大厅一级，该电站的控制包括：如各单位，PLC和辅助系统等。共同SCADA系统、DCS系统各单位和电厂平衡系统的控制水平。（4）、监督分析级：此级别是实时整个电厂一级，这就是实现操作优化，负荷分配，经济分析，设备诊断，设备状态维修和设备寿命管理监管水平。（5）、管理和决策水平，是整个电厂一级，这是实现业务运行管理，财务管理，资源管理管理信息化水平。属于无实时管理。2、TPP-CIPS的功能观根据企业的流动，功能CIPS的观点的最新研究成果包括管理信息系统，质量控制体系，体系的质量控制，过程自动化系统，动态监控系统，计算机网络和数据库管理系统（DBMS）等。这里没有一般工厂的质量控制体系。根据层次模型来看，管理和决策功能的系统决策层是管理信息系统（MIS）的监督分析水平和功能组控制水平，我们很多自动化系统（AS）的功能系统，都有一个贸易点方案之间的层次结构的控制，CIPS被称为图2相应的映射关系。图2TPP-CIPS的映射关系4、TPP-CIPS的实施模型本文提出了一种基于生命周期的计算机集成生产系统模式。见图3。在谈到常规三个阶段的生命周期时，本文提出了一种模式，分五个阶段从系统分析，系统设计，系统实施到系统维护，系统优化。这是一个闭环方式代替传统的开放的方式。它不仅介绍了热电厂的一般理论，而且还扩展了传统的三阶段理论，目的是为计算机集成生产系统中一个重要的技术基础的实施。系统分析，系统设计和系统的实施是计算机集成生产系统的重要的实施阶，系统维护和系统优化也是必要的，可以提高操作水平和优化系统。图3TPP-CIPS的实施模型每个生命周期阶段的工作和成果如下：（1）、系统的分析阶段：是基于建立企业的需求分析模型的运作调查，现状分析和需求定义。这种模式应包括组织视图模型，资源视图模型，功能视图模型和信息模型的主要观点的概念模型。所有这些模型都是主要投入和设计系统的设计原则。（2）系统的设计阶段：修改功能配置和根据组织结构的概念模型还有相对系统的分析文件，完善组织人为模型，资源视图模型，功能模型和视图信息浏览模式，做详细设计的TPP-CIPS，CIPS的系统以形式逻辑模式和系统设计文件，对系统各部分做出了相应的技术规格。（3）系统的实施阶段：实现从映射模型建立的制度实施。系统调试和检查行动根据系统设计文件和规范，为了实现系统配置。的这个阶段的成果是用户手册，物理资源图纸，测试报告等（4）系统的维护阶段：实现有效管理和控制的TPP-CIPS的通过文件管理和版本控制，分析和解决一切在出现问题，在此期间面向所有新记录发生的事件，需求的基本数据，用以优化和修改系统的某些部分。（5）系统的优化阶段：诊断所有出现在系统运作，优化系统和TPP-CIPS的问题。这有时可能只是部分，如增加一个功能模块或一些新的功能。这个阶段也是新生活的时期的开始。5．三维空间结构是TPP-CIPS的三维空间结构，CIPS的可设置建立层次结构维度的基础上，认为维和生命期维度。参见图4。图4TPP-CIPS的三维空间结构6．结论计算机集成生产系统三维空间结构的提出可以作为供应电厂的计算机集成制造系统的实施的说明和指导，这一模式关键技术是的监督管理信息系统的模型，大型实时数据库技术和决策制定技术。监督信息系统是集成管理和控制级，一个良好的监督信息系统模型意味着一个良好的计算机集成生产系统，大型实时数据库是信息和资源的数据中心，它计算机集成生产系统的基本，决策技术是建立各种决策系统中最重要的技术。一些大型火电厂通过采用计算机集成生产系统正在实施计算机集成生产系统，这是一个成功的标志。