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366电子电路网为您提供的PI实时数据库在发电企业中的应用,您可免费阅读,还有丰富的电子电子电路图下载,是电子工程师所喜爱电子资料网站。

一、实施背景

随着信息化的发展,发电企业普遍引入了计算机管理系统,并开发了相应的MIS系统,在企业范围内实现计算机管理,旨在实现全方位的信息化管理方案。但是发电企业在信息化管理方面普遍存在着信息孤岛多、数据利用率低等问题。最突出的表现就是由于安全性的限制,生产控制系统中的数据不能直接传递到上层管理信息系统中,不能真正做到及时、全面的信息管理。而引入PI(Plant Information)实时数据库通过搭建一个企业级数据平台,实现管理控制一体化,可解决信息化存在的主要问题,从而为发电企业信息化建设提供指导意义。 

二、关于PI系统

PI是OSI软件公司开发的大型实时/历史数据库系统,是企业实施ERP工程中必备的基础平台。PI实时数据库是真正的时间序列数据库,具有强大的数据收集和管理功能,以数据原型长期在线存储存储,成为整个企业可靠的公共数据源;它具有良好的开放性以及多样化成熟接口,能很好实现企业管理和设备控制一体化;它采用专利的压缩算法,占用磁盘空间小,响应速度快;它分布式的采集接口机上的数据,完美地解决了公司信息处理中存在的不足,弥补了公司管理上的空缺。

三、实施过程:

3.1 网络拓扑的构架:

为确保生产控制系统的稳定安全运行,避免病毒攻击,根据国家电监会二次安全系统防护 “安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则,确定整体的安全防护方案,具体拓扑图如图一。

将底层控制系统与上层管理信息系统联系起来是过程企业信息集成的必然要求,作为两者之间的桥梁,PI实时数据库广泛应用于电力,化工等行业,它在第一时间将生产系统的数据传递到业务系统,使检修人员可以即使发现问题迅速响应,管理人员也可以根据历史趋势全面掌握设备的运行情况。我公司是具有两台机组的火力发电厂, PI系统的实施为信息管理系统提供了大量有价值的数据,缩短了上到公司领导下到检修人员与生产现场的距离,节省了人力,提高了效率。
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生产控制1区的DCS、RTU、脱硫接口通过边界防火墙实现和生产控制二区的逻辑隔离;生产控制大区与管理信息大区部署电力专用隔离装置,实现物理隔离,两大区之间只有单向的数据交流,即PI系统中的实时数据由生产控制大区到管理信息大区的数据传输。管理信息大区的PI服务器通过千兆光纤连到中心6509交换机,再通过百兆网线到桌面客户端。

图一

3.2 与控制系统接口方案的选择

我公司1、2号机组DCS系统均采用英国Eurotherm NETWORK-6000系统,该系统的监控软件采用FIX32;1号机脱硫实时系统采用芬兰Neles Automation公司的Damatic XD系统;2号机的脱硫实时系统采用的是英国Eurotherm NETWORK-6000系统;其它还实施了ABB ERTU 560和杭州创维公司的RTU系统。

PI实时数据库提供基于OPC规范、PI-API技术的标准接口,同时支持利用C++、VB的SDK开发的数据库接口。两种接口软件都采用TCP/IP通信协议,都具有buffer缓存,为发送到PI服务器的数据提供了暂存与转发的功能,确保在PI服务器因维护、升级、备份和异常错误导致停机的情况下,仍能持续地采集实时数据保存在本地硬盘中,当PI服务器或网络故障消除后,接口程序自动把硬盘中的数据补回到PI服务器中。Buffer作为windows服务在系统启动时会自动运行。

3.2.1 标准接口的配置

我公司1#机的脱硫系统采用OSI公司提供的PI与Damatic XD的标准接口系统PI-IN-VS-DXD-NTI。标准接口需要编辑启动文件和配置测点属性,确保接口机从Damatic XD控制器取得数据并将数据传递到PISERVER1。

PI 测点属性:

Tag——测点标签名称。

PointSource    ——单个的、唯一的用来识别接口属于哪个接口的字符。更多信息请参与/ps命令行参数。

PointType——PI3服务器支持Float16, float32, int16, int32, 和 digital类型的数据。

Location1, Location2, Location3 , Location4, 和Location5

属性 
说明 
Location1  
对应的接口ID(参阅接口参数/id)  
Location2  
表示测点在FIX中的Field类型
=1表示Field类型是F_CV,所有float和digital测点都使用该类型。  
Location3 

在程序中不起作用  
Location4 

表示测点的Scan Class编号,该编号与接口/f参数按顺序一一对应(从1开始)。  
Location5 
在程序中不起作用 

InstrumentTag——对应与FIX系统中的测点名称。

Scan ——默认情况下,该属性值为1,表示开启对该测点的数据扫描。如果设置为0,则接口不对该测点数据进行扫描。

Shutdown——该属性仅适用与PI3的系统。该属性默认为1,表示当PI启动时,PI Shutdown子系统将”SHUTDOWN”状态写入每个测点。

编辑启动文件需设置如下参数:

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3.2.2 自主开发的接口

PI-API提供开放的编程接口,可以自主开发。1#、2#主机的DCS系统、RTU系统均采用自主开发的接口程序。接口程序负责程序的读写,新点的建立和配置由PI-SMT程序完成,可以加载PI-SMT到EXCEL表格中,方便批量数据的建立或修改。

接口程序使用之前要安装PI-API,通过接口函数读取DCS系统中的数据,然后调用PI-API函数将读写的数据批量写入PI实时数据库系统。pilogin.ini设置服务器主机名、IP地址、端口号、用户名等相关信息,tag.ini包含了DCS的数据点与PI系统中数据点的对应关系,这两个文件满足了接口程序的正确运行。

3.3 PI TO PI的接口设计

为确保生产控制大区的安全,分别在控制区和管理区设置PISERVER,接口程序PI TO PI 实现了PIServer1到PIServer2的数据传输。PIServer1作为数据的发送端运行接口的client程序,逗号分隔符文件TAG.SCV通过POINTID将两区的同一个点关联起来。网络中断或接口故障时,PIServer1暂停到PIServer2的数据传输,恢复后历史回补功能可以保障数据不丢失。

\

四、系统应用实例

ProcessBook是易于使用的PI系统的主要图形用户接口,它使PI系统和其它数据源中的实时数据和历史数据有效地显示出来。在每个客户端的PC上,使用PI图形显示界面创建可保存的且与其它用户共享的共交互式图形画面,用户可以迅速在浏览与创建模式之间切换,用以创建动态、交互式画面。也可以使用嵌入到PI ProcessBook中的微软VB应用开发工具编写画面及趋势自动化的脚本程序。

报表系统是在PI系统的平台上,开发完成的一套应用子系统。使用的是在VB中嵌入EXCEL报表的模式,利用EXCEL自身的宏及加载宏功能(一系列的API函数),使得用户可以自己设计报表的格式与风格,自己定义单元格的计算公式,来实现一些时(日)报表、日志等统计报表所用的基础数据的存取,生成所需的各类日报、月报、季报和年报。

PI实时数据库通过pi-odbc实现与关系数据库Oracle的数据通讯,为运行管理、运行优化系统、电力市场辅助决策系统提供数据。运行优化系统建立在PI实时数据库的基础上,通过读取PI数据库的数据加以计算和分析,并将结果写回PI数据库,优化热力参数曲线,进行耗差分析、小指标计算等,以指导机组的优化运行,降低运行成本;运行管理系统按固定时间间隔读取PI实时数据,并动态的写入到运行管理系统中央数据库中。在运行管理系统实时数据配置管理模块中,通过对需要实时数据的数据库字段进行配置,使其与实时数据库中的参数点对应(即tag点),系统根据配置的参数点通过PI数据库接口获取数据。

五、实施效果及不足

我公司PI系统投用后,弥补了信息断层,将分散的信息资源集成起来,尤其是将管理系统和控制系统的信息有机的结合起来,形成了真正意义上的全厂实时生产信息系统集成。 厂领导和各级管理人员、技术人员、操作工都可以随时察看生产现场的重要参数,通过PI的ProcessBook察看总流程图可以对整个工厂的生产情况一目了然。有关人员通过PI的DataLink软件可以在Excel中直接调用生产数据,大大提高了报表和数据计算的效率以及准确性。通过该系统,可以有效监督机组的运行状态,及时发现问题,避免大的隐患。

我公司PI系统采用的是C/S架构,PDI图形文件保存在客户端PC机上,这样当控制系统结构或点发生变化时,就要逐个客户端更新。采用PI-ACTIVEVIEW搭建PI系统的B/S结构,由于图纸存储在服务器上,变动对客户是透明的。

虽然PI实时数据库为运行管理、运行优化系统提供了大量数据,但目前并没有直接通过PI-ODBC接口传递到EAM(资产管理)的设备管理模块。

总之,在发电企业中要继续深化应用PI实时数据库系统,挖掘潜力最大可能的发挥生产实时数据的价值,实现信息系统的可持续发展和企业的科学发展。

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