電廠信息實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在1000 MW機組的應(yīng)用

吳祥濤，劉建榮，何輝，針偉

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

電廠信息實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)PI－RTDBS(Plant Information Real－time Database System) 是 一 套 用于自動采集、存儲、管理工廠信息的服務(wù)器和客戶端軟件。電廠信息通用數(shù)據(jù)服務(wù)器PI－UDS(Plant Information Universal Data Server)從多個數(shù)據(jù)源采集信息，服務(wù)器除了完成數(shù)據(jù)庫的功能之外，還使得數(shù)據(jù)采集功能更優(yōu)化。目前，PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)實現(xiàn)廠級生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，是企業(yè)生產(chǎn)層和管理層之間的主要連接紐帶。

本文從PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的框架構(gòu)建、服務(wù)器安裝、系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、PI測點建立等方面，對PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在鄒縣電廠1 000 MW機組上的應(yīng)用進(jìn)行論述。

1 電廠信息實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及框架概述

鄒縣電廠2×1 000 MW機組分散控制系統(tǒng)(DCS)、輔控系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)(RTU)5個現(xiàn)場控制系統(tǒng)的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)要納入到PI系統(tǒng)，需要搭建生產(chǎn)專網(wǎng)與前期已經(jīng)建設(shè)好的生產(chǎn)專網(wǎng)相連，形成全廠型的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，通過雙機熱備冗余隔離裝置與管理信息系統(tǒng)(MIS)局域網(wǎng)相隔離。

將原有的電廠信息(PI)系統(tǒng)移植到新的系統(tǒng)平臺上，同時在MIS局域網(wǎng)增加1臺鏡像服務(wù)器向電廠信息(PI)系統(tǒng)使用人員提供服務(wù)請求，在PI系統(tǒng)平臺上進(jìn)行二次應(yīng)用開發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)需要采用標(biāo)準(zhǔn)的客戶機/服務(wù)器方式和IE瀏覽器方式，以直觀的監(jiān)控畫面和數(shù)據(jù)報表的人機界面形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。總體網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。

2 PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組建過程

2.1 通訊光纜鋪設(shè)

新的生產(chǎn)管理網(wǎng)共鋪設(shè)4根光纜:從四期集控室、三期脫硫控制室、四期脫硫控制室、遠(yuǎn)動機房分別至生產(chǎn)樓。具體分布如圖2所示。

2.2 PI生產(chǎn)網(wǎng)雙機服務(wù)器及管理網(wǎng)鏡像服務(wù)器的安裝

生產(chǎn)網(wǎng)雙機服務(wù)器采用Windows 2003操作系統(tǒng)配置域和群集，共同管理盤柜，盤柜配置RADI5與熱備份區(qū)。PI數(shù)據(jù)庫文件與歷史數(shù)據(jù)歸檔文件安裝在盤柜硬盤中。管理網(wǎng)鏡像服務(wù)器采用Windows 2003操作系統(tǒng)，PI數(shù)據(jù)庫文件與鏡像服務(wù)器歷史數(shù)據(jù)歸檔文件安裝在該鏡像服務(wù)器中?？紤]到原有PI服務(wù)器遷移的安全、穩(wěn)定與快捷，生產(chǎn)網(wǎng)雙機PI服務(wù)器虛擬IP地址采用原有PI服務(wù)器IP地址，管理網(wǎng)PI服務(wù)器IP地址采用現(xiàn)有PIweb服務(wù)器的IP地址，將原有PIweb網(wǎng)頁服務(wù)器上的網(wǎng)頁文件移植到PI數(shù)據(jù)庫鏡像服務(wù)器上。配置隔離器，做到雙機熱備，用PItoPI軟件測試隔離器，隔離器工作正常。

PI雙機主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的安裝:首先將盤柜控制權(quán)通過群集管理器轉(zhuǎn)換到主服務(wù)器上;運行PI數(shù)據(jù)庫安裝光盤setup.exe文件，彈出安裝確認(rèn)信息對話框;確認(rèn)所有配置內(nèi)容準(zhǔn)確無誤后，單擊Next按鈕開始安裝進(jìn)程，直至完成安裝。

2.3 PI系統(tǒng)與各分系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口

2.3.1#7，#8機組對象連接與嵌入過程控制(OPC)接口調(diào)試

#7，#8機組控制系統(tǒng)采用了Westinghouse公司的Ovation系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有OPC Server數(shù)據(jù)程序，在#7工程師室和#8工程師室的180工作站安裝PI數(shù)據(jù)庫、OPC接口程序、PItoPI軟件、PI－OPC接口軟件，實現(xiàn)從DCS工程師站180工作站采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，存儲到本機PI數(shù)據(jù)庫中，再通過PItoPI軟件單向傳輸?shù)絇I雙機數(shù)據(jù)庫。在電子間MIS機柜放置1臺單向隔離器和1臺小LinkSys交換機，數(shù)據(jù)通過隔離器、LinkSys交換機與 PI系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫連接。

圖1 總體網(wǎng)絡(luò)連接圖

圖2 新的生產(chǎn)管理網(wǎng)光纜鋪設(shè)分布圖

2.3.2 輔控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口

輔控系統(tǒng)采用的是Intellution公司的IFIX 3.5系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備OPC Server數(shù)據(jù)程序。在IFIX OPC Server上安裝PI數(shù)據(jù)庫、OPC接口程序、PItoPI軟件、PI－OPC接口軟件，實現(xiàn)從IFIX OPC Server采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，存儲到本機PI數(shù)據(jù)庫中，再通過PItoPI軟件單向傳輸?shù)絇I雙機數(shù)據(jù)庫。在電子間MIS機柜放置1臺單向隔離器和1臺小LinkSys交換機，數(shù)據(jù)通過隔離器、LinkSys交換機與PI系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫連接。

2.3.3 脫硫系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口

脫硫系統(tǒng)采用了Ovation系統(tǒng)，該系統(tǒng)有1個OPC Server數(shù)據(jù)程序，在脫硫180工作站安裝PI數(shù)據(jù)庫、OPC接口程序、PItoPI軟件、PI－OPC接口軟件，實現(xiàn)從DCS工程師站180工作站采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，存儲到本機PI數(shù)據(jù)庫中，再通過PItoPI軟件單向傳輸?shù)絇I雙機數(shù)據(jù)庫。再放置1臺單向隔離器和1臺小 LinkSys交換機。數(shù)據(jù)通過隔離器、LinkSys交換機與PI系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫連接。

2.3.4 RTU系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口

RTU系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)的1801規(guī)約接口，PI接口機通過串口線與RTU系統(tǒng)相連，再通過雙絞網(wǎng)線與PI服務(wù)器相連，在PI接口機上安裝PI－RTU系統(tǒng)接口軟件，實現(xiàn)RTU系統(tǒng)與PI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。

3 PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)測點的建立

各個系統(tǒng)的接口軟件讀取現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，都是要將這些數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的PI測點中，所以，PI測點的建立就尤為重要，下面對各個系統(tǒng)PI測點的建立進(jìn)行詳細(xì)說明。因#7，#8機組脫硫、輔控均為標(biāo)準(zhǔn)的PI－OPC接口，RTU為自行開發(fā)的接口，所以，分2部分對PI測點的建立進(jìn)行說明。

3.1 PI－OPC標(biāo)準(zhǔn)接口的測點建立

以#7機組發(fā)電機功率為例說明模擬量的建立，以#7機組的F1煤火檢有火為例說明開關(guān)量的建立，具體見表1。

表1中:Tag為測點名，保持和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的測點名相同即可;Descriptor為測點中文描述，DCS測點表里都有詳細(xì)的中文描述，拷貝過來即可;Digitalset為開關(guān)量狀態(tài)集，在前面的數(shù)據(jù)庫安裝過程中已經(jīng)解釋過，均填入set1即可;Engunits為模擬量單位，DCS測點表里中都有詳細(xì)的單位描述，拷貝過來即可;Instrumenttag為PI測點與DCS測點對應(yīng)屬性，必須保持一一對應(yīng);Location1為PI－OPC接接口ID號，均填入1即可;Location2為模擬量、開關(guān)量測點專有屬性，模擬量填入5，開關(guān)量填入2即可;Pointsource為測點數(shù)據(jù)源，每個OPC接口都設(shè)定了專署的數(shù)據(jù)源;Pointtype為數(shù)據(jù)類型，開關(guān)量為 digital，模擬量為 float32;Userreal1為PItoPI傳輸專用屬性，填入非零整數(shù)，表示該測點的數(shù)值需要傳輸，必須保持此屬性的唯一性，不能有重復(fù)的數(shù)值。

表1 模擬量和開關(guān)量的建立

3.2 RTU接口測點的建立

RTU接口只需要配置 Instrumenttag，Pointsource，Userreal1，其中:Instrumenttag按照測點的順序從整數(shù)1開始往后排列，一直排列到最后一個RTU測點，另外2個屬性按照OPC接口的測點規(guī)則配置即可。

4 PI系統(tǒng)的畫面顯示

趨勢圖是一種動態(tài)的元素，數(shù)據(jù)以時間為坐標(biāo)在圖中顯示，趨勢圖可以以多種格式顯示數(shù)據(jù)。大部分的畫面元素都與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，畫面經(jīng)常使用趨勢圖。趨勢圖是一種簡單、直觀的畫面，通過它能很容易地了解到一段時間內(nèi)一個點或多個點的數(shù)據(jù)。

使用趨勢圖的方法:放大→全屏→時間移動→時間范圍功能→單量程和多量程→最小和最大值選擇→趨勢游標(biāo)→恢復(fù)按鈕。

PI實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)客戶端在班組辦公機器安裝成功后，登錄PI服務(wù)器，即可采集實時數(shù)據(jù)并在趨勢圖上進(jìn)行顯示。

5 結(jié)束語

作者根據(jù)PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在鄒縣電廠1000 MW機組上的應(yīng)用情況，對PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的框架構(gòu)建、服務(wù)器安裝、系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、PI測點建立等進(jìn)行了簡單論述。目前，PI系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的一個主要平臺，是企業(yè)生產(chǎn)層和管理層之間的主要連接紐帶，希望本文能夠給PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用提供借鑒和參考。

［1］中國華電集團(tuán)公司電氣及熱控技術(shù)研究中心.電力系統(tǒng)中計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京:中國水利水電出版社，2009.

［2］中國華電集團(tuán)公司電氣及熱控技術(shù)研究中心.分散控制系統(tǒng)的原理及運行案例［M］.北京:中國水利水電出版社，2009.

［3］鄒金昌.對廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)的幾點看法［J］.電力信息化，2004，2(9):19 －21.