【正文】 析和考核來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的閉環(huán)管理。電廠數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)可對(duì)電廠各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、提煉、集成 , 為電廠的分析和決策提供支持?，F(xiàn)場(chǎng)總線儀表都為智能型儀表 , 它們所提供的豐富的數(shù)據(jù)都可通過(guò)總線上傳到 DCS 或 PLC, 增加了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的信息量 , 提高了數(shù)據(jù)采集精度 , 為 SIS 提供更加豐富的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù) , 為發(fā)揮 SIS 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化功能奠定基礎(chǔ)。其他品牌的執(zhí)行器也都有自己開(kāi)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議和接口。 ( 5) 特殊儀表 ， 如氧量表、飛灰含碳表等已帶有通信接口 , 但設(shè)備用量較少 , 仍采用硬接線形式。 液位計(jì)、物位計(jì)比較分散 , 更適合使用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)入 DCS 或 PLC； 熱電偶、熱電阻智能化變送器由于價(jià)格較貴 ( 2 000～3 000 元 /臺(tái) , 普通的為 200～ 300 元 /臺(tái) ) 暫不考慮使用智能型 , 但在熱電偶、熱電阻比較集中的地方采用遠(yuǎn)程 I/O； 化學(xué)儀表全部采用有總線的儀表 , 連網(wǎng)后進(jìn)入 PLC 或 DCS, 這在華能玉環(huán)電廠已有成功應(yīng)用?，F(xiàn)今流行的西門子 TXP 3000、愛(ài)默生 OVATION 系統(tǒng)等就是以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng) , 大大促進(jìn)了直接控制層數(shù)字化的發(fā)展。 ( 2) 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ) : 服務(wù)器 配置容量大且存儲(chǔ)時(shí)間周期長(zhǎng)，以便于管理和日后分析 。 ( 6) 計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析 : 進(jìn)行基本數(shù)據(jù)計(jì)算 ( 如累加、平均、最大值、最小值、加權(quán)平均等 ) , 對(duì)表示系統(tǒng)性能的參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用專用的機(jī)組廠級(jí)性能計(jì)算和分析應(yīng)山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 用軟件 , 并提供在線計(jì)算的能力 ,以計(jì)算整個(gè)電廠的各種效率 ( 鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔助系統(tǒng)等 ) 、損耗 ( 煤、水、電、熱耗等 ) 及性能參數(shù)等。性能計(jì)算的期望值與實(shí)際計(jì)算值相比較得出的偏差應(yīng)以曲線和百分?jǐn)?shù)顯示在計(jì)算站和值長(zhǎng)站的 LCD 上?？梢噪x線仿真優(yōu)化 , 數(shù)據(jù)來(lái)源可以手工輸入或通過(guò)文件方式將在線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)導(dǎo)入 , 歷史數(shù)據(jù)可通過(guò) EXCEL 導(dǎo)入 , 優(yōu)化后的目標(biāo)數(shù)據(jù)可導(dǎo)入在線方式下的運(yùn)行系統(tǒng)中。 管理信息系統(tǒng) (MIS) 的建設(shè)目標(biāo)是 ： 建設(shè)覆蓋全廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) , 形成一個(gè)安全可靠、數(shù)字化的傳輸網(wǎng)絡(luò) , 實(shí)現(xiàn)信息資源共享。 業(yè) 務(wù) 系 統(tǒng) ： 財(cái) 務(wù) 、人 力 資 源 、 技 術(shù)監(jiān) 督 、 合 同 等E A M 系 統(tǒng) ： 設(shè)備 管 理 、 維 修 管理 、 運(yùn) 行 管 理 、物 資 管 理 等報(bào) 價(jià) 輔 助決 策 系 統(tǒng)綜 合 信 息查 詢 系 統(tǒng)實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 庫(kù)關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù)S I S D C S P L CO A外 部 系 統(tǒng) 圖 34管理信息系統(tǒng)構(gòu)架 ( 2) 數(shù)字檔案室 : 公司所有圖紙資料全部以電子文檔的形式儲(chǔ)存在 MIS 的數(shù)據(jù)庫(kù)中 , 包括工程圖紙、工程竣工驗(yàn)收、變更記錄、設(shè)備說(shuō)明書(shū)、庫(kù)存?zhèn)淦穫浼?、技術(shù)監(jiān)督記錄、檢修記錄及合同協(xié)議等 , 實(shí)現(xiàn)信息共享隨時(shí)查詢。 監(jiān)督?jīng)Q策層包括廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo) , 由總經(jīng)理和副總經(jīng)理組成 , 實(shí)行例行、例外分開(kāi)管理原則 , 常規(guī)工作由策劃協(xié)調(diào)層的各部門代表處理 , 各項(xiàng)工作實(shí)行委托授權(quán)。 生產(chǎn)技術(shù)部 : 履行全廠生產(chǎn)監(jiān)督職能 , 包括安全監(jiān)察、檢修計(jì)劃管理、九項(xiàng)監(jiān)督管理、技術(shù)創(chuàng)新、對(duì)發(fā)電部和檢修部等各生產(chǎn)部門進(jìn)行監(jiān)督檢查等。包括運(yùn)籌計(jì)劃、勞動(dòng)工資管理、教育培訓(xùn)、檔案管 理、信息管理、安全保衛(wèi)、行政監(jiān)察及后勤服務(wù)等。包括日常檢修維護(hù)、搶修及完成本廠承擔(dān)的大小修任務(wù)等。 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是數(shù)字化電廠的核心，它存儲(chǔ)著物理電廠的所有數(shù)字化映像。其次 ,數(shù)據(jù)容量要大 ，因?yàn)?SIS 系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)要求在線時(shí)間長(zhǎng) ,通常要求能夠至少保留一個(gè)大修的時(shí)間周期 ， 因此山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 數(shù)據(jù)平臺(tái)要在保證性能的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)。在 華能 電廠的數(shù)字化建設(shè)項(xiàng)目中 ,我們選擇了WonderWare 公司的 INSQL 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 圖 35 電廠管理信息系統(tǒng) 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 經(jīng)營(yíng)管理子系統(tǒng) ， 電廠為適應(yīng)廠網(wǎng)分離、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的要求，在其管理信息系統(tǒng)中有一個(gè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)，可包括 5 大功能模塊，它以全廠動(dòng)態(tài)成本管理和競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的報(bào)價(jià)支持系統(tǒng)為核心。 辦公自動(dòng)化系統(tǒng) ， 它包括 5大功能模塊，通過(guò)配置行政失誤管理系統(tǒng)、公共信息服務(wù)系統(tǒng)和電子通信系統(tǒng)，建立一個(gè)功能完善、使用便利和高度共享的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，達(dá)到提高工作效率、減少管理人員、促進(jìn)管理現(xiàn)代化的目的。 ②范圍明確 ， 每個(gè)流程都是解決一定的工作任務(wù)，所以每一個(gè)流程適用的工作總是有一定的范圍限制，在進(jìn)行流程設(shè)計(jì)之前先確定流程的適用范圍，能夠讓流程設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確，更清楚解決需要解決的問(wèn)題，可以避免范圍不定出現(xiàn)邊緣問(wèn)題導(dǎo)致的流程設(shè)計(jì)復(fù)雜。 了解基于 ERP 的 MIS 資產(chǎn)管理功能特征 ， 了解基于 ERP 的 MIS 資產(chǎn)管理部分的功能特征和管理思 想，建立業(yè)務(wù)流程分析的基礎(chǔ)。確定流程中需要的狀態(tài)，并明確每個(gè)環(huán)節(jié)由那些角色控制。針對(duì)流程不同角色設(shè)定需要的工作提示信息，確保流程在傳遞中通知角色應(yīng)該注意的工作傳遞；并設(shè)定流程傳遞的關(guān)鍵性能指標(biāo)，考核流程工作傳遞的效率。 本系統(tǒng)使用 INSQL 作為數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng) [18]，它 提供 C/S 和 B/S 兩種結(jié)構(gòu)模式的客戶端工具 ： C/S 模式工具提供了信息分析的手段 ； B/S 模式工具為用戶及時(shí)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)、掌握生產(chǎn)情況提供了便利。 數(shù)字化電廠數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中可利用 INSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)特有的壓縮方式進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和存儲(chǔ)， IndustrialSQL Server 從 I/0 Server 獲取快照信息后首先按特定方式進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，然后將壓縮后的值送人存儲(chǔ)區(qū)域 ， 其進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的方式山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 27 有 Forced、 Delta 和 Cyclic 3 種 ： Forced 方式強(qiáng)制存儲(chǔ)所有從 I/O Server 采集的值 ； Delta 方式具有時(shí)間死區(qū)、值死區(qū)和螺旋門死區(qū)設(shè)定的功能，判斷采集的數(shù)據(jù)是否發(fā)生了變化 ,變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。 Circular 區(qū)域中的數(shù)據(jù)也可以自動(dòng)備份到其它存儲(chǔ)設(shè)備中 ； Altemate 區(qū)域：當(dāng) Circular 區(qū)域存滿以后．?dāng)?shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)移動(dòng)此區(qū)域，當(dāng)此區(qū)域存滿以后，其中最老的數(shù)據(jù)就自動(dòng)刪除 ； Permanent 區(qū)域 ：用來(lái)保存不能被覆蓋的重要數(shù)據(jù) ， 此存儲(chǔ)區(qū)域通常是一個(gè)“只寫一次”的存儲(chǔ)設(shè)備 ,比如 WORM(寫一次讀多次 )驅(qū)動(dòng)器 ； Buffer區(qū)域：用來(lái)臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。此兩種存儲(chǔ)區(qū)域?qū)τ脩舻臄?shù)據(jù)檢索完全透明。 7)BestFit 模式：此模式返回值有一個(gè)周期內(nèi)的起始點(diǎn)、終止值、最大值、最小值、第一個(gè)例外值 (如網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)前的值 )。擴(kuò)展的 時(shí) 域參數(shù)在使用時(shí)可以看成數(shù)據(jù)表的“ 虛擬列 ” ， 使用方法與普通的 SOL 語(yǔ)句相同。 InSQL Server 可以從以上四個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。 InSQL 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式 [19]用來(lái)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的“歷史塊”文件存放在以下 4個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域之一 ，這給我們?cè)跀?shù)字化電廠設(shè)計(jì)中大大提供了方便 。使用這些工具 可以靈活地完成對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢、趨勢(shì)分析，以及報(bào)表和工作表的自動(dòng)生成 ； (2)Information Sewer 是 Wonderware 公司提供的 Web 發(fā)審和管理工具 ， 一方面 它 作為 B/S結(jié)構(gòu)的客戶端工具 可 將由 nTouch 開(kāi)發(fā)的 圖 形界面發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，把來(lái)自多個(gè)應(yīng)用程序 源 的實(shí)時(shí)信息合并起來(lái)片傳送給客戶界面 ，另一方面 Information Server 統(tǒng)一管理了所有 B/S 的訪問(wèn)用戶 (包括登錄、權(quán)限 )， 并且提供了信息發(fā)布方式、數(shù)據(jù)源配置、界面修改等功能。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 數(shù)據(jù)庫(kù) 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)部分以與 MIS 系統(tǒng)相關(guān)部分為 例進(jìn)行介紹。 流程整合 (流程圖 )， 結(jié)合軟件管理流程和實(shí)際需求，編制出符合現(xiàn)狀的管理流程，在流程圖罩從工作的起點(diǎn)到工作的終點(diǎn)，每個(gè)環(huán)節(jié)標(biāo)示出工作的內(nèi)容，執(zhí)行的角色。明確流程的使用范圍，流程管理的范啊，對(duì)流程內(nèi)涉及內(nèi)容進(jìn)行分類管理，并清晰定義各個(gè)分類。 ④流程可評(píng)定 ， 設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)流程要求能夠進(jìn)行評(píng)定，流程能夠設(shè)定關(guān)鍵性能指標(biāo)來(lái)反映流程行的情況。通過(guò)該系統(tǒng)使得 MIS 系統(tǒng)的安全得到保障 。 生產(chǎn)管理系統(tǒng) ， 生產(chǎn)管理系統(tǒng)可包括 7大功能模塊，以全廠運(yùn)行支持系統(tǒng)為核心，使各機(jī)組運(yùn)行在最佳狀態(tài)，獲得最佳效率，實(shí)施對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，提高電廠安全生產(chǎn)水平，從而提高電廠的運(yùn)行管理水平。 電廠管理信息系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分必須適合電廠生產(chǎn)運(yùn)行和管理的實(shí)際需要，在邏輯上相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)子系統(tǒng)能獨(dú)立完成某個(gè)方面的管理功能。由于電廠自動(dòng)化建設(shè)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程 ， 隨著自動(dòng)化水平的不斷提高 ,各種新的控制系統(tǒng)將不斷增加 ,舊的系統(tǒng)將不斷升級(jí)和改造 ， 因此這就需要數(shù)據(jù)平臺(tái)有一個(gè)開(kāi)放的接口 ,使新的系統(tǒng)能夠很容易的掛接到數(shù)據(jù)平臺(tái)上。 數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)字化電廠實(shí)現(xiàn)中要求較高， 這主要是因?yàn)?SIS 系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的綜合決策支持系統(tǒng) ,對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求 ,所以數(shù)據(jù)平臺(tái)要具有并發(fā)處理、在線組態(tài)查詢、海量存儲(chǔ)、即時(shí)響應(yīng)和對(duì)外開(kāi)放等數(shù)據(jù)處理功能。各級(jí)崗位均要求復(fù)合型設(shè)置 , 員工要求一專多能型 , 運(yùn)行人員要三專業(yè)、四專業(yè)合一 ； 檢修人員應(yīng)具有多工種、善長(zhǎng)管理的素質(zhì)。包括運(yùn)行技術(shù)管理、運(yùn)行調(diào)度管理、設(shè)備停復(fù)役管理、設(shè)備缺陷管理等。包括財(cái)務(wù)管理、物資供應(yīng)、燃料計(jì)量管理等。 策劃協(xié)調(diào)層設(shè)定為綜合性的生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)管理和專業(yè)性的發(fā)電設(shè)備運(yùn)行技術(shù)管理、發(fā)電設(shè)備維修技術(shù)管理、燃料現(xiàn)場(chǎng)管理。 為實(shí)現(xiàn) 職能部門數(shù)量縮減 , 功能集中 , 使人員配置最優(yōu)化、人員的效率最大化， 電廠組織結(jié)構(gòu)模型 中將現(xiàn)有電廠的許多職能部門合并 , 達(dá)到了部門簡(jiǎn)化、人員精干、效率提高、管理科學(xué)化的目標(biāo)。 MIS 根據(jù)業(yè)務(wù)情況可劃分成生產(chǎn)業(yè) 務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng) ( EAM) 、綜合信息查詢系統(tǒng)、報(bào)價(jià)輔助決策系統(tǒng) ( 商業(yè)運(yùn)營(yíng)管理 ) 、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng) , 如圖 34 所示。同時(shí)可再現(xiàn)機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù) , 并進(jìn)行離線仿真優(yōu)化 , 成為對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行仿真培訓(xùn)的教材。系統(tǒng)還有分析偏差產(chǎn)生原因和提出改進(jìn)措施的功能。 ( 1) 機(jī)組廠級(jí)性能計(jì)算的基本功能 : 性能計(jì)算的基本工具 庫(kù)包括 : 計(jì)算水、蒸汽、空氣和煙氣的濕度、焓、熵、比容等物理性質(zhì) ； 計(jì)算燃料、煙氣的熱量 ； 將鍋爐作為熱交換器計(jì)算其熱平衡 ； 計(jì)算燃煤、燃油、燃?xì)夂突烊煎仩t的熱平衡及熱效率 ； 計(jì)算燃煤機(jī)組的毛效率與凈效率 ( 正、反平衡方法 )； 計(jì)算汽輪機(jī)、凝汽器的效率 。 二、 機(jī)組廠級(jí)性能計(jì)算和優(yōu)化分析 。 ( 4) 數(shù)據(jù)查詢 : 可設(shè)置查詢條件 ( 如范圍、時(shí)間段等 ) , 通過(guò)瀏覽器進(jìn)行查詢。 SIS 有 2 個(gè)核心功能 ： 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 主 控 單 元 1 主 控 單 元 2E T C2 0 0執(zhí)行器變頻器只能變送器P L C網(wǎng)關(guān)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置變壓器保護(hù)裝置交 換 機(jī)D C SE C S 圖 33現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 一、 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 。在電氣量方面 , 由于電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)等 保護(hù)裝置都是以微機(jī)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品 ,且具有通信接口 , 給實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制打下了基礎(chǔ) ,把保護(hù)裝置等相互聯(lián)網(wǎng)后就可組成現(xiàn)今流行的電網(wǎng)控制系統(tǒng) ( ECS) , 作為 DCS 的子系統(tǒng)通過(guò)通信接口把數(shù)據(jù)傳到 DCS。 ( 7) 電氣儀表 ， 主要是以微機(jī)為基礎(chǔ)的控制保護(hù)裝置 , 都帶有通信接口。 ( 3) 智能溫度變送器 ， 帶 總線接口的溫度變送器已開(kāi)發(fā)出來(lái) , 但由于價(jià)格山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 較高 , 電廠中使用不多。目前電廠使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的條件已經(jīng)具備。下面將詳細(xì)介紹數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)思路。 優(yōu)化電廠的生產(chǎn) 計(jì)劃和策略 , 協(xié)調(diào)各部門的運(yùn)轉(zhuǎn) , 實(shí)現(xiàn)全廠的安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該層是管理和控制之間聯(lián)系的橋梁。 三 個(gè)層次分別是 分布控制層 、 信息監(jiān)控層 、 信息管理層 , 數(shù)據(jù)庫(kù)與三層之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接 。 封裝的控制層處理來(lái)自網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的和桌面應(yīng)用程序的請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括命令 CMD 以 及其他請(qǐng)求。 C/S 架構(gòu)的展示采用 模型驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，界面主要 主要由模型、界面管理器和業(yè)務(wù)管理接口三部分組成，模型用于定義各種界面顯示元素以及各元素的關(guān)系；界面管理器由解析器、布局管山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 理器和事件處理器組成，其中解析器由模型解析器和平臺(tái)解析器組成，模型解析器負(fù)責(zé)將基于 XML 的界面描述解析成一個(gè)個(gè)的運(yùn)行時(shí)模型對(duì)象，平臺(tái)解析器將運(yùn)行時(shí)模 塊解析成具體的界面組件，解析器和布局管理器共同確定了界面上組件的具體 表現(xiàn)；事件處理器負(fù)責(zé)處理用戶事件調(diào)用業(yè)務(wù)處理接口處理相關(guān)的業(yè)務(wù)， 系統(tǒng)的總體技術(shù)架構(gòu)如圖 31 所示。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照 MVC 架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)是采用了 B/S 和 C/S 混合架構(gòu)， B/S 架構(gòu)部分采用 HTTP 協(xié)議與服務(wù)器端進(jìn)行通信， C/S 架構(gòu)部分采用RMI 協(xié)議與服務(wù)器端進(jìn)行通信。本章在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù) 結(jié)構(gòu)。 3. 性能要求 ， 性能 要 求包括 以下幾點(diǎn) ： 1) 事 務(wù)的響應(yīng)時(shí)間：平均值、最大值 ； 2) 吞吐量：每秒事務(wù)數(shù) ；