廠級監控信息系統（SIS）在火力發電廠中的應用

摘 要：以某火力發電廠中的廠級監控信息系統（SIS）實施為例，講解廠級監控信息系統如何為電廠生產過程提供綜合優化服務，實現生產過程實時管理和監控。

關鍵詞：廠級監控信息系統；SIS；電廠信息化

1 廠級監控信息系統（SIS）概述

從20世紀80年代開始，計算機技術迅猛發展，分散控制系統（DCS）和管理信息系統（MIS）在我國工業生產行業得到了廣泛應用，使得發電企業的信息化水平大幅提高，為進一步提升電力企業的信息化水平和實現現代化管理奠定了基礎。

為實現發電企業整體效益的提高，綜合考慮管理信息系統與生產控制系統的集成，真正實現管控一體化成為關鍵。電廠監控信息系統SIS（Supervisory Information System）應運而生。

1.1 廠級監控信息系統（SIS）定義

廠級監控信息系統（SIS：supervisory information system for plant level）。

在火力發電廠中，廠級監控信息系統以現有DCS、PLC及其它數據采集控制裝置為基礎，以計算機網絡及數據庫技術為平臺，以運行優化軟件為支撐，在全廠范圍內實現生產實時信息的共享，是為火電廠建立全廠生產過程實時和歷史數據平臺，為全廠生產過程提供綜合優化服務、實現生產過程實時管理和監控的信息系統。是生產管理與經營決策的基礎，是提高全廠生產安全經濟性的重要保證。

1.2 廠級監控信息系統（SIS）的結構和基本功能

電廠信息化層次結構可以簡單歸結為三層：PCS， SIS， MIS。

PCS為生產過程控制系統，處于信息化的底層。

SIS從PCS接收信息，完成信息存儲、分析和計算，實現生產監控和管理、運行優化等功能。SIS中的原始數據或運算結果可以直接在本層終端上顯示，也可上傳到MIS網絡顯示使用，或下傳到PCS中參與控制。

MIS為管理信息系統，包括人員管理、物資管理、財務管理、辦公自動化等，為企業的經營決策服務。MIS上的實時數據可通過SIS獲取。

SIS作為建立在PCS和MIS之間的一個高速度、高可靠性、超大數據容量的網絡系統，在確保生產安全的要求下，將原本相互獨立的、在可靠性、安全性和實時性等方面存在著明顯差異的機組PCS和全廠MIS有機的連接在一起，在整個電廠范圍內實現生產信息和管理信息共享。并通過全廠范圍的實時監控、優化控制和全廠負荷優化調度等軟件，實現在整個電廠范圍內充分發揮主輔機設備的潛力，達到使整個電廠工藝系統運行在最佳工況的目的。

筆者所參與過的一個火電廠的SIS通訊實例中，SIS接收從各個生產控制系統傳輸來的數字信號，經過光電轉換和防火墻進入各個接口機，再由交換機將數據匯總傳輸進服務器，通過服務器中的數據庫、性能計算軟件和圖形顯示軟件，將各個生產現場中的實時數據發布在廠級網絡上，供生產相關人員查閱使用。

2 PCS和SIS之間的通訊實例

以DCS和SIS之間的通訊為例，在此火電廠的SIS通訊中，DCS側通過接口機的相關程序從服務器中讀取數據，基于UDP傳輸的數據通過網線，經過防火墻單向傳輸進入SIS側的接口機。

2.1 DCS側的通訊配置

實例中的DCS系統為國產和利時MACSV系統，接口機為普通工作站計算機，接口機中運行和利時網關UDP通信軟件，該軟件功能如下：

多點采集MACSV系統模擬量；多點采集MACSV系統開關量；定時發送UDP數據包。

UDP配置文件的參數設置是核心，參數包括了各種所需的IP地址、報文格式等。部分參數設置如下所示：

[SERVERCONFIG] （服務器配置）

DOMAIN=0（域號）

PORT=7316（端口號）

SERVER1NAME=server1（該域的 1 號服務器名稱）

SERVER1IP=130.0.0.1（服務器的 IP 地址）

[MIS] （MIS 相關配置）

DCSNO=1（UDP 發送端在 MIS 網的編號）

SENDIP=172.20.48.78（UDP 報文發送端的 IP 地址）

SENDPORT=6000（發送端的端口號）

RECEIVEIP=172.20.48.30（UDP 報文接收端的 IP 地址）

RECEIVEPORT=6000（接收端的端口號）

[PERIOD]

AIPERIOD=5000（模擬量發送周期）

AIGROUPINTERVAL=100（模擬量發送組間間隔）

DIPERIOD=2000（開關量發送周期）

DIGROUPINTERVAL=50（開關量發送組間間隔）

POINTINTERVAL=5（讀數據庫點間隔）

[AIPOINT] （模擬量點配置）

POINTNUM=8（點數）

POINTTYPE=1（點類型）

MAXPOINTNUMINGROUP=5（每組所含的數據點個數）

POINT1=COMMAI1（點名）

[DIPOINT] （開關量點配置）

POINTNUM=3（點數）

POINTTYPE=4（點類型）

MAXPOINTNUMINGROUP=3（每組所包含的數據點個數）

POINT1=COMMDI1（點名）

注：點名不能為空，點名COMMDI1等要與DCS數據庫中的點名嚴格一致，才能讀取到數據。

確保網絡正常、配置文件參數正確后，運行UDP軟件即可保證發送正常。

2.2 SIS側的通訊配置

此例采用的是華電天仁SIS系統。配置文件說明：

與DCS通訊對應的核心為點表文件，接口點表文件 Points.csv 主要配置參數如下：

Tagname：寫入數據庫的完整點名稱，按實際配置。

Tagid：序列號。

srcTagName：源點名，一般配置為DCS點名以對應。

minTransTime：最小傳輸時間，表示只有兩次采集數據時間差超過此值才進行數據寫入。

maxTransTime：最大傳輸時間，即強制寫入時間，表示即使數據沒有變化，只要時間超過此值就進行一次數據寫入。

Deadband：絕對值死區。

tagType：數據點類型：1為模擬量，0為開關量。

注：點表配置時要求嚴格按照DCS側發送順序排列。

軟件運行后，只要物理連接和配置無誤，數據即可正常傳輸。

3 SIS對接收到數據的后續處理

SIS基于廠級網絡系統，將接收到的數據進行組態和發布，允許用戶在網頁查看各種數據或性能計算后的結果。

3.1 eDNA實時數據庫

在SIS體系結構中，實時數據庫是核心。在此實例中，選用eDNA （enterprise Distributed Network Architecture）數據庫，作為大型實時數據庫和歷史數據庫，eDNA數據庫系統可在線存儲每個工藝過程點的多年數據，并提供清晰、精確的操作情況畫面，用戶既可瀏覽電廠當前的生產情況，也可回顧過去的生產情況，可以說eDNA完全符合SIS系統數據庫要求容量大、可靠性高和響應速度快的要求。鑒于對該數據庫的配置、使用方法較復雜，此處不再贅述。

3.2 inkscape畫圖軟件

基于常用的例如windows圖畫軟件的功能，繪制PCS系統中的生產流程畫面，最終發布在網絡上，更為直觀地進行實時監測。

3.3 計算平臺功能

實時數據庫中的點數據都是從控制系統通過接口采集得到，許多數據都是需要計算處理的。通過機組及廠級性能計算與分析，還能實時找出引起問題的原因，如運行參數調整問題，設備檢修問題，系統設計問題等。并可將其劃分為運行可控、檢修可控和不可控損失，以便針對性的給出運行或檢修指導，從而大大提高機組運行經濟性。

3.3.1 計算類型

按照與歷史數據有無關系，將計算類型分為：“實時計算”和“統計計算”兩類：

實時計算：與歷史時間的數據無關，只操作同一瞬時時間的數據，計算是橫向的。如性能計算模塊，只計算當前時刻的指標等。

統計計算：獲取某一點的過去一段時期的歷史數據，按照一定的統計算法得到該點的統計值，計算是縱向的。如統計報表中的數據。

3.3.2 點及公式配置

計算平臺將點分為來源點、計算點、系數點三類：

來源點：該點的數據從其他來源讀取。

計算點：該點要由其他來源點或者數據進行計算后得到。

系數點：該點的數值固定，不需讀取或計算。

計算任務：將一個有明確計算目標和范圍的、包含確定點數的一個計算單元稱為一個計算任務。如#1機組性能計算、月度指標統計等等都可以單獨成為一個計算任務。

計算邏輯配置：每個計算任務對應單獨的一張關系數據庫配置表，表名與任務配置定義為對應關系。

計算點公式：每個計算點，包括實時計算點和統計計算點，都有一個特定的計算邏輯，定義為計算公式（Formula）。

計算平臺中數據計算的核心模塊是進行計算邏輯的解析與計算功能。主要根據配置表中的每個點配置的公式，進行公式解析后形成內存環境，計算過程根據解析后的內存環境完成計算過程。

4 SIS系統的應用實例

SIS系統的數據處理功能非常強大，甚至可以根據運行數據計算出電廠經濟型評價指標的核心參數，從而指導生產運行。更高級的SIS應用，甚至直接反送信號至PCS，全程自動參與生產，優化經濟指標。

案例1：此實例中的火電廠SIS系統中，每日煤耗在特定的幾天出現了大幅波動，并一直居高不下。技術人員由此推測燃料稱量環節出現了問題，在隨后在檢查中，果然發現入爐煤皮帶秤的誤差超過了允許值，對燃料稱量造成了影響。

5 結束語

以信息技術為依托，將龐大的數據匯集濃縮成指導生產經營的核心要素，正是廠級管理信息系統SIS的功能所在。SIS將人力從龐雜的統計工作中解放出來，將人的精力轉移到決策領域，推進了生產力的發展，在工業社會的發展中功不可沒。

作者簡介：陳美君（1982，10-），女，民族：漢，籍貫：陜西鎮巴，學歷：大學本科，畢業院校：長沙理工大學，專業：土木工程，工作單位（全稱）：大唐陜西發電有限公司灞橋熱電廠，職稱（職務）：設備部信息專工。