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1第一章系统概述1.1现存系统主要问题随着电力生产管理自动化水平的不断提高，各发电企业基本完成主控系统的DCS改造或正在进行DCS改造，辅助控制系统基本采用PLC控制，目前正在进行集控化改造，电气部分控制纳入DCS的范围和方式正在探讨和逐步实施中。在实际生产过程中，由于建设时间不等，开发厂商众多，各生产站点都有自己的监测控制系统，一般彼此互不相连。因此各生产设备运行状况的实时数据信息都分散存放在各自控制系统的计算机中，厂级领导不能随时监测全厂范围的生产运行状况，这不利于整个电厂的调度和管理。虽然各子系统都可以接入到MIS系统上，但MIS系统只是一个以关系型数据库为基础的管理平台，不适合大量实时数据的接入，而且这样只能加重MIS系统的负担。并导致：A、MIS中管理信息冗余太多，准确性差，实时信息不畅通且不能充分共享，导致决策速度慢和管理混乱。B、企业中存在自动化孤岛，致使企业上层管理者在决策时，因为缺乏准确、及时的企业数据和状况分析，导致决策失误。C、多个控制系统各自独立，无法进行综合分析，生产能力无法正确估计，无法最大限度地挖掘企业的潜力，统一规划全厂资源。D、控制系统与管理系统分离，无法实现数据共享。E、控制系统无法进行更深层次的数据挖掘，造成数据资源浪费。1.2建立实时监控系统的必要性随着MIS网的建设，电厂内各部门共享数据已成为可能。如何为运行、检修、统计、财务和生技等部门提供生产实时信息，确保实时掌握生产过程的运行状态，从而对整个生产、经营、管理作出最佳决策，提高电厂的工作效率和管理水平已成为电厂的迫切需求。而MIS作为一个以关系型数据库为基础的管理型网络已经明显不能适应实时监控管理的职能。为了获得电厂各生产站点、各设备的实时运行状况，必须在电厂中建立一个介于MIS和现场设备之间的实时监测系统。该系统不参与已有现场设备的控制，而是从这些不开放或不完全开放的现场设备控制系统中获取设备的运行状况信息，并将这些现场信息组态，传送至2MIS。因此，该实时监测系统必须做到：A、系统有很强的实时通讯能力，能实现与传感器、普通微机、工业计算机等之间的通讯，而且要保证数据通讯的准确性，不受现场的强磁场、强电场的干扰。B、对于已有控制系统的机组不要重复建立监测站点，只需取出其中关于设备运行状况的实时信息；C、对于已获取实时数据的其它生产站点也不要重复建立监测站点，只需将数据信息取出存储到历史实时数据库并加以组态；D、对尚未实现数据采集的生产站点，要能从现场采集实时数据信息；E、能够对现场实时数据进行方便的组态；F、实时系统具有良好开放性，保证新的数据源（如DCS系统、化水等辅助车间的监测系统等）可以很容易地加入。G、能够完成部分小型公用系统的控制，便于电厂减人增效；同时，生产实时信息平台的建立，为进一步开发以下应用提供了必要条件：A、为各种专家系统或故障诊断系统（如机组效率分析系统、汽机振动分析系统、机组寿命分析系统等）提供实时数据平台。B、记录设备的运行参数，经过分析、计算出设备的多种性能指标，可定量地评价设备运行状态的变化，作为制订检修和技术改进计划的依据。在此基础上，可实现部分设备从故障检修过渡到预测检修和主动检修。C、机组出现异常时，各生产管理部门和电厂的专业人员可调用机组的实时和历史数据，监视和分析机组的问题。D、企业计算服务，完成全厂数据集中，动态计算机组的实时效率、煤耗等经济指标，指导运行人员控制机组，有利于发电企业加强管理，降低成本，提高效益。E、为电能实时报价系统提供有关生产成本的信息。F、为发电企业日后建设ERP系统提供了实时数据平台和监测平台。G、为企业应用一些以生产实时信息为基础优秀管理软件提供了系统数据平台，如“设备管理软件”、“能量管理软件”、“设备及系统性能优化软件”、“过程信息统计分析软件”等。这些软件以生产实时信息为基础，注重运行的经济性、对设备或系统的开环分析能力及它的管理、决策支持功能，对于保持设备、系统经济高效运行有着重要的作用。31.3实时监控系统在企业管理中的地位MV实时监控系统对全厂的实时过程进行优化管理。从功能上讲，它一方面采集DCS等控制系统的数据来实现电厂的运行优化、负荷调度分配、经济性能分析、设备故障诊断、设备状态维修以及设备寿命管理等；另一方面又可将数据传给MIS中的商业、档案、人事等管理系统。从物理结构上讲，该层面处于具有高精度、高速度和高可靠性要求的DCS等控制系统与非实时的不影响安全生产的MIS之间。它既是一个过渡层面，同时又起到隔离带的作用。该系统在企业管理中的逻辑结构见下图：1.4系统设计原则1.4.1设计要求华能北京热电厂“厂级实时监控信息系统”以实时历史数据库为核心，完成系统必须的原始数据的积累。面向值长监测，与全厂各单元DCS系统及各辅助计算机控制系统构成只收图1实时监控系统在企业管理中的地位4不发的单向通信网络，并监视其运行工况，具有与全厂生产管理MIS通信的能力；同时使用现场总线控制技术（FCS）和PLC技术由值长控制以下设备的运行：电气公用段（单元固定端，目前在#1机控制室）（一期完成）循环水泵房与消防水泵房公用系统控制（一期完成）热网公用系统（固定端）（一期完成）低脱控制和锅炉补给水控制（一期完成）固定端厂用减温减压站控制（一期完成）工业水泵房（二期完成）污水泵房（二期完成）生活水泵房（二期完成）升压水泵房（二期完成）雨水泵房（二期完成）完成对以下系统的单方向监测（只收不发）：#3、#4机DCS系统数据采集与画面监测（一期完成）#1、#2机DCS系统数据采集与画面监测（二期完成，预留接口）网控系统互联（一期完成）燃料控制系统（一期完成）热网水控制系统（二期完成，预留接口）脱硫控制系统（二期完成，预留接口）1.4.2网络系统建设原则与策略本方案本着“总体规划、统一标准、分步实施”的原则，建立一个开放式的生产实时信息平台，实现电厂MIS网与DCS实时数据网及相关辅助系统数据网的隔离，同时构筑网络之间信息交换的桥梁。同时，该系统可以避免为各种应用建立单独的数据采集系统而造成的浪费。并且，平台的开放性可以保证新的数据源（如#3、#4机组的DCS系统、化水等辅助车间的监控系统等）可以很容易地加入。MV厂级实时监控系统是一个集网络系统、布线系统、主机系统及应用系统为一体的综合性网络，在进行整体规划时通盘考虑。51.4.4.1设计采用如下策略通信物理平台采用结构化布线/准结构化布线系统，在15-20年不会制约华能北京热电厂实时监控网向更高层次网络建设发展。系统中所有节点间均采用光缆连接，从而避免强电磁场对信号的干扰。所有系统间的互联均经过网桥实现，起到相互隔离的作用，使各系统保持相对独立性，从而避免相互间的影响。计算机网络平台采用当今世界上先进而成熟的技术和设备，具备开放性的网络环境，丰富的网络服务。具有良好的升级、可扩展性，便于今后网络发展的需要。具有很好的安全性、可靠性、要求设计简单、灵活、合理、易于开发，便于维护。规定实时系统至非实时系统的单向信息传输流程，从根本上杜绝不良数据对实时数据库可能造成的不良影响。网络互联设备采用智能交换式企业级HUB，使各子系统的数据传输通过网段交换实现，各网段的交换块提供端口级的安全性，支持源地址、目的地址和协议的过滤能力，防止非法用户访问。光端设备及网桥均安放在各机房内，并由大功率在线UPS供电。应用系统平台对于应用平台实时数据服务器的选型，强调计算机处理能力，I/O吞吐能力，操作系统的可扩展性，支持通用数据库软件。对于应用系统软件，具有很强的实用性，方便的使用性，具有计算机硬件平台的透明性，适应华能北京热电厂实时监控网络的不断发展，进而推动整个华能北京热电厂逐步实现ERP系统。1.4.2.2系统设计采用如下原则实用性与先进性在厂级实时信息监控网络的设计中，首先要考虑的是实用性和便于操作性、易于管理和维护，易于用户掌握和学习使用。采用技术成熟的网络技术和设备及通信技术，同时要考虑对现有设备和资源的充分利用，保护原有的投资。6当前网络技术发展迅速，新的设备不断涌现并趋于成熟，在满足实用性的基础上，起点要高，应尽量选用先进的网络技术及通信设施，将计算机网络应用的技术水平定位在一个较高的层次上，以适应新世纪的需要。开放性与标准化在总体设计中，采用开放式的体系结构，使网络易于扩充，使相对独立的分系统易于进行组合调整。适应外界环境变化的能力，即在外界环境改变时，系统可以不作修改或仅作小量修改就能在新环境下运行。选用的网络通信协议符合国际标准，所选网络设备符合工业标准。网络的硬件环境、通讯环境、软件环境、操作平台之间的相互间依赖减至最小，发挥各自优势。可靠性与安全性系统安全可靠运行是整个系统建设的基础。鉴于网中信息的重要性，网络系统具有较高的可靠性，各级网络具有网络监督和管理能力，适当考虑关键设备和线路的冗余，能够进行在线修复、更换和扩充。确保系统的正确性、数据传输的正确性，以及为防止异常情况所必须的保护性设施。网络主干采用光纤，车间内部子系统采用五类双绞线，各级生产技术管理人员充分利用现有MIS软硬件访问实时数据，实时网络与MIS网使用硬件病毒防火墙，保证无信号泄漏和不受干扰，保证数据传输的安全可靠。经济性与可扩充性MV厂级实时监控系统的建设，要从经济性着眼，在完成系统目标的基础上，力争用最少的钱办最多的事。建成的网络系统必须具有良好的可扩充性和升级能力，并且其扩充和升级必须要以最低成本浪费为前提。1.4.3布线系统设计原则依据结构化布线系统的设计规范，综合布线系统要遵循以下原则：按照结构化布线系统设计规范等有关标准进行结构化布线系统设计。布线要符合国际标准ISO、IS11801及TIA/EIA568标准，充分保证计算机网络系统的高速运行和信息可靠传输。布线既满足目前的通信技术要求，又满足未来辅助的需要，能够实现高速、大容量数据通讯和数据实时传输要求。7布线的接插件都应是模块化的标准件，以便将来的发展，布线结构化，合理化且美观可靠。要能满足网络系统设计和通讯系统设计的通用性和灵活性。布线要具有较高的抗电磁干扰特性，具有高可靠性。要能满足网络系统设计和通信系统设计的通用行和灵活性。1.4.4实时数据库选型原则1.4.4.1通用原则具有较强的安全性，可靠性，成熟性和保密性；采用的技术应具有先进性；具有优良的可维护性，互操作性；计算机系统各级接口均有较好的兼容能力以及系统具有较强的扩充能力；系统设计充分考虑到各期软、硬件的可扩充性及兼容性；1.4.4.2实时/历史数据库选型技术原则与关系型数据库能够紧密集成；应具备与多种现场设备的接口技术；能快速和同步的接受现场的全部数据，具有存储大量实时和历史数据的能力及必要的压缩和还原技术；能方便的组态进行二次运算，提供必要的数据处理工具，并能方便的组态，显示和监视各种需要的信息；提供厂级自动化各应用单元统一的数据平台；数据安全和防攻击技术。按照实时数据库的内核来划分，实时数据库可分成两类：采用专用内核的实时数据库与采用关系数据库内核的实时数据库。前者的典型代表为AspenTech公司的InfiPlus及OilSystem公司的PI；后者的典型代表为Wonderware公司的INSQL及Honeywell公司的实时数据库产品。对于采用专用内核的实时数据库而言，由于它们是面向工业过程开发的产品，故系统的响应速度、可靠性、容量及对面向过程应用的支持方面有极大的优势。对于采用关系数据库内核的实时数据库而言，由于它们是在关系数据库的基础上增加了实时数据采集和调用机制8及面向过程的可视化界面的产品，故系统的开放性、通用性和与关系数据库的互操作性比较强。在本系统设计中，考虑到本系统对实时数据库实时性要求较低，对数据库的通用性和开放性要求较高，综合考虑系统的性能价格比等因素，我们选用了美国Wonderware公司的IndustrialSQLServer数据库作为本系统的数据平台。IndustrialSQLServer是Wonde