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SIS系统调试及运用体会 |
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| SIS系统调试及运用体会 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:35:14  |
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摘要：SIS系统是电厂信息管理系统的重要组成部分，本文对长兴发电有限责任公司SIS系统的调试及运用进行了总结，以供大家参考。
关键词： SIS 调试 运用 经验
SIS (Supervision Information System)系统，即厂级监控信息系统，是一个电厂生产过程信息管理系统，用以确保电厂机组设备的安全、高效运行。它是一个相对独立的系统，与各种生产控制系统直接进行数据通讯，从这些生产控制系统中提取实时数据，来完成电厂生产过程信息管理所需的各种功能。我厂SIS系统采用的是德国ABB公司的OPTIMAX系统，OPTIMAX的核心是PLANTCONNECT实时数据库，依托实时数据库，开发了许多运用。我厂根据的实际情况，购买了35000点的实时数据库、厂级性能计算模块及事件管理模块。2002年11月18日硬件设备到达现场并开始安装、调试，整个过程历时将近一年。本人全程参加了SIS系统的安装调试，现负责整个SIS系统的维护、运用及后续开发工作。所以下面我将主要从SIS系统网络、PLANTCONNECT实时数据库及运用、厂级性能计算模块及运用、事件管理模块及运用四方面论述我个人在调试及运用中的体会。
一 SIS系统网络
1 网络简介
我厂SIS系统采用100Mbps的以太网作为数据传输的媒体，主干网的通讯介质和下层控制系统到主干网的连接采用铠装光缆，各功能站和网络的连接采用双绞线。其中核心交换机采用具有第三层路由交换功能的CISCO 4003，冗余配置，并专门配置数据采集交换机（CISCO2950）两台，各接口机采集的数据经采集交换机后，通过光纤传至核心交换机，再到数据库服务器，所有的历史数据储存于磁盘阵列。
2经验与体会
（1）硬件设备配置一定要超前：经一年多的运行和维护，我感到整个网络系统具有较高的冗余度、安全性，数据流量处于较低的水平，设计基本合理，但硬件配置上的也出现了一些问题。首先，数据库服务器配置太低。数据库服务器采用COMPAQ的DL580，配置为XEON 700MHZ的单CPU，1G内存，二台作集群，互为热备。当所有运用都投入后， CPU负荷经常超过60%，且常常达到100%。后我们把两台数据库服务器均升级成双CPU，现在CPU负荷均能维持在60%以下。随着我厂二期工程两台300MW机组和一期脱硫工程的开工，又有大量的数据要接入SIS系统，各种新模块又要加入，现有的两台数据库服务器肯定不能胜任，必须购买两台更高性能的服务器。现我们各功能站采用商用PC机，从我们使用经验来看，为保证可靠及较高的性能，起码应采用工作站级别的机器。其次，备份服务器设置不合理。我厂数据库服务器集群中的备用服务器兼做备份服务器，通过SCSI线与COMPAQ的TL891带库相连，备份软件采用VERTAS。当主服务器发生故障，备用服务器自动顶上，将承担主服务器的工作，这就意味着这时数据库服务和备份工作同时起在备用服务器上。我做过测试，在这种情况下，CPU负荷保持在100%，也就使系统工作不正常。后我们又购买了一台服务器专做备份服务器。再次，硬件设备布置设计不合理。我们有一个42U的机柜，柜内装了DL580服务器二台，RA4100磁盘阵列一台，TL891带库一台，CISCO4003交换机二台，CISCO515E防火墙一台，光纤通道交换机二台，导致机柜很挤，而且还可能由于散热不好影响设备寿命，各种线又很多，极难整理。由于此柜布置在12.6m层的SIS机房中，机房原本较小，且各设备均已就位，要想增加机柜非常困难。所以为保证系统良好的扩展性、可靠性，且不能因为硬件的原因而影响软件的使用，硬件设备配置一定要超前。
（2）安全性至关重要：我认为安全性主要牵涉到两方面。首先，是SIS网络及与之相连的生产控制系统的安全。由于SIS系统与DCS(INFI90)是通过环路上的卡件相连的，相对还是安全的，但与各辅助系统是直接与它的操作员站相连的，现在互联网是黑客猖獗，病毒泛滥，万一SIS系统遭遇不测，可能会殃及辅助系统，影响生产。故应制定严格的安全防护策略，避免恶性事件发生。其次，是数据的安全。为保证数据的安全，我们主要采取了两条措施，首先磁盘阵列中的磁盘做成RAID5,并专门留一块磁盘做后备（HOTSPARE），这样即使磁盘阵列中的十块磁盘坏了两块，也不会造成数据丢失；其次，用磁带库对数据进行每天备份，这样即使整个系统崩溃，我也能把绝大多数的数据恢复出来。
二 PLANTCONNECT实时数据库及运用
1 数据库简介
我厂购买了35000点的PLANTCONNECT实时数据库。按设计，分别取#1机、#2机DCS、水、煤、灰、网控、烟气连续监测装置的实时数据。
数据库采用标准的SERVER/CLIENT形式，其管理功能包括了数据分类、存储、压缩、输出，远程诊断等方面。每个变量都有静态与动态数据部分，静态部分描述变量的性质、类型及使用者对变量的规定，动态部分是变量的取值。数据存储方式是采用异样存储的方式，当变量的变化超过死区时，数据才被以数值方式记录，用这样的方法可以节省大量内存空间，这也是实时数据库与关系数据库很大的区别。每个变量均可设置死区、上限、下限、上升速率、下降速率、生存期。按设计的原则，我们总共建点约17000个，每个变量死区一般设为0.1%,经过一年的运行,存储量约65G。
经过具体的实施，我们感到PLANTCONNECT实时数据库与各系统的数据通讯还是比较方便的。数据库自带多种接口方式，我们分别采用了其中INFI90 SCANNER、OPC SCANNER、ASCⅡ SCANNER、VSD SCANNER四种接口，解决了所有的数据通讯。对一些较特殊的系统，可以用系统提供的接口模板自行编写接口。我厂的DCS采用ABB的INFI90，与DCS采用ICI-SEMAPI-INFI90 SCANNER接口方式， ICI卡件组收集DCS环路上的例外报告，SEMAPI访问ICI03上的数据点表，采集过程数据，INFI90 SCANNER接口驱动软件调用SEMAPI函数并将数据送入实时数据库中。与水、煤、灰的通讯采用OPC SCANNER接口， OPC SCANNER作为OPC CLIENT 与OPC SERVER通过OPC协议通讯，采集的数据送入实时数据库中。与网控和CEM通讯采用了ASCⅡ SCANNER接口，这种接口需数据源方按要求编传输接口，它的作用是定期（一般选2秒）取实时数据，按指定的格式存在一个文本文件中，并把文件放在指定的位置，ACSⅡ SCANNER接口就能把实时数据取上来，存于数据库，这种接口配置方便，但实时性较差。VSD SCANNER接口专门处理虚拟标签，主要是性能计算算出的量所使用的标签。由于所有的接口都只被动的接收数据，完全是单向的，所以不会影响过程控制系统的运行，安全性较好。
2数据库功能及运用
PLANTCONNECT实时数据库带有三大功能：报表、趋势线、过程画面，均比较实用。
（1）报表及运用：报表是依托EXCEL开发的，利用数据库的API函数，编制了大量用户自定义函数，而这些函数所实现的功能，就是我们电厂日常所需要的各种统计功能。使用者通过EXCEL中强大的函数功能、数据库提供的大量自定义函数和VBA编程接口，几乎可以做任何要求的报表。再通过Schedule功能，来实现定期自动生成报表，而不需要任何人为干预。利用报表功能，我们现在开发了三部分报表，第一部分是运行参数记录，并用它来取代原运行人员抄录，增加了记录的正确性，减轻了运行人员的工作强度，使他们集中精力监盘。第二部分是运行小指标竞赛报表，对主汽、再热汽温度等按班计算平均值、累积时间，并只对符合条件的数据进行统计，例如可把有功≤200MW或该温度＞547℃时的数值剔除。第三部分是技术监督类报表，现已开发了机组超温超压统计月报表、热工自动投用率统计月报表，增加了统计数据的正确性，减轻监督人员的工作强度。
（2）趋势线及运用：趋势线功能使用非常简单，只要把标签从信号浏览器（signalexplore）中拖拉至趋势画面即可，还可以选择任何时段，且刷新很快，模拟量1秒钟一次(但并不能认为模拟量的采样频率为1秒钟，模拟量和开关量，都是来自例外报告，只要DCS环路上有例外报告产生，且与上一次数据比较，变化量超过了设置的死区，数据就会被采集进数据库)；开关量发生变化的时间能达到毫秒级。我们用趋势线功能看一些参数的历史变化趋势，由于数据具有良好的实时性，所有更主要的是被用来进行异常情况分析。我厂曾发生一次跳机，后利用趋势线功能对火检信号进行分析，一下就找到了原因，于是通过火检系统整改来避免此类情况的再次发生。
（3）过程画面及运用：过程画面能反映实时的生产流程，按自己关注的角度来组态各自的过程画面，且还能看到各辅助系统的实时画面，是DCS操作员站画面的有效补充。我厂集控上看不到煤仓煤位，要想知道煤仓煤位，必须打电话到煤控去问，现可通过SIS过程画面实时地监视煤仓煤位，给运行人员操作带来方便，同时可大大减轻仪控人员为集控增加信号而带来的巨大工作量。
3 经验与体会
（1）数据的实时性是关键：要想利用这些数据进行事故追忆，数据必须是实时的。可能是同一个公司产品的原因，在使用中我感到PLANTCONNECT与INFI90的接口INFI90 SCANNER特别好，实时性有保证，这是由数据传输的机理决定的，因为模拟量和开关量均来自DCS环路上的例外报告。要保证数据的实时性，这不仅取决于SIS侧，更主要是由DCS发数据的方式决定的。如有的DCS采用UDP方式发数据，这样就没有实时性可言，也就降低了数据的用处。
（2）数据库与接口的稳定性非常重要： 若数据库或接口经常出现异常，那么不仅会破坏数据的完整性，而且会影响基于数据库上的各种运用。我厂SIS系统投用至今，无论数据库还是接口，都未由于SIS侧的原因而发生过通讯中断。
（3）重要数据的完整性也很重要：数据的完整性包含两个方面。首先，通过现有的接口能否把数据源中的数据完整、方便的取出。我厂中，通过SIS与DCS的接口能把所有DCS中的数据都能取到，而且非常方便。例如对DCS的STATION(自动调节)功能块，只要用一个例外报告号，就能取出下面18个项（ITEM）的数据，也可以根据需要只取其中的某些值。其次，是否把重要数据源的数据都采到SIS中来了。我厂DEH中的数据一小部分送入DCS，SIS中DEH的数据就从DCS中获得，而不设专门接口，而DEH的数据对分析问题是非常有用的，所以应该与DEH设专门接口。
三 厂级性能计算模块及运用
1 性能计算简介
ABB提供的性能计算非常有特色，比以往我所接触的都要好。首先，厂级性能计算模块与实时数据库是一个有机整体，安装后不需配置与实时数据库数据交换数据的接口，而且运算后的结果用VSD标签的形式存在实时数据库中，非常方便。其次，运算速度快，组态工作依托EXCEL作为组态界面，把各种计算模块插入EXCEL工作表中，通过Schedule来控制运算。但运算不是在EXCEL中进行的，而是靠CalcServer这个后台服务来进行的，速度很快。当CalcServer这个后台服务启动后，EXCEL可以关掉，但运算还在正常进行。我厂性能计算组态工作由我独立完成，每台机组我组态了13个工作表，包括风机运算，加热器和除氧器公用数据运算，加热器和除氧器运算，汽动给水泵组运算，流量运算，锅炉公用数据运算，锅炉运算，汽轮机运算，凝汽器运算，设计值运算，汽轮机第一类修正运算，汽轮机第二类修正运算，耗差分析。我设置每5分钟计算一次，变量取5分钟内的平均值。实际计算一个循环的时间不超过三分钟。再次，二次开发能力强。ABB专门提供了一个供性能计算二次开发的模板，我们可以用C语言来编程，在编程中，可直接调用系统提供的如蒸汽焓、熵、比热等表征物质基本性质的函数，而且这些函数覆盖面非常广，非常全，利用这个接口我可以做我想要做的所有计算。
虽然ABB提供的性能计算非常好，但并不能认为只要靠ABB提供的计算模块就能完成任何你想进行的计算。ABB提供了许多计算模块（module），包括锅炉正反平衡计算、汽机效率计算、各种辅机计算等，这些模块的算法同传统的没有多大区别，但由于下面三方面的原因，我编了将近30个模块。首先，为了调试方便，ABB提供的模块设置许多错误提示，错误的判断依据原始输入量、中间计算量、最终计算量的合理性，但有些判断不合理。例如再热器计算模块，当再热器减温水量为0时，程序报错，提示再热器减温水量不能为0，该模块停算，导致后面许多量出现错误状态。而再热器减温水量为0是要求达到的运行状态，此类模块只能重编。其次，有些我们所需的运算，例如耗差分析，也必须自己编。再次，为增加计算严密性及简化组态，必须自己编一些模块，例如电机功率计算，因为当电机停用时，DCS送上来的电流值一般不为0，于是自编模块，在中间加判断。
对计算结果我们应用相对的观点来看待。由于性能计算所用的测点都是运行测点，且在一些大截面处只有一个测点，如排烟温度测点、空预器进、出口氧量测点等，对一些明显有较大误差的测点，我们进行了标定，但并不能保证所有的测点有较高的精度，所以其精度无法与性能考核试验相比。为检验计算的正确性，我们在机组进行考核试验和循环效率试验时，将性能计算结果与考核试验结果进行比对，计算结果均能确保在理论范围内，且变化趋势也是正确的。
在我厂性能计算的结果不但为节能监督和统计部门提供各种经济指标的计算结果，而且为运行人员优化运行提供了依据，从而能提高机组运行的经济性
2 经验与体会
（1）性能计算的实施：ABB性能计算模块使用的是运行测点，根据我们的经验，并不是只用现有的运行测点即可进行所有的计算。例如锅炉反平衡计算模块，需用到空预器出口氧量，而现场没有，若以固定只值运算，则无任何意义，于是我们加装了空预器出口氧量测点，另外如辅汽流量等几个对性能有影响的测点也没有，现场条件又不允许添加，这就非常被动。对一些新建电厂，我认为在工程设计阶段，就应确定要计算的那些量，然后再根据所要用到的原始值来确定相应测点，在测点布置时把性能计算所需的测点也考虑进去。而我现在只能根据现有的测点，来看那些量能算就算那些量，有些本末倒置。另外性能计算是需在运用中不断完善，应由专人负责对它进行维护。
（2） 尽可能减少固定输入量：我厂具有飞灰含碳量连续监测装置、烟气连续监测装置，但对煤质没有在线监测装置，现以固定值输入，并根据煤质化验报告对它进行修改，但化验的结果永远是落后的，当煤质变化较大时，计算结果会带来一定的误差。所以应尽可能对重要参数实现在线监测，并做好各种连续监测装置的维护工作。
（3） 认真对待机组的试验：在耗差分析等计算中，要用到机组的性能考核试验及循环效率试验的数据。所以对这些试验应精心组织与实施。
（4） 运行测点的维护非常重要：性能计算模块使用的是运行测点，这些测点是整个计算的基础。应协同热工专业维护好测点。
四 事件管理模块及运用
1 事件管理的简介
我们所采集的事件由两部分组成，一部分是DCS产生的事件信息，如报警、跳闸、SOE等信息，也就是原DCS侧打印机输出的事件。另一部分是实时数据库产生的事件，数据库中每个模拟量标签的属性中都有上限、下限、上升速率、下降速率报警值可设置，只要超标，就立刻产生一条事件，保存下来。
在硬件上设置了一台事件服务器，插一块多串口卡，通过串口线与每台操作员站相连，DCS产生的事件就是这样进事件服务器；另外事件服务器与SIS网络相连，数据库产生的事件通过网络进事件服务器。
软件上在事件服务器上装SQL SERVER数据库、事件管理服务器端软件、接口端软件，在数据库各接口机处也装接口端软件，在SIS各客户机上装客户端软件。通过事件管理软件把每条事件按字段分解，以记录的形式存于SQL SERVER数据库中，这样就可以通过事件管理客户端软件查看任意时段、符合我们定义条件的事件，并能对该些事件用棒状图进行分析，看看一天中哪个时段产生的事件最多，对特定的时段哪一种事件产生的量最多，以分析DCS侧的情况，并改进操作。事件还能输出到EXCEL中。原来DCS侧产生的事件靠打印机打印存档，不利于查找和分析，而且一旦事件量大或者打印机卡纸，打印进程就会在操作员站上堆积，造成操作员站死机。现我们把DCS侧打印机全部取消，事件全部存于事件服务器中，并利用原SIS系统中的带库备份归档，为DCS侧减轻了压力。
运用后，我们觉得事件管理模块非常实用，而且很安全，由于只是从操作员站被动地接受事件，而操作员站从向打印机输出事件转为向事件管理服务器输出事件，占用的资源减少，速度加快。投运到现在，经历了各种极端情况，还没出现过事件在操作员站发生堆积。我作过试验，把事件管理服务器关掉，操作员站就不再向串口传输数据，所以也不会引起操作员站死机；另外，由于事件管理服务器与操作员站是用串口线连接的，万一事件管理服务器感染了病毒，也不会影响操作员站，所以是相当安全的。
我们利用这些事件，一方面，可以方便地对运行人员的操作进行分析，对事故状态进行追忆；另一方面，我们利用实时数据库产生的事件，为金属监督、化学监督等专业人员提供依据。
2 经验与体会
事件管理应该达到的目标是事件记录完整而不重复，事件的格式应统一，事件的内容应简单明了，使用缩写要统一规范，让专业人员能看明白。这就要求在事件的源头DCS侧把好关，在DCS组态时对事件部分按上述要求进行，我们现在就存在这方面的不足，现正会同仪控人员逐步修改。
五 总结
经过这一年多的工作， 我感到SIS系统在提高电厂经济性安全性方面确实有非常重要的作用，SIS系统的开发应用将成为今后电厂的一项重要工作。但要建好并用好SIS系统不是一件简单的工作，只有做到领导重视、专人负责、全面设计、认真实施、精心维护、注重开发，才能收到好的效果。
SIS是个边缘专业，牵涉到热动、仪控、计算机及网络等专业，我从事这项工作只有一年多，以上所提到的肯定有许多错误，希望大家批评。
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