一．項目概況
青島發(fā)電廠PI實時生產信息系統(tǒng)采用Server/Client分布式結構，即在廠信息中心設置一臺PI實時數(shù)據(jù)庫服務器，該服務器負責集成所有裝置控制系統(tǒng)的生產數(shù)據(jù)，接口機分布在各裝置控制室現(xiàn)場，廠長、總工、科室和車間管理人員通過PI實時數(shù)據(jù)庫來了解現(xiàn)場裝置的生產情況，在與局域網相連的每個用戶的PC機上安裝PI客戶端軟件來瀏覽PI服務器中的生產數(shù)據(jù)。在管理層每個辦公室的電腦上看到的生產數(shù)據(jù)與DCS系統(tǒng)保持同步，幾乎沒有時間上的延時。青島發(fā)電廠PI實時數(shù)據(jù)庫平臺建立后，基于該平臺開發(fā)了發(fā)電廠實時信息分析與運行優(yōu)化系統(tǒng)(SIS),其系統(tǒng)結構見圖1
圖1 系統(tǒng)結構示意圖
二．PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要技術特點
青島發(fā)電廠目前配有RS6000/F80和RS6000/F50兩臺服務器，這兩臺服務器構成雙機Cluster結構，它們除了各自有一個本地硬盤外還共享一個磁盤陣列，硬盤容量是90G，RS6000/F80的內存容量是1024M，RS6000/F50內存容量是256M。操作系統(tǒng)采用IBM AIX，雙機軟件采用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 實時數(shù)據(jù)庫和Sybase關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)文件安裝在共享磁盤柜陣列上，在正常情況下PI 實時數(shù)據(jù)庫和Sybase關系數(shù)據(jù)庫運行在IBM RS6000/F80服務器上，RS6000/F50做備用機。當RS6000/F80服務器發(fā)生故障時，或做系統(tǒng)維護時，在它上面運行的軟件系統(tǒng)可以通過HACMP雙機軟件自動切換到RS6000/F50服務器上運行，起到互為熱備的作用。雖然有兩臺RS6000服務器，但是PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只需安裝一次，就能在這兩臺服務器之間切換運行。青島發(fā)電廠主干網是千兆以太網，PI實時數(shù)據(jù)庫服務器直接連在干網上，滿足了大數(shù)據(jù)量實時傳輸?shù)囊蟆Ｇ鄭u發(fā)電廠局域網已實現(xiàn)與上級公司濟南總部及兄弟發(fā)電廠的網絡連接，現(xiàn)在公司總部在濟南可以隨時瀏覽青島發(fā)電廠的實時和歷史生產數(shù)據(jù)。兄弟發(fā)電廠之間在獲得授權的情況下也能互相調閱生產數(shù)據(jù)。目前，青島發(fā)電廠PI實時數(shù)據(jù)庫集成了1#，2#發(fā)電機組的生產數(shù)據(jù)，關口表的電量數(shù)據(jù)以及狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)。PI實時數(shù)據(jù)庫已開設了容量為10G的數(shù)據(jù)間。數(shù)據(jù)測點名(Tag)有9000點。
三．PI通訊接口技術特點
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
為了生產安全起見，我們沒有把WDPF工程師站做PI接口機直接連接到管理網，而是在DCS控制室現(xiàn)場設置普通的PC機做PI接口機。青島發(fā)電廠有兩套發(fā)電機組，分別由兩套獨立的WDPF控制系統(tǒng)來控制，因此我們放置了兩臺PC機做PI接口機，分別對應于兩套WDPF控制系統(tǒng)。接口機插有兩塊網卡，其中一塊網卡與一個小HUB相連，WDPF工程師站也連在該小HUB上，它們構成了一個小局域網，PI接口機另一塊網卡與工廠的管理網相連。WDPF工程師站上有個數(shù)據(jù)發(fā)送程序，它作為一個后臺任務不間斷地運行在WDPF工程師站上，發(fā)送哪些測點數(shù)據(jù)是由一個配置文件INDEX.DAT來決定的，INDEX.DAT是個文本文件，存放的是要發(fā)送數(shù)據(jù)的測點名。數(shù)據(jù)發(fā)送程序啟動后，首先將測點配置文件讀入內存，對模擬量測點和開關量測點進行分組，然后根據(jù)測點名從WDPF控制網上讀取實時數(shù)據(jù)，將所獲得的每組測點實時數(shù)據(jù)進行打包，以UDP/IP數(shù)據(jù)包的形式廣播到HUB上。模擬量測點數(shù)據(jù)包發(fā)送完后，接著發(fā)送開關量測點數(shù)據(jù)包，所有數(shù)據(jù)包在一秒內發(fā)送完畢。發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程是循環(huán)進行的，時間間隔是1秒鐘，最快的數(shù)據(jù)發(fā)送速度是8000點/秒。
太極計算機股份有限公司開發(fā)PI接口軟件，該接口軟件運行在PC接口機上。PI接口軟件采用Microsoft Visual C++6.0，OSI PI-API開發(fā)。
圖3 PI-WDPF通訊接口工作流程圖
這個接口程序有以下特點
（1）自主開發(fā)。接口程序完全自行開發(fā)，性能和穩(wěn)定性可以與OSI公司的標準接口相媲美，且成本要低很多。
（2）有很高的安全性。由于在PI接口機中采用了兩塊網卡，將控制網和管理網完全隔離開來了，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，管理網不會受到廣播風暴的影響。
（3）有容錯性。該PI接口軟件具有BUFFER緩存和容錯功能，即當PI服務器或網絡發(fā)生故障時，接口程序繼續(xù)運行，采集到的數(shù)據(jù)保存在本地硬盤中，當PI服務器或網絡故障消除后，接口程序能自動把硬盤中的數(shù)據(jù)補回到PI服務器中。
（4）數(shù)據(jù)刷新速度快，傳輸容量大。最快可達8000點/秒。
2．PI系統(tǒng)與關口表子系統(tǒng)的接口
該接口程序定時把關口表子系統(tǒng)中的各輸變電線路電表的讀數(shù)取出，送入PI系統(tǒng)中。我們設置一臺PC機做PI接口機，在該機上安裝SYBASE OPEN CLIENT軟件，再安裝PI-API及太極計算機股份有限公司編制的接口軟件。PI接口軟件通過ODBC的方式定時訪問Sybase數(shù)據(jù)庫中特定的數(shù)據(jù)表，用SQL查詢語句將指定時刻的數(shù)據(jù)讀出，再通過PI-API將數(shù)據(jù)送往PI服務器。用戶可以指定數(shù)據(jù)傳輸速率。如果某一段時間的數(shù)據(jù)因某種原因未送到PI服務器中，那么我們還可以手工設定起始時間和結束時間，把某一段時間內的關口表數(shù)據(jù)從SYBASE補送到PI服務器中。
圖4 PI-Sybase通訊接口連接示意圖
3．PI系統(tǒng)與狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)的接口
該PI接口程序要把Entek系統(tǒng)中對機組進行分析后的結果實時傳送到PI系統(tǒng)中。我們把Entek系統(tǒng)服務器做PI接口機，PI接口程序和PI-API軟件直接安裝在Entek系統(tǒng)服務器上。Entek系統(tǒng)有一個數(shù)據(jù)輸出模塊（EXPORT），我們對需將數(shù)據(jù)傳送到PI系統(tǒng)中的測點進行配置，那么該數(shù)據(jù)輸出模塊會定時把數(shù)據(jù)輸出到EXPORT.EXP文件中,PI接口程序定時從EXPORT.EXP文件中讀取數(shù)據(jù)并傳送到PI服務器中。EXPORT.EXP文件中的數(shù)據(jù)會不斷地被刷新，PI接口程序同時也會把EXPORT.EXP文件中刷新了的數(shù)據(jù)傳送到PI服務器。
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實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用開發(fā)
青島發(fā)電廠PI實時數(shù)據(jù)庫平臺建立后，基于該平臺開發(fā)了發(fā)電廠實時信息分析與運行優(yōu)化系統(tǒng)（SIS），該廠其它一些管理子系統(tǒng)也與PI系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)連接，PI與各應用模塊之間的數(shù)據(jù)流關系見圖7：
基于PI實時數(shù)據(jù)庫技術而開發(fā)的SIS系統(tǒng)的主要功能如下：
1.主要技術經濟指標的計算
機組總體參數(shù)：實發(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、機械不完全燃燒熱損失和散熱損失等。
