厂级监控信息系统(SIS)在火力发电厂中的应用

厂级监控信息系统（SIS）在火力发电厂中的应用
以某火力发电厂中的厂级监控信息系统（SIS）实施为例，讲解厂级监控信息系统如何为电厂生产过程提供综合优化服务，实现生产过程实时管理和监控。

标签：厂级监控信息系统；SIS；电厂信息化
1 厂级监控信息系统（SIS）概述
从20世纪80年代开始，计算机技术迅猛发展，分散控制系统（DCS）和管理信息系统（MIS）在我国工业生产行业得到了广泛应用，使得发电企业的信息化水平大幅提高，为进一步提升电力企业的信息化水平和实现现代化管理奠定了基础。

为实现发电企业整体效益的提高，综合考虑管理信息系统与生产控制系统的集成，真正实现管控一体化成为关键。

电厂监控信息系统SIS（Supervisory Information System）应运而生。

1.1 厂级监控信息系统（SIS）定义
厂级监控信息系统（SIS：supervisory information system for plant level）。

在火力发电厂中，厂级监控信息系统以现有DCS、PLC及其它数据采集控制装置为基础，以计算机网络及数据库技术为平台，以运行优化软件为支撑，在全厂范围内实现生产实时信息的共享，是为火电厂建立全厂生产过程实时和历史数据平台，为全厂生产过程提供综合优化服务、实现生产过程实时管理和监控的信息系统。

是生产管理与经营决策的基础，是提高全厂生产安全经济性的重要保证。

1.2 厂级监控信息系统（SIS）的结构和基本功能
电厂信息化层次结构可以简单归结为三层：PCS，SIS，MIS。

PCS为生产过程控制系统，处于信息化的底层。

SIS从PCS接收信息，完成信息存储、分析和计算，实现生产监控和管理、运行优化等功能。

SIS中的原始数据或运算结果可以直接在本层终端上显示，也可上传到MIS网络显示使用，或下传到PCS中参与控制。

MIS为管理信息系统，包括人员管理、物资管理、财务管理、办公自动化等，为企业的经营决策服务。

MIS上的实时数据可通过SIS获取。

SIS作为建立在PCS和MIS之间的一个高速度、高可靠性、超大数据容量
的网络系统，在确保生产安全的要求下，将原本相互独立的、在可靠性、安全性和实时性等方面存在着明显差异的机组PCS和全厂MIS有机的连接在一起，在整个电厂范围内实现生产信息和管理信息共享。

并通过全厂范围的实时监控、优化控制和全厂负荷优化调度等软件，实现在整个电厂范围内充分发挥主辅机设备的潜力，达到使整个电厂工艺系统运行在最佳工况的目的。

笔者所参与过的一个火电厂的SIS通讯实例中，SIS接收从各个生产控制系统传输来的数字信号，经过光电转换和防火墙进入各个接口机，再由交换机将数据汇总传输进服务器，通过服务器中的数据库、性能计算软件和图形显示软件，将各个生产现场中的实时数据发布在厂级网络上，供生产相关人员查阅使用。

2 PCS和SIS之间的通讯实例
以DCS和SIS之间的通讯为例，在此火电厂的SIS通讯中，DCS侧通过接口机的相关程序从服务器中读取数据，基于UDP传输的数据通过网线，经过防火墙单向传输进入SIS侧的接口机。

2.1 DCS侧的通讯配置
实例中的DCS系统为国产和利时MACSV系统，接口机为普通工作站计算机，接口机中运行和利时网关UDP通信软件，该软件功能如下：
多点采集MACSV系统模拟量；多点采集MACSV系统开关量；定时发送UDP数据包。

UDP配置文件的参数设置是核心，参数包括了各种所需的IP地址、报文格式等。

部分参数设置如下所示：
[SERVERCONFIG] （服务器配置）
DOMAIN=0（域号）
PORT=7316（端口号）
SERVER1NAME=server1（该域的1 号服务器名称）
SERVER1IP=130.0.0.1（服务器的IP 地址）
[MIS] （MIS 相关配置）
DCSNO=1（UDP 发送端在MIS 网的编号）
SENDIP=172.20.48.78（UDP 报文发送端的IP 地址）
SENDPORT=6000（发送端的端口号）
RECEIVEIP=172.20.48.30（UDP 报文接收端的IP 地址）
RECEIVEPORT=6000（接收端的端口号）
[PERIOD]
AIPERIOD=5000（模拟量发送周期）
AIGROUPINTERV AL=100（模拟量发送组间间隔）
DIPERIOD=2000（开关量发送周期）
DIGROUPINTERV AL=50（开关量发送组间间隔）
POINTINTERV AL=5（读数据库点间隔）
[AIPOINT] （模拟量点配置）
POINTNUM=8（点数）
POINTTYPE=1（点类型）
MAXPOINTNUMINGROUP=5（每组所含的数据点个数）
POINT1=COMMAI1（点名）
[DIPOINT] （开关量点配置）
POINTNUM=3（点数）
POINTTYPE=4（点类型）
MAXPOINTNUMINGROUP=3（每组所包含的数据点个数）
POINT1=COMMDI1（点名）
注：点名不能为空，点名COMMDI1等要与DCS数据库中的点名严格一致，才能读取到数据。

确保网络正常、配置文件参数正确后，运行UDP软件即可保证发送正常。

2.2 SIS侧的通讯配置
此例采用的是华电天仁SIS系统。

配置文件说明：
与DCS通讯对应的核心为点表文件，接口点表文件Points.csv 主要配置参数如下：
Tagname：写入数据库的完整点名称，按实际配置。

Tagid：序列号。

srcTagName：源点名，一般配置为DCS点名以对应。

minTransTime：最小传输时间，表示只有两次采集数据时间差超过此值才进行数据写入。

maxTransTime：最大传输时间，即强制写入时间，表示即使数据没有变化，只要时间超过此值就进行一次数据写入。

Deadband：绝对值死区。

tagType：数据点类型：1为模拟量，0为开关量。

注：点表配置时要求严格按照DCS侧发送顺序排列。

软件运行后，只要物理连接和配置无误，数据即可正常传输。

3 SIS对接收到数据的后续处理
SIS基于厂级网络系统，将接收到的数据进行组态和发布，允许用户在网页查看各种数据或性能计算后的结果。

3.1 eDNA实时数据库
在SIS体系结构中，实时数据库是核心。

在此实例中，选用eDNA （enterprise Distributed Network Architecture）数据库，作为大型实时数据库和历史数据库，eDNA数据库系统可在线存储每个工艺过程点的多年数据，并提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览电厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说eDNA完全符合SIS系统数据库要求容量大、可靠性高和响应速度快的要求。

鉴于对该数据库的配置、使用方法较复杂，此处不再赘述。

3.2 inkscape画图软件
基于常用的例如windows图画软件的功能，绘制PCS系统中的生产流程画面，最终发布在网络上，更为直观地进行实时监测。

3.3 计算平台功能
实时数据库中的点数据都是从控制系统通过接口采集得到，许多数据都是需要计算处理的。

通过机组及厂级性能计算与分析，还能实时找出引起问题的原因，如运行参数调整问题，设备检修问题，系统设计问题等。

并可将其划分为运行可控、检修可控和不可控损失，以便针对性的给出运行或检修指导，从而大大提高机组运行经济性。

3.3.1 计算类型
按照与历史数据有无关系，将计算类型分为：“实时计算”和“统计计算”两类：
实时计算：与历史时间的数据无关，只操作同一瞬时时间的数据，计算是横向的。

如性能计算模块，只计算当前时刻的指标等。

统计计算：获取某一点的过去一段时期的历史数据，按照一定的统计算法得到该点的统计值，计算是纵向的。

如统计报表中的数据。

3.3.2 点及公式配置
计算平台将点分为来源点、计算点、系数点三类：
来源点：该点的数据从其他来源读取。

计算点：该点要由其他来源点或者数据进行计算后得到。

系数点：该点的数值固定，不需读取或计算。

计算任务：将一个有明确计算目标和范围的、包含确定点数的一个计算单元称为一个计算任务。

如#1机组性能计算、月度指标统计等等都可以单独成为一个计算任务。

计算逻辑配置：每个计算任务对应单独的一张关系数据库配置表，表名与任务配置定义为对应关系。

计算点公式：每个计算点，包括实时计算点和统计计算点，都有一个特定的计算逻辑，定义为计算公式（Formula）。

计算平台中数据计算的核心模块是进行计算逻辑的解析与计算功能。

主要根据配置表中的每个点配置的公式，进行公式解析后形成内存环境，计算过程根据解析后的内存环境完成计算过程。

4 SIS系统的应用实例
SIS系统的数据处理功能非常强大，甚至可以根据运行数据计算出电厂经济型评价指标的核心参数，从而指导生产运行。

更高级的SIS应用，甚至直接反送信号至PCS，全程自动参与生产，优化经济指标。

案例1：此实例中的火电厂SIS系统中，每日煤耗在特定的几天出现了大幅波动，并一直居高不下。

技术人员由此推测燃料称量环节出现了问题，在随后在检查中，果然发现入炉煤皮带秤的误差超过了允许值，对燃料称量造成了影响。

5 结束语
以信息技术为依托，将庞大的数据汇集浓缩成指导生产经营的核心要素，正是厂级管理信息系统SIS的功能所在。

SIS将人力从庞杂的统计工作中解放出来，将人的精力转移到决策领域，推进了生产力的发展，在工业社会的发展中功不可没。

作者简介：陈美君（1982，10-），女，民族：汉，籍贯：陕西镇巴，学历：大学本科，毕业院校：长沙理工大学，专业：土木工程，工作单位（全称）：大唐陕西发电有限公司灞桥热电厂，职称（职务）：设备部信息专工。