最新文章专题视频专题问答1问答10问答100问答1000问答2000关键字专题1关键字专题50关键字专题500关键字专题1500TAG最新视频文章推荐1 推荐3 推荐5 推荐7 推荐9 推荐11 推荐13 推荐15 推荐17 推荐19 推荐21 推荐23 推荐25 推荐27 推荐29 推荐31 推荐33 推荐35 推荐37视频文章20视频文章30视频文章40视频文章50视频文章60 视频文章70视频文章80视频文章90视频文章100视频文章120视频文章140 视频2关键字专题关键字专题tag2tag3文章专题文章专题2文章索引1文章索引2文章索引3文章索引4文章索引5123456789101112131415文章专题3
当前位置: 首页 - 正文

华能北京热电厂实时监控管理系统正式技术方案

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-27 21:06:13
文档

华能北京热电厂实时监控管理系统正式技术方案

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
推荐度:
导读第一章系统概述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
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,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MIS。

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。

1.3 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。

1.4.4.1 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。

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。

●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Oil System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IndustrialSQL Server数据库作为本系统的数据平台。

IndustrialSQL Server是Wonderware公司的用于工厂和过程的实时关系型数据库。IndustrialSQL Server以全分辨率获取和存储过程数据,并将工厂的实时和历史数据、配置、事件、汇总和生产数据集成到桌面的客户应用程序中。IndustrialSQL Server将Microsoft SQL Server的强大功能、开放性和灵活性与实时系统的高速采集和高效的数据压缩特征结合了起来。利用SQL作为后端(服务器)和前端(客户)计算机之间的标准接口保证了不依赖工业软件环境的开放性和灵活性,并与Microsoft 其他产品WORD、EXCEL实现了无缝联接与集成。第一次真正将办公室和工业现场连接了起来。

IndustrialSQL Server的主要特点:

A、高速的数据捕捉

大量广泛的Wonderware I/O Servers用于连接超过500种控制设备和数据采集设备。

由于对模拟量和离散量数据的采集和存储进行了优化设计,在相同硬件环境下,IndustrialSQL Server在很多方面都胜过所有普通的关系型数据库,使得在关系型数据库中存储高速数据成为可能。同时Wonderware I/O Servers支持一种SuiteLink通讯协议,SuiteLink在I/O Servers中引入了时间和质量戳的概念,并且进一步提高了数据获取速度。

B、减少了存储空间

数据库采用了loss-less压缩算法,保证在用户获得高存储率的情况,同时获得高分辨率和高质量的数据。举一个示例,对于一个有4000个变量,扫描速度从秒级到分级的工厂来说,存储两个月历史数据所需的磁盘空间一般情况下会小于2GB,大约是普通关系行数据库存储这些数据所需容量的2%。

C、时间域SQL

SQL语言不支持时间序列数据。特别是,无法控制返回数据的分辨率,也无法向用户主动提供数据。这是关系型数据库不可克服的缺点。

IndustrialSQL Server则不同,在保留SQL原有优点的同时,IndustrialSQL Server扩展了Transact-SQL,允许对分辨率和主动更新的控制,并在服务器上提供了基本的时间关系函数,如变化率和完整过程计算。

第二章 系统软硬件设计

2.1 设计基础条件

表1  热电厂现有的DCS系统配置及联网条件

序号装置名称DCS名称

联网硬件联网软件环境通信协议
1#1机组

TELEPERM XP预留接口TCP/IP
2#2机组

TELEPERM XP预留接口TCP/IP
3#3机组

INFI90ICI01FIX+OPsCon

TCP/IP
4#4机组

INFI90ICI01FIX+OPsCon

TCP/IP
表2  热电厂现有的PLC及DEH配置和联网条件

序号装置名称PLC名称

数量通信协议
1输煤程控Modicon1RS-232C
2补给水程控暂无,可预留以下接口:

1、A-B公司PLC接口

2、Modicon PLC接口

3、其他厂家PLC接口

1DDE

RS-232C

RS-232C

3燃料控制1
4脱硫程控1
5热网水程控1
6除渣程控1
7除灰程控1
8网控系统已有微机1N4F
现有的网络:MIS                     实时数据服务器:无

实时数据库:无                    实时系统主干光纤:无

2.2 网络系统设计方案

2.2.1 网络结构设计

2.2.1.1 网络拓扑结构

MV厂级实时监控信息系统网络系统使用单模光纤和多模光纤构成系统主干网,中心交换机选用CISCO Catalyst 4006,使用光纤将4台机组的DCS主控系统以星型方式汇接到网络分中心交换机上,其他大型辅控系统(补给水程控系统、输煤程控系统、燃料控制系统、热网水控制系统、脱硫控制系统、除灰除渣控制系统、网控系统)也同样以星型方式汇接到另一个网络分中心交换机上,公用辅助系统(如:循环水控制系统、消防水控制系统及其它公用控制系统)采用总线拓扑接入网关后接入系统,充分发挥总线系统便于扩充的优势。

系统拓扑结构见图2: 

2.2.1.2 网络分层结构

发电厂的生产要求极其严格,任何计算机网络的传输错误都将直接影响到电厂的经济效益和社会效益,因此生产和管理计算机网络系统一定要安全、可靠。为此,根据实时监测系统的功能和工程要求将它设计为开放式的三级系统,即监测控制级、网络数据传输级和实时数据后处理级。

网络分层结构示意图见图3:

图3 网络分层结构示意图

监测控制级即控制层,该层为DCS控制网络或PLC等。各控制网络因厂家不同,采用不同的总线,彼此之间不能相互通信。它

网络数据传输级即接口层,通过各种标准通讯链路,对下连接DCS系统和PLC控制系统以及公用系统控制机构的各种传感器和执行机构,对上连接数据后处理级。负责数据信息的采集、预处理和控制,统一通讯规程,设计、制作通讯软硬件。它以获取不同数据源的实时数据信息。其主要是完成实时数据的通讯,包括网络协议服务器的安装调试,网络系统软件的安装调试,网络通讯设备及其驱动软件的安装调试。

实时数据后处理级即集成层,通过路由器(防病毒网关)完成对实时监测系统和MIS这两个异型网络的连接。把实时系统的数据信息与由组态软件开发的监控界面和功能联系起来,实现对现场实时数据的监测,并完成向MIS传送实时监测数据的集成。

2.2.2 厂级实时监控信息系统网络安全设计

本系统的安全性都可以用4A的保密性来衡量:第一个A是用户身份验证(Authentication),保证在用户访问系统之前确定该用户的标识并得到验证(如口令方式);第二个A是授权(Authorization),指允许某个用户以什么方式访问系统;第三个A是责任(Accountability),如经检查跟踪得到的事件记录,这是业务控制的主要领域,因为它便于提供证据(Proof)和迹象(Evidence);第四个A是保证(Assurance),即系统有什么级别的可靠程度。

为防止网络系统遭受病毒的侵害,我们还采用网络版防病毒软件和防病毒网关(硬件防火墙)来保护网络系统安全运行。

考虑到厂级实时监控信息系统除了主要对外围公用设备系统监控外,主要是面向值长的监测功能,与全厂各单元DCS系统及各辅助控制系统构成只收不发的单向通信网络,只监视其运行工况,无权操作,从而保证生产系统安全可靠的运行。

2.3 服务器和实时系统平台选择

2.3.1 实时数据存储量分析

2.3.1.1 过程点的选择

过程点的数量与处理方式是涉及到实时数据库规模和资源占用的一个重要问题。所谓“过程点的选择”就是确定需要集成进实时数据库的过程点数量;所谓“过程点的处理方式”就是对过程点做合理的分类,以便有针对性地进行处理。过程点的选择与分类实质上是功能需求与资源占用的折中考虑。

A、根据参数的重要性及变化速率可将过程点分为以下几类:

①高监控频率的过程点

此类点包括生产装置中的控制点、对电力生产有重要影响的检测点、对安全生产有重要影响的点、与先进控制和过程优化有关的点、大型机组和设备的状态报警点。

②中等监控频率的过程点

此类点包括的变化缓慢的控制点和检测点、生产装置中作为辅助监控手段的点。

③低监控频率的过程点

此类点包括各种产品和中间产品的计量点、用于简单工艺计算的点等。

B、根据上述分类,可对不同类别的过程点作如下处理:

①高监控频率的过程点全部集成进实时数据库,历史数据的分钟值在线保存60天,备份保存一年,并建立相应的报警和事件登录;

②中等监控频率的过程点有选择的集成进实时数据库,历史数据的分钟值在线保存15天,备份保存一年,并建立相应的报警和事件登录;

③低监控频率的过程点中,各种产品和中间产品的计量点集成进实时数据库,历史数据的小时累积值或班累积值在线保存半年,备份保存一年。

C、按照上述原则,对不同类别的过程点进行分类统计:

严格按照电厂要求紧密结合,对各类过程点精挑细选,分类后集成到实时数据库中。

根据目前华能北京热电厂的实际情况,并考虑到系统冗余和日后系统扩容的需要,暂将系统点数按照25000点考虑,实时数据库为无限点。

2.3.1.2 实时数据最大存储量分析

实时数据极限采集点数:25000点。

平均存储时间间隔:15秒。

每个点存储字节数:4个字节

一天的存储量:25000*4*24*60*4=576MB

1年的存储量:365*576=210.24GB

3年的存储量:210.4*3=630.72GB

2.3.2 服务器选型

实时数据库系统需要高性能服务器。双CPU、4 CPU、8 CPU等并行处理计算机是高档服务器领域的最好的选择。INTEL系列的Pentium Ⅳ是32位体系结构CPU,INTEL公司最新推出了PIII Xeon,PIII Xeon是位体系结构的,多CPU的服务器在数据库处理上提供强大的处理能力,随着CPU数目的增加,对于海量数据的数据仓库提供最大的支持能力。

根据数据存储分析,选择的服务器应该具有磁盘阵列,目前一块最大容量的SCSI硬盘为80GB。根据系统需要增加6~8个硬盘可满足系统需要。

根据以上数据本系统服务器的主要参数如下:

双CPU:PIII 800M*2

硬盘架:支持8个SCSI硬盘,本系统使用80G*8=0G存储量

内存:1G

2.3.3 实时操作系统平台选择

构成一个计算机实时系统的主要成分可分为三类:一类属于基本软硬件平台支持,包括计算机、操作系统、网络、编程语言等;一类是与应用系统直接有关的产品,如应用软件等;还有一类介于计算机平台和应用系统之间,构成对某一类型应用(如SCADA系统等)的通用支撑软件——组态软件。

操作系统是直接面向用户的,所以软件的选择一定要遵循功能强大、系统稳定性好、界面直观、易使用、易维护等原则,利用Windows NT对用户管理的简易性,根据用户所在部门、实现的功能以及权限的不同,可实施分组管理,对于不同的组分配不同的权限,以实现不同部门的统一管理。因此,我们建议应用平台选用Microsoft Windows 2000 Server,同时Windows 2000 Server内嵌Internet Infirmation Server即WWW SERVER。

所以选择Windows 2000 Server,主要是因为它:

●可以实现与Wonderware公司的IndustrialSQL Server数据库的紧密集成。

●易于安装、规划、管理和使用。

●是Intranet最佳的平台,它内置可高性能的Web 服务器的网络操作系统。

●高性能的微内核体结构。

●于处理器的可移植设计。

●高度的安全性和稳定性。

●通过单一的网络登录集成目录服务、中心式的管理、集成应用程序的功能等。

●可扩展的多处理器能力。

●提供了与Windows NT Workstation和Windows98 相同的应用程序设计界面WIN32API。

●与其他主要系统进行完成连接的能力。

为了建立一个开放式的生产实时信息平台,应该在计算机平台和实时应用系统之间必须采用“组态软件”,使生产实时信息系统与计算机平台之间的无关性大大增强。在计算机产品飞速发展并快速更新换代的今天,这一点对于保证系统有更长生存周期,并能随着计算机平台的更新换代而同步发展有着至关重要的意义。

经过多方调研,反复比较,决定选用Intellution公司的FIX软件作为生产实时信息平台的组态软件。该软件是目前世界上用于SCADA系统中的组态软件中极为出色的一个。

FIX软件是一种工业自动化软件。它不但具有丰富的监视、监控、报警和控制功能,还提供了通过工业标准数据交换规约如DDE和ODBCSQL存取FIX数据的功能,用户可用电子报表如Microsoft的Excel生成详尽的报表,报表中可包括实时数据和历史数据。通过实时ODBC,可与INSQL数据库建立实时开放式互联接口,将机组的生产实时数据送入实时数据库或关系数据库中。

这样,以FIX为基础建立起来的生产实时信息平台,能保证从DCS取出所需的数据及保证它们的实时度,并具有很好的开放性,能满足将来增加功能的需要。

2.4 实时数据接口与数据流

2.4.1 DCS系统与PLC系统接口方案选择

INSQL实时数据服务器通过设备驱动程序接口模块(I/O Server)与DCS系统、PLC系统通信软件接口并与现场设备连接。

I/O Server(设备驱动程序)是组态软件与DCS、PLC、智能仪表等设备交互通讯的桥梁,I/O Server直接负责从设备采集实时数据并将操作命令下达给设备,由于组态软件面向的就是开放式测控设备,因此建立PC与设备间的通讯链路不存在理论上的障碍。各种测控设备也越来越多地采用标准通讯接口,使设备与PC间及设备间的互联通讯越来越简便。

设备驱动程序完成的主要功能:

●从I/O设备采集所需数据,进行链路维护。

●执行来自操作员的I/O命令,管理输出队列。

●与实时数据库系统进行无缝连接。

设备驱动程序能够连接的设备种类:

●DCS、PLC等控制设备。

●带数字通讯接口(RS232/RS422/RS485、以太网、现场总线等)的智能仪表,如流量计等计量设备、报警器等安防设备、遥测传感设备。

●PC总线工业计算机设备。

●带开放接口的基于PC的数据处理系统。

我们用FIX软件加上与INFI90通讯的驱动程序OPsCon来采集INFI90数据,采用FIX软件加上与不同品牌PLC通讯的驱动程序来采集PLC程控系统的数据。

选用FIX作为系统组态平台是基于FIX以下特点:

●分布式客户/服务器结构;

●直观的人机接口;

●100%数据集成;

●实时过程监视;

●丰富的I/O Server(设备驱动程序),可以完成各类设备的监控和数据采集;

●可与SQL/ODBC相关数据库连接;

●报警和报警管理;

●综合、精确的报告;

●实时和历史趋势曲线;

●统计过程控制;

●用MMI(人机接口)和SCADA(监控和数据采集)能解决各种规模的自动控制系统问题。

I/O Server的物理分布方式直接影响到实时数据库的物理架构和性能,因而,要根据不同的应用需求采取不同的方案。一般说来,I/O Server模块的物理分布有两种选择:

①I/O Server模块与INSQL的数据库驻留在同一硬件平台上(简称方案1);

②I/O Server模块与INSQL的数据库驻留在不同的硬件平台上(简称方案2)。

对于方案1(见图4):

●由于实时数据库、I/O Server模块及DCS/PLC的通信软件均在同一台服务器上运行,因而可以降低子网段的通信负荷。

●由于实时数据库服务器承担着采集数据、提供数据库服务、支持先进控制和优化软件等多项任务,对其内存、硬盘和事务处理能力等方面的要求比较高,故需要配置高档的服务器。否则这一节点有可能成为数据集成的“瓶颈”。

●在本方案中,INSQL与DCS/PLC构成了“紧耦合”关系,一旦因DCS/PLC升级或数据采集量增加而需要更换硬件平台时,则需要更新INSQL的版本或重新安装INSQL,这不利于保护用户投资。

对于方案2(见图5):

●由于I/O Server模块与INSQL别驻留在DCS采集站和数据库服务器中,故数据采集、数据库服务及先进控制和优化软件运行等任务由2台服务器分别承担,从而分散了工作负荷。

●由于I/O Server模块与INSQL的数据库分别驻留在两个平台上,当DCS采集站进行备份或出现故障时,INSQL数据库仍可支持其它数据源的集成以及其它应用。

●本方案中,INSQL与数据采集硬件平台构成了“松耦合”关系,一旦硬件平台更换,只需更新或升级I/O Server模块的版本,无需对INSQL数据库本身做大的改动,有利于保护用户投资。

●由于I/O Server模块与INSQL的数据库的通信负荷有所增大。

综合华能北京热电厂的实际情况,本系统选择方案2进行设计,以保护用户投资,达到最佳性能价格比。

2.4.2 DCS接口设计

系统中#3、#4机组所用美国贝利公司生产的INFI90各一套,#1、#2机组改造完成后为西门子TELEPERM XP系统。

工程分两期进行,第一期主要完成两套INFI90数据采集和传送。为两套TELEPERM XP预留两个DCS接口。

INFI90数据采集方案要点概述如下:

①本系统采用FIX软件加上与INFI90通讯的驱动程序OPsCon在ICI01接口采集INFI90数据。

②通过使用ICI接口卡作为INFI环或厂环上的一个节点,通过RS-232与数据采集站(PC)相连。

③在该数据采集站(PC工作站)安装FIX组态软件和OPsCon Server端,依据INFI90标签数据库建立一个动态数据库,使之成为采集INFI90数据的数据库服务器,然后采用例外报告技术的方法动态刷新这个数据库。

④采用OPC方式向实时数据服务器把包含有动态数据的SQL数据送往系统服务器的INSQL数据库,使其根据将来的需要编制其他的画面显示或其他的应用。

下图6是电厂DCS数据采集和传送系统。

上述方案所需的软硬件见下表:

表3  软硬件设备清单

名      称

说     明

数 量

硬件
研华(服务器)

PIII800,内存:128MB,双硬盘:2*20GB,双电源

2套

网卡10/100MB网卡,1*RJ45+1* ICI03

2套

系统软件WINDOWS  NT+FIX

2套

接口软件
I/O ServerOPsCon2套

2.4.3 PLC系统接口设计

PLC一般提供标准的串口(RS-232C、422、485等)用于同外界的通讯,可利用此串口及PLC制造商提供的通讯协议和PLC通讯,取得数据。一些常见PLC系统及其通讯连接方式见下表:

表4 常见的PLC设备及其通讯连接方式

生产商产品型号通讯方式
OMRON

(欧姆龙)

CPM1CQM1
CQM1RS232/RS422、COMPOBUS/S、COMPOBUS/D。

C1000H/C2000H、C200Hа、CVM、CV、CS1

RS232/RS422、Controller Link、SYSMAC LINK、SYSNET、Ethernet、CompoBus/s、CompoBus/d。

C20H-C60HRS232/RS422。

MISTUBISHFX系列

RS232/RS422
A系列Q系列

RS232/RS422/USB、PROFIBUS、Modbus、MELSECNET10、CC-Link、Ethernet。

Allen-BradleyControlLogix、PLC5、SLC500

RS232/RS422、DH+/DH485、ControlNet、Ethernet、

DeviceNet。

松下FP0/FP1、FP3、FP10SH

RS232/RS422、Ethernet、MEWNET、C-NET。

GE FanucLM90-30、LM90-70

RS-232/422、Ethernet、GENIUS BUS、PROFIBUS、WorldFip、InterBus-s。

Schneider

(施耐德)

NanoRS485。

Tsx-MICRORS232/RS422。

Tsx-Premium、Tsx-Quan

tum、Tsx-Momentum

Ethernet、Modbus-Plus、RS232(MODBUS)、WorldFip

、InterBus、PROFIBUS。

SiemensS5PROFIBUS。

S7-200PPI。

S7-300

S7-400

MPI、PROFIBUS、Ethernet。

2.4.3.1 输煤程控PLC接口

所用PLC为Modicon PLC,有上位机软件,系统改造后,可利用DDE和上位机通讯取得PLC的数据。如下图:

上述方案所需的软硬件

名      称

说  明

数   量

硬件
上位数采工控机研华工控机800MHz/10G/128M

2
网卡10/100M,1*RJ45+1*BNC2
系统软件WINDOWS NT+FIX
接口软件I/O Server
2.4.3.2 其他PLC程控系统

MV厂级实时监控信息系统为以下系统:

●补给水程控系统

●燃料控制系统

●热网控制系统

预留Ethernet接口、Modbus-Plus接口和485接口,便于系统扩容升级。

2.4.4 网控系统接口

该系统采用上海汇安公司的G290系统,上位机通讯规约为N4F,方案构成如下:

上述方案所需的软硬件

名      称

说  明

数   量

硬件
数采工控机研华工控机800MHz/10G/128M

2
网卡10/100M,1*RJ45+1*BNC2
系统软件WINDOWS NT+FIX
接口软件I/O Server
2.4.5 外围公用系统控制方案设计

2.4.5.1 外围公用系统总体方案概述

外围公用系统的零散数据点的集成控制是MV厂级实时监控信息系统实施的重要内容之一。这些零散数据点具有分布范围广、驻留平台差异大等特点,给集成工作带来了极大难度。一般说来,零散数据点的集成要解决三方面的问题,即数据通信、数据采集与控制、数据进库。

①数据通信方案

外围公用系统的零散数据点因其分布范围较广,系统采用总线拓扑,使用现场总线通讯协议,考虑到总线传输速度和控制功能的实现,本实时监测系统网络协议采用现场总线中的PROFIBUS协议。

该协议原是德国国家工业标准,现已发展成为欧洲标准,并且正向FF标准靠拢,在世界上已有数量可观的用户和支持者。 在网络站点中采用PROFIBUS支持的混合存储介质工作方式,即主站间按令牌方式,主从站间按主从方式工作。令牌是一条特殊电文,它在主站间按地址升序传递总线控制权(即令牌),这种方式保证任一时刻只有一个主站发送数据,并且任一主站在一特定的时间片都可以获得总线控制权。这样避免了网络冲突,提高了系统自身的可靠性。这种高可靠性、低数据传输速度与电厂外围公用控制系统的实际生产要求是一致的。

②数据采集与控制接口

本系统通过在各外围公用系统设置接口工控机完成数据采集,底层使用小型PLC进行控制,系统就地提供硬手操和软手操,同时在系统值长站、副值长站、外围公用系统操作员站提供软手操和系统连锁,主要实现以下功能:

●提供就地监视画面和就地软手操功能。

●数据源所驻留系统发出的数据包或提供的数据文件中读取数据,并送到指定的平台上(如:EXCEL);

●数据转换成INSQL所能接受的格式。

③实时数据的进库

实时数据的进库可利用数据采集接口将数据采集出来,并以文件的形式送至实时数据库驻留的服务器中。然后,利用专门开发的C语言程序,通过实时数据库提供的外部任务功能,将数据写入相应的记录字段。

各监测站点的主画面和曲线、表格、棒图、饼图等都存放在各自的站点,根据传送来的数据动态调用相应的画面和监测功能。这些画面和监测功能由组态软件开发。

2.4.5.2 外围公用系统拓扑结构

各子站点系统结构图,见下图:

外围公用系统拓扑结构图,见下图:

2.4.5.3 循环水和消防水公用控制系统

循环水泵房共有6台泵,已有PLC控制系统,并预留上位机接口。循环水泵房主控PLC选用SIMATIC S7-300系列PLC。

该系列PLC其主要设计参数如下:

CPU单元

315-2DP
工作内存KB
内部继电器2048
数字量I/O

最多1024

模拟量I/O

最多128

计数器最多

定时器最多128

本地最多扩展模块32
机架配置最多4排

在实际调研中,我们了解到华能北京热电厂循环水控制系统中测点数量如下:

DI:96点    其中备用:6点

DO:点    其中备用:1点

上位机操作信号:96点    其中备用:4点

设备状态信号:点    12点

计时器点数:118(大部分用于光子牌监控)

系统总点数:320点,已用:297点,备用:23点。

从上述数据可以看出,系统IO能力还可以扩充余地(可以达到1024),但计时器已经基本用完(最大128点,实际使用118点),已经没有扩充余地。

综上所述,循环水泵房的PLC控制系统已经没有扩容能力,所以本系统采用以下方案对循环水和消防水泵房进行控制。

●循环水泵房原有PLC控制系统不变;

●消防水泵房使用同型号PLC进行改造;

●两台PLC共用一台上位机,PLC机柜集中摆放;

●能够实现远方操作要求。

系统结构如下:

消防水泵房主要被控对象如下:

●高压消防泵   3台(#1、#2、#3)

●低压消防泵   2台(#1、#2)

●高压稳压泵   2台(#1、#2)

●低压稳压泵   2台(#1、#2)

连锁关系:2台低压消防泵和2台低压稳压泵连锁,3台高压消防泵和2台高压稳压泵连锁。

消防水PLC控制系统为便于联网运行控制,选用与循环水泵房控制系统相同的PLC配置,即S7 315-2DP。设计说明如下:

一、单台泵控制逻辑

1.    输入信号

①    上位机启动操作

②    上位机停止操作

③    上位机操作确认

④    就地远方操作设置(0—就地;1—上位机)

⑤    联锁启动操作

⑥    联锁停止操作

⑦    就地启动操作(DI)

⑧    就地停止操作(DI)

⑨    泵运行信号(DI)

⑩    泵停止信号(DI)

2.输出信号及状态

①    泵启动输出控制(DO)

②    泵停止输出控制(DO)

③    泵红灯平光(状态)

④    泵红灯闪烁(状态)

⑤    泵绿灯平光(状态)

⑥    泵绿灯闪烁(状态)

⑦    泵故障跳闸(光子牌)

3.启动过程

①    上位机启动:在设备处于上位机操作时,点击上位机启动操作按钮,然后点击确认操作,此时启动DO为1,启动继电器励磁,上位机启动操作、确认操作逻辑处理为脉冲信号。如果电机启动信号返回,则红灯平光,如果启动信号不返回,则绿灯闪烁,2秒钟后发故障跳闸光子牌。

②    联锁启动:当联锁逻辑发出联锁启动操作,直接启动DO为1,启动继电器励磁。启动信号返回后。如果电机启动信号返回,则红灯平光,如果启动信号不返回,则绿灯闪烁,2秒钟后发故障跳闸光子牌。

③    就地启动操作:就地启动操作为硬开关,其中一个触点直接并入启动接触器启动回路,另一个触点进入PLC,功能如同上位机启动操作。

4.停止过程

①    上位机停止:在设备处于上位机操作时,点击上位机停止操作按钮,然后点击确认操作,此时停止DO为1,停止继电器励磁,上位机停止操作、确认操作逻辑处理为脉冲信号。如果电机停止信号返回,则绿灯平光,如果停止信号不返回,则红灯闪烁。

②    联锁停止:当联锁逻辑发出联锁停止操作,直接停止DO为1,停止继电器励磁。停止信号返回后,绿灯闪烁,如果停止信号不返回,则保持原状态。

③    就地停止操作:就地停止操作为硬开关,其中一个触点直接并入停止接触器启动回路,另一个触点进入PLC,功能如同上位机停止操作。

5.报警说明

①    上位机启动操作或就地启动操作后,泵启动信号在2秒中之内没有返回发出报警;

②    泵在正常运行(红灯平光)时,启动信号消失2秒后发出报警

二、单个电动门控制逻辑

1.    输入信号

①    上位机开操作

②    上位机停操作

③    上位机关操作

④    联锁开操作

⑤    联锁停操作

⑥    联锁关操作

⑦    电动门全开信号(DI)

⑧    电动门全关信号(DI)

⑨    电动门故障信号(DI)

⑩    就地远方操作设置(0—就地;1—上位机)

2.输出信号及状态

①    电动门开输出控制(DO)

②    电动门停输出控制(DO)

③    电动门关输出控制(DO)

④    电动门红灯平光

⑤    电动门红灯闪烁

⑥    电动门绿灯平光

⑦    电动门绿灯闪烁

3.开过程

在上位机操作设置为1时点击开按钮或联锁开动作,此时如果关继电器未励磁或电动门没有报警且电动门没处于全开位置,则电动门开DO动作(脉冲);在正常开过程时,红灯闪烁,当全开信号返回时,红灯平光。

4.关过程

在上位机操作设置为1时点击关按钮或联锁关动作,此时如果开继电器未励磁或电动门没有报警且电动门没处于全关位置,则电动门关DO动作(脉冲);在正常关过程时,绿灯闪烁,当全关信号返回时,绿灯平光。

5.停过程

在上位机操作设置为1时点击停按钮、电动门故障或联锁停动作,则电动门停DO动作(脉冲),非故障停止时且全开全关信号未返回,电动门红灯绿灯同时平光,表示电动门处于中间位置。

6.报警说明

当电动门报警信号返回时,上位机操作画面红、绿灯同时闪烁,并发光子牌报警。

三、泵与本身电动门之间的联锁逻辑

1.    联锁开:当泵启动,联开相应电动门。

2.    联锁关:当泵为故障跳闸(报警),联关相应电动门。

四、低压消防泵和低压稳压泵之间的联锁逻辑

低压消防泵和低压稳压泵相互联锁,只要低压消防泵出口压力不足或事故跳闸,无论低压稳压泵联锁启动,相应出口门联锁与低压消防泵相同。

五、高压消防泵和高压稳压泵之间的联锁逻

高压消防泵和高压稳压泵相互联锁,只要高压消防泵出口压力不足或事故跳闸,无论高压稳压泵联锁启动,相应出口门联锁与高压消防泵相同。

六、光子牌报警逻辑

当有报警时,喇叭响,同时相应的光子牌闪烁,按下确认按钮后,喇叭消音,同时光子牌平光,当报警消失后,光子牌灯灭。

2.5.4.4工业水泵房、生活水泵房、污水泵房、升压水泵房、雨水泵房PLC控制系统

工业水泵房、生活水泵房、污水泵房、升压水泵房、雨水泵房目前均没有控制系统,完全依靠人工作业,系统改造放在二期进行,本期预留接口。

工业水泵房、生活水泵房、污水泵房因距离较近,三个泵房可以设计成一套控制系统进行控制,使用三个远程站完成三个泵房的控制。

升压水泵房、雨水泵房因分散度较大,各自一套PLC控制系统。

各泵房控制系统均可完成就地硬手操、软手操,并通过PROFIBUS总线接口与MV厂级实时信息监控系统连接,接受来自上层监控站的信号。

2.5.4.5 低脱控制和锅炉补给水PLC控制系统

华能北京热电厂锅炉补水除氧器共有3台,锅炉补水泵5台,监测量主要为水位4个,压力12个,温度2个。系统采用PLC控制,系统拓扑示意如下:

2.5.4.6 固定端厂用减温减压站PLC控制系统

固定端厂用减温减压站PLC控制系统被控对象主要为各级调节门控制,以及对各测点温度、压力、流量的监测。其中压力测点共计13个,温度测点6个,流量测点6个,调节门17个。系统采用小型PLC进行控制,拓扑如下:

2.5.4.7 热网补水公用除氧器汽水PLC控制系统

华能北京热电厂热网补水除氧器共有2台,热网补水泵3台,监测量主要为水位3个,压力14个,温度5个。系统采用PLC控制,系统拓扑示意如下:

2.5.4.8 电气公用段PLC控制系统

#1、#2机电气公用段目前设在在#1机控制室,考虑到日后机组改造和机组|安全的需要,本系统将#1和#2,#3和#4机组的电气公用段分别使用PLC控制,共用一套上位机,系统提供就地硬手操、软手操和远程操作。系统结构如下:

第三章 系统应用软件设计

3.1 实时数据库设计与实施

3.1.1 实时数据库设计实施原则

3.1.1.1 功能性准则

功能性准则是指要确保功能需求的实现,这是数据库实施的最基本要求。在进行实时数据库的设计与组态时,要重点考虑以下几方面的问题:

①工艺操作的要求;

②先进控制、优化软件的支持环境;

③ 过程数据的采集;

④ 数据的通信;

⑤ 实时数据库与关系数据库的数据交换;

⑥ 数据库的响应速度;

⑦ 实时数据库前端软件的选择。

3.1.1.2 统一性准则

统一性准则是指用户界面设计规约的一致性,如各类数据点的命名方式、流程图的表示方法、操作与调用方式等。遵循统一性准则可保证用户界面的相对统一性,避免表示方式混乱、操作方法难掌握等缺点。

3.1.1.3 相似性准则(与DCS画面的相似性)

相似性准则是指用户界面的风格应尽可能与DCS中的界面相似。由于实时数据库的用户大都熟悉DCS中的界面,因此,保证用户界面的相似性可使用户更容易掌握实时数据库的操作。

3.1.1.4 安全性准则

安全性准则是指实时数据库的用户管理要确保库中数据的完整性和安全性。因此,要根据职能的差异将用户划分成不同的角色,使其具有不同的权限,以防止数据的丢失、损坏或泄密。

3.1.1.5 可操作性准则

可操作性是指操作界面的友好程度。提高可操作性就是充分利用实时数据库的前端开发工具,为用户提供直观、便捷、可靠的操作界面。

3.1.1.6 可维护性准则

可维护性是指所建立的实时数据库系统具有故障率低、维护方便、资源占用合理的特点。要达到这一目标应采取以下措施:

①合理地分配计算机系统的资源,以保证实时数据库的运行环境;

②综合考虑各种因素,正确地设置操作系统的参数,以减少同一计算机系统中各应用进程之间的相互制约;

③确定统一的组态规约与开发风格;

④在一定的范围内使用统一的前端开发工具;

⑤建立详细的数据库组态和开发文档说明,并实施严格的应用软件管理制度。

措施①、②是为了降低数据库系统的故障率,措施③~⑤是为了保证维护的开放性,减少对具体开发人员的依赖。

3.1.2 INSQL(IndustrialSQL)实时数据库简介

电厂实时系统采用WONDERWARE公司的工业数据库IndustialSQL,其特点是数据压缩率高,查询效率高,实时性强。在对实时数据的表项处理上去除了普通商用数据库管理系统必备的管理功能。数据的开放性沿用了SQLSERVER的标准。另外,IndustrialSQL加强了对时间的查询控制,如用户可以直接设置所要查询的起点时刻、终点时刻、时间间隔、总时间段以及查询的方式等专用的参数,从而控制下面发生的SQL查询,而不必编制繁复的程序。

3.1.3 实时数据库与子系统接口的集成

INSQL 实时数据库运行在WINDOWS 2000 SERVER服务器平台上,支持通信协议是TCP/IP,Wonderware I/O Servers支持一种SuiteLink通讯协议,各数据接口程序应符合TCP/IP或SuiteLink的通信协议和数据格式。

实时数据库服务器上提供下位机(接口工控机)管理程序MV-WQM,MV-WQM具有如下功能:

●启动和关闭下位机(接口工控机)数据采集和远程控制功能。

●观察下位机运行情况,包括数据接口、运行状态等。

●按站浏览实时数据。

●服务器重新启动或异常时下位机备份实时数据,MV-WQM将备份数据提交到INSQL中。

3.1.4 实时数据的分类组织

实时信息一般每隔1~2秒钟采样一次,随着时间的推移,显然数据量是非常庞大的,如何合理组织数据以保证较高的存取效率就显得非常重要,因此必须对实时数据库结构进行优化,电厂生产实时信息包括模拟量与开关量两大类,涉及到发电机组、汽轮机组、保护装置、电气设备和其它设备等。每个数据除了实际数据值外,还有相应的门坎阀值如:越上上限、越上限、越下限、越下下限、复上限、复下限等信息需保存,以便进行告警判断处理。实时监视系统由10多个监视画面组成,各个监视画面对应的实时信息可能会有重复,或者说一个数据点可能会被多个应用用到。对实时数据的组织一般有两种方法:

A、按设备分类进行组织:

即将实时数据按发电机组、汽轮机组、保护装置、变电设备和其它设备等类型分别存储到不同的表中。

按设备分类进行组织,数据的共享性较好,但查找效率较低,因为一个应用通常涉及到多个表的数据;

B、按应用分类组织:

即将实时数据按不同的应用(监视画面)分别进行存储。

按应用分类组织,对单个应用的查找效率相对较高,但数据库冗余较大,一方面增加存储开销,另一方面在应用切换较频繁时网络传输量的增加会影响系统的整体实时性能。

显然,这两种组织方式都难以满足实时性的要求,混合使用这两种组织方法,找出两种方法的最佳组合方式,提高综合查找效率以保证系统的整体实时性能,这就是我们提出的优化结构的基本思路。

实际时数据访问冲突处理:

实时监视系统的实时数据库需要处理好两个关键问题:如何合理组织数据以保证较高的查找效率和如何有效地避免或处理数据不断更新中可能引起的冲突。由于访问数据的冲突实际上也是影响到查找效率。因此,这两个问题的解决,其实都是为了相同的目的,即提高系统的实时性。缓冲数据库的建立,同时也为处理更新数据时可能出现的冲突问题提供了解决办法。

本系统采用了三缓冲循环队列存储算法来解决冲突问题:每个实时数据表开辟三个缓冲区,分别用作已读、在读和写入数据的缓冲。每次通过控制缓冲区标志来改变对缓冲区的访问,这样在统一的标志指示下,不会产生数据读写操作的同时发生。

当标志Flag=0时,向Buffer0写入数据,而从Buffer1中读取数据;当标志Flag=1时,向Buffer1写入数据,而从Buffer2中读取数据;当标志Flag=2时,向Buffer2写入数据,而从Buffer0中读取数据;当监视系统在读取存于某一缓冲区的当前数据时,通信网关服务程序可同时接收来自生产自动化系统的新的数据帧存于该缓冲区的前一个缓冲区中,而该缓冲区的下一个缓冲区的数据已成为历史,由通信网关服务程序将其写入数据库服务器,然后将其清空为接收下一帧数据做好准备。由于任何时候读取、接收和清空数据均是在不同的缓冲区进行,因此有效地避免了冲突。

3.2 MV实时监控系统应用软件功能

(1) 实时参数监视和历史数据分析:

包括实时数据列表显示、同类实时数据显示、系统流程图显示、实时数据直方图显示、实时数据趋势图显示、系统任意实时参数的单列显示、系统任意实时参数的对比显示、包括历史数据曲线、超限额运行时间统计等功能。

(2)外围公用远程实时控制:

系统提供外围公用系统的软手操(远程控制),包括:

●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)

(3) 画面及图表显示:

工程师、值长站点等所需的生产、运行的数据传送和动态生成相应曲线、棒图、饼图和报表等画面;

(4) 趋势显示:

趋势显示提供的各种曲线或数据均可以任意时间段在输出设备上打印,趋势点可选择历史数据库中需要的点;在同一画面上可显示多条曲线,并且可在打印机上输出。

(5) 报表输出打印:

日、月报表定时打印,召唤打印各种即时报表和历史报表,实时打印各种异常和事故报表,过负荷、越限记录报表、事故追忆记录等打印。

(6) 图形界面编辑和管理:

设计了图形界面,为用户制作、调用、管理各种画面提供了方便的手段。

在系统中根据各监测站点的实际要求,利用组态软件开发各种标准监测画面,并将它们与各自对应的实时数据关联起来(由组态软件的通讯接口完成)。当生产现场的实时数据发生变化时,监测画面中与此有关的曲线、棒图或饼图产生相应变化,并激活相应的监测功能。

(7) 工具软件:

提供的工具软件用于生成报表、曲线、棒图等,可丰富结果的表现形式,满足不同应用功能的需要和不同使用对象的要求。

(8)病毒防火墙功能:

系统采用联想网御硬件病毒防火墙,该系统将软件与硬件紧密结合,具有较高的性能价格比,能有效与MIS病毒隔离,并具有强大的防火墙功能,有效阻止各种非法访问。

(9) 其它:

系统的每项功能均实现模块化,系统功能可以任意组合,系统信息可在线配置。同时还具有实时库维护、事故追忆信息表生成、历史数据库维护等多项功能。

第四章 系统安全保护设计

4.1 系统抗病毒能力设计

采用网络版防病毒软件来保护网络操作系统安全运行,严格的网络安全机制建立(包括防火墙技术、虚拟网技术)对系统病毒的传播有抑制作用。

硬件采用联想网御硬件病毒防火墙,该系统将软件与硬件紧密结合,具有较高的性能价格比,能有效与MIS病毒隔离,并具有强大的防火墙功能,有效阻止各种非法访问。

4.2  信息保密能力设计

为了维护网络系统的安全,在服务器级, 设定不同的权限和口令,分配给不同的用户

4.3 机房建设与安全保护设计

机房建设标准:

1、机房内需铺设防静电地板,以防设备的损坏。

2、设备运行时温度不低于摄氏零度,不高于摄氏30度。故机房内冬季需有暖气, 夏季需备有空调。

3、机房内应注意防尘,保持良好的通风、照明及一定的湿度。

4、机房装饰材料采用阻燃材料,机房备有灭火设备。

5、机房防止潮湿和过于干燥,机房要离水源远。

厂区内光纤采用室外光纤,满足电厂生产现场的需要。光纤施工图纸在仪表、电气、维修等车间和设计院备案,防止装置改扩建和检修时切断光纤。

4.4系统冗余设计

交换机电源系统全部采用了双冗余电源。服务器系统采用NCR的NT服务器双机容错软件。应用系统软件设计上充分考虑了冗余性。

华能北京热电厂

厂级实时监控信息系统

设计方案

北京克龙新技术开发公司      2002年11月16日

地址:白广路二条一号    邮编:1000761

电话:63415560/5570    传真:63415560/5570

文档

华能北京热电厂实时监控管理系统正式技术方案

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
推荐度:
  • 热门焦点

最新推荐

猜你喜欢

热门推荐

专题
Top