一．項(xiàng)目概況
青島發(fā)電廠PI實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息系統(tǒng)采用Server/Client分布式結(jié)構(gòu)，即在廠信息中心設(shè)置一臺(tái)PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)集成所有裝置控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，接口機(jī)分布在各裝置控制室現(xiàn)場(chǎng)，廠長(zhǎng)、總工、科室和車間管理人員通過(guò)PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)裝置的生產(chǎn)情況，在與局域網(wǎng)相連的每個(gè)用戶的PC機(jī)上安裝PI客戶端軟件來(lái)瀏覽PI服務(wù)器中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在管理層每個(gè)辦公室的電腦上看到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與DCS系統(tǒng)保持同步，幾乎沒(méi)有時(shí)間上的延時(shí)。青島發(fā)電廠PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建立后，基于該平臺(tái)開(kāi)發(fā)了發(fā)電廠實(shí)時(shí)信息分析與運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)(SIS),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
二．PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)
青島發(fā)電廠目前配有RS6000/F80和RS6000/F50兩臺(tái)服務(wù)器，這兩臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成雙機(jī)Cluster結(jié)構(gòu)，它們除了各自有一個(gè)本地硬盤外還共享一個(gè)磁盤陣列，硬盤容量是90G，RS6000/F80的內(nèi)存容量是1024M，RS6000/F50內(nèi)存容量是256M。操作系統(tǒng)采用IBM AIX，雙機(jī)軟件采用IBM HACMP。RS6000/F80和RS6000/F50的操作系統(tǒng)分別安裝在各自本地硬盤上。PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和Sybase關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)文件安裝在共享磁盤柜陣列上，在正常情況下PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和Sybase關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行在IBM RS6000/F80服務(wù)器上，RS6000/F50做備用機(jī)。當(dāng)RS6000/F80服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，或做系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，在它上面運(yùn)行的軟件系統(tǒng)可以通過(guò)HACMP雙機(jī)軟件自動(dòng)切換到RS6000/F50服務(wù)器上運(yùn)行，起到互為熱備的作用。雖然有兩臺(tái)RS6000服務(wù)器，但是PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)只需安裝一次，就能在這兩臺(tái)服務(wù)器之間切換運(yùn)行。青島發(fā)電廠主干網(wǎng)是千兆以太網(wǎng)，PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器直接連在干網(wǎng)上，滿足了大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?。青島發(fā)電廠局域網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)與上級(jí)公司濟(jì)南總部及兄弟發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)連接，現(xiàn)在公司總部在濟(jì)南可以隨時(shí)瀏覽青島發(fā)電廠的實(shí)時(shí)和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)。兄弟發(fā)電廠之間在獲得授權(quán)的情況下也能互相調(diào)閱生產(chǎn)數(shù)據(jù)。目前，青島發(fā)電廠PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)集成了1#，2#發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，關(guān)口表的電量數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)已開(kāi)設(shè)了容量為10G的數(shù)據(jù)間。數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)名(Tag)有9000點(diǎn)。
三．PI通訊接口技術(shù)特點(diǎn)
1．PI系統(tǒng)與Westhouse WDPF控制系統(tǒng)的接口
圖2 PI與Westhouse WDPF控制系統(tǒng)的接口
為了生產(chǎn)安全起見(jiàn)，我們沒(méi)有把WDPF工程師站做PI接口機(jī)直接連接到管理網(wǎng)，而是在DCS控制室現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置普通的PC機(jī)做PI接口機(jī)。青島發(fā)電廠有兩套發(fā)電機(jī)組，分別由兩套獨(dú)立的WDPF控制系統(tǒng)來(lái)控制，因此我們放置了兩臺(tái)PC機(jī)做PI接口機(jī)，分別對(duì)應(yīng)于兩套WDPF控制系統(tǒng)。接口機(jī)插有兩塊網(wǎng)卡，其中一塊網(wǎng)卡與一個(gè)小HUB相連，WDPF工程師站也連在該小HUB上，它們構(gòu)成了一個(gè)小局域網(wǎng)，PI接口機(jī)另一塊網(wǎng)卡與工廠的管理網(wǎng)相連。WDPF工程師站上有個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送程序，它作為一個(gè)后臺(tái)任務(wù)不間斷地運(yùn)行在WDPF工程師站上，發(fā)送哪些測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)是由一個(gè)配置文件INDEX.DAT來(lái)決定的，INDEX.DAT是個(gè)文本文件，存放的是要發(fā)送數(shù)據(jù)的測(cè)點(diǎn)名。數(shù)據(jù)發(fā)送程序啟動(dòng)后，首先將測(cè)點(diǎn)配置文件讀入內(nèi)存，對(duì)模擬量測(cè)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分組，然后根據(jù)測(cè)點(diǎn)名從WDPF控制網(wǎng)上讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將所獲得的每組測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，以UDP/IP數(shù)據(jù)包的形式廣播到HUB上。模擬量測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)包發(fā)送完后，接著發(fā)送開(kāi)關(guān)量測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)包，所有數(shù)據(jù)包在一秒內(nèi)發(fā)送完畢。發(fā)送數(shù)據(jù)包的過(guò)程是循環(huán)進(jìn)行的，時(shí)間間隔是1秒鐘，最快的數(shù)據(jù)發(fā)送速度是8000點(diǎn)/秒。
太極計(jì)算機(jī)股份有限公司開(kāi)發(fā)PI接口軟件，該接口軟件運(yùn)行在PC接口機(jī)上。PI接口軟件采用Microsoft Visual C++6.0，OSI PI-API開(kāi)發(fā)。
圖3 PI-WDPF通訊接口工作流程圖
這個(gè)接口程序有以下特點(diǎn)
（1）自主開(kāi)發(fā)。接口程序完全自行開(kāi)發(fā)，性能和穩(wěn)定性可以與OSI公司的標(biāo)準(zhǔn)接口相媲美，且成本要低很多。
（2）有很高的安全性。由于在PI接口機(jī)中采用了兩塊網(wǎng)卡，將控制網(wǎng)和管理網(wǎng)完全隔離開(kāi)來(lái)了，控制系統(tǒng)的安全得到了保障。WDPF工程師站發(fā)送的大量數(shù)據(jù)包也只局限在小局域網(wǎng)，管理網(wǎng)不會(huì)受到廣播風(fēng)暴的影響。
（3）有容錯(cuò)性。該P(yáng)I接口軟件具有BUFFER緩存和容錯(cuò)功能，即當(dāng)PI服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，接口程序繼續(xù)運(yùn)行，采集到的數(shù)據(jù)保存在本地硬盤中，當(dāng)PI服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)故障消除后，接口程序能自動(dòng)把硬盤中的數(shù)據(jù)補(bǔ)回到PI服務(wù)器中。
（4）數(shù)據(jù)刷新速度快，傳輸容量大。最快可達(dá)8000點(diǎn)/秒。
2．PI系統(tǒng)與關(guān)口表子系統(tǒng)的接口
該接口程序定時(shí)把關(guān)口表子系統(tǒng)中的各輸變電線路電表的讀數(shù)取出，送入PI系統(tǒng)中。我們?cè)O(shè)置一臺(tái)PC機(jī)做PI接口機(jī)，在該機(jī)上安裝SYBASE OPEN CLIENT軟件，再安裝PI-API及太極計(jì)算機(jī)股份有限公司編制的接口軟件。PI接口軟件通過(guò)ODBC的方式定時(shí)訪問(wèn)Sybase數(shù)據(jù)庫(kù)中特定的數(shù)據(jù)表，用SQL查詢語(yǔ)句將指定時(shí)刻的數(shù)據(jù)讀出，再通過(guò)PI-API將數(shù)據(jù)送往PI服務(wù)器。用戶可以指定數(shù)據(jù)傳輸速率。如果某一段時(shí)間的數(shù)據(jù)因某種原因未送到PI服務(wù)器中，那么我們還可以手工設(shè)定起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，把某一段時(shí)間內(nèi)的關(guān)口表數(shù)據(jù)從SYBASE補(bǔ)送到PI服務(wù)器中。
圖4 PI-Sybase通訊接口連接示意圖
3．PI系統(tǒng)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的接口
該P(yáng)I接口程序要把Entek系統(tǒng)中對(duì)機(jī)組進(jìn)行分析后的結(jié)果實(shí)時(shí)傳送到PI系統(tǒng)中。我們把Entek系統(tǒng)服務(wù)器做PI接口機(jī)，PI接口程序和PI-API軟件直接安裝在Entek系統(tǒng)服務(wù)器上。Entek系統(tǒng)有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出模塊（EXPORT），我們對(duì)需將數(shù)據(jù)傳送到PI系統(tǒng)中的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行配置，那么該數(shù)據(jù)輸出模塊會(huì)定時(shí)把數(shù)據(jù)輸出到EXPORT.EXP文件中,PI接口程序定時(shí)從EXPORT.EXP文件中讀取數(shù)據(jù)并傳送到PI服務(wù)器中。EXPORT.EXP文件中的數(shù)據(jù)會(huì)不斷地被刷新，PI接口程序同時(shí)也會(huì)把EXPORT.EXP文件中刷新了的數(shù)據(jù)傳送到PI服務(wù)器。
圖5 PI-Entek通訊接口連接示意圖
圖6 Entek數(shù)據(jù)輸出格式
四．基于PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)
青島發(fā)電廠PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建立后，基于該平臺(tái)開(kāi)發(fā)了發(fā)電廠實(shí)時(shí)信息分析與運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)（SIS），該廠其它一些管理子系統(tǒng)也與PI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)連接，PI與各應(yīng)用模塊之間的數(shù)據(jù)流關(guān)系見(jiàn)圖7：
基于PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)而開(kāi)發(fā)的SIS系統(tǒng)的主要功能如下：
1.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算
機(jī)組總體參數(shù)：實(shí)發(fā)功率、凈功率、廠用電功率、供電煤耗率、發(fā)電煤耗率、廠用電率等。
鍋爐方面：鍋爐效率、排煙熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失和散熱損失等。
