PI实时数据库在发电企业的应用(共21页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第一章 引 言 1.1 发电企业信息化现状分析进入二十一世纪，信息技术的飞速发展给我们的生产生活方式带来了巨大变化，以信息技术为手段大幅度改造传统产业的生产方式，提升企业生产效率已经成为一个不争的事实。随着我国发电工业的发展和改革的深入以及信息技术的迅猛发展，实施“信息化带动工业化”战略，是发电企业谋求创新发展的必然之路。特别在我国加入WTO之后，国内传统产业面临着巨大的挑战，利用先进的计算机技术和现代管理手段来改造企业原有生产方式，实践证明是能够有效提高企业竞争力的。在我国的发电企业中，一些企业还沿用上世纪九十年代的生产管理方式，为了提升企业管理水平、提高生产效率、减少消耗、减小污染、改善工作环境，推进企业信息化建设是发电企业发展之路。以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，这将是我国企业在现阶段的发展之路。面临全球范围内的竞争与挑战，发电企业如何实现管理科学化、经营市场化、服务商业化，如何在市场上全力推销自己，成了发电企业发展面临的问题。而解决这一问题的重要手段就是：全面实现发电企业的信息化。所谓信息化，是指社会经济的发展从以物质与能量为经济结构的重心，向以信息与知识为经济结构的重心转变的过程1。企业信息化是国民经济信息化的主体。企业信息化包含着丰富的内容：它指用信息技术重构企业核心业务，利用计算机技术、网络技术和数据库技术，控制和集成化管理企业生产经营活动中的所有信息。实现企业内外部信息的共享和有效利用，加强企业运作控制，进而提高企业竞争力。根据中国电子信息产业发展研究院赛迪顾问研究表明，发电企业信息化总体上处于较高水平2。由于发电企业生产安全性与稳定性的要求，发电企业对生产、调度过程控制的自动化应用一向比较重视，而对业务管理信息化的重视却相对不足。发电企业的信息化总体现状是：生产控制自动化的先进性与管理信息化的滞后性并存。我国发电企业信息化发展的特征如下：1、信息化基础设施相对完善我国发电企业信息化起源于20世纪60年代，电力行业相比其他行业的信息化进程较为领先。目前，电力系统的计算机装备水平已大大提高，中小型机、微型计算机装备级别不断更新提高，路由器、交换机等网络设备数量增加较快。2、电力生产自动化系统应用成熟厂站自动化历来是电力行业信息化建设的重点，大部分水电厂、热电厂、火力发电机组及变电站配备了计算机监控系统；相当一部分水电厂在进行改造后实现了无人值班、少人值守3。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。3、管理信息系统的建设滞后国家电网公司所属的各级分子公司积极开展管理信息系统的建设和应用工作。管理信息系统（MIS）建设初具规模，建立了办公自动化系统、综合指标查询系统，开发了计划统计管理、人事劳资管理、生产管理、设备管理、安全监督管理、电力负荷管理、营销管理、燃料管理、工程管理、财务管理、电网实时信息等应用系统为主要功能网络化的企业管理信息系统，实现办公环境网络化和计算机化。但是，总体来看，管理信息化滞后于生产自动化的发展进程。1.2 发电企业信息化存在的问题经过长期的发展，我国的电力信息化建设取得了很大的发展，各电力集团、电网公司建立了网络、开发了OA、MIS和其他应用系统，各供电公司建立了和正在建立电力营销管理系统，发电厂企业在建立MIS、企业资产管理（EAM）系统。但是，审视我国发电企业信息化建设的状况，发现还存在众多亟待解决的问题：1.2.1 数据分散利用率低由于发电企业的特殊性，生产控制系统种类繁多，数据分布在各个不同的生产领域，而且数据利用极其低下。主要表现在： 部分热电企业已经利用OPC方式将现场的部分数据采集到OPC服务器中，但目前对这些数据的利用还只停留在部分现场运行工况的监视，没有在更大的范围内有效地利用实时信息；数据保存的精度不高：各种控制系统的历史数据大都不能按照原始数据精度保存，而且保存的时间短，不能满足生产分析的需要；发电企业在不同时期不同部门为了满足业务需要而进行了一系列信息系统建设，到目前为止，这些大大小小的信息系统数量众多。由于这些系统都是在未经科学合理的整体规划下建成的，各系统之间缺乏联系，信息不能共享，业务不能协同开展，对企业管理决策的作用十分有限。部分管理信息系统只能利用部分生产管理上急需的生产数据，即使获取了一部分数据，也是局部的、零散的、暂时的，缺乏对生产数据利用的长远性、统一性、连贯性；1.2.2 缺乏统一的标准目前，电力行业信息化尚未制定统一的信息化标准体系，发电企业内部信息系统的信息编码、技术标准、规范也不统一3。这就造成企业内部“信息孤岛”无处不在、系统不能集成、资源不能共享的局面，严重制约企业信息化建设和应用。标准体系的缺乏影响了企业内部、上下级企业之间信息的共享与交互。1.2.3 生产和管理数据不能互利互用目前管理信息化远远落后于生产自动化，其中一个很重要的因素是在于没有做到管控一体化。各发电企业信息化程度还是停留在满足各生产控制系统的孤立应用层面上，管理层的数据来源单一且缺乏足够的数据信息，很难解决企业中许多复杂的问题。信息化的客观要求，必须将生产控制系统与企业信息管理系统集成起来，采集所有的生产数据，并且要求数据要有较强的实时性，实现信息集成与决策，以便解决企业中的许多复杂问题。1.2.4 信息孤岛管控分离发电企业要求生产过程的稳定、可靠、安全，以厂站生产控制自动化系统、电网调度自动化系统相对企业管理系统更完善，应用效果明显。但是，目前发电企业的生产自动化系统与管理信息系统处于相互分离状态，彼此不能有效结合，不能实现管控一体化，数据信息不能集成共享，不利于实现企业的综合管理。主要表现如下：1、数据来源复杂而又分散。由于电力行业本身特殊性，发电企业的许多自动控制系统、监测系统以及各种试验的实时数据，分散在不同的计算机或控制系统上。由于缺乏总体数据规划、数据整合，存在或多或少的“信息孤岛”，部分数据有冗余和二义性，不能融合到整个管理信息平台上。特别是电厂的生产实时信息，如DCS、 SCADA、PLC，水调水情监控等信息，不能充分地为MIS所用，不能为决策和数据挖掘服务。2、管理系统难以获得生产实时数据。MIS/ERP系统往往不能或很少全面的利用生产管理上急需的生产数据，即使获取了一部分数据，也是局部的、零散的、暂时的，缺乏对生产数据利用的长远性、统一性、连贯性规划。3、生产实时数据很难长期存储，而且数据保存的精度不高。控制系统的生产实时数据更新速度快，数据采集点多。由于刷新速度快，数据量非常大，以数据原型长期保存全部实时数据非常困难。与其他企业管理信息不同，电厂的生产实时信息属于过程数据，采集点的数据是动态变化的，用关系型数据库平台很难处理，速度很慢4。目前，各种控制系统的历史数据大都不能按照原始数据精度保存，而且保存的时间短，不能满足生产分析的需要。综上所述，发电企业信息管理模式缺乏系统性、生产数据和管理数据不能互利互用、“信息孤岛”是影响信息化发展的重要因素。1.3 本文的主要内容为了改变发电企业信息化的问题和困难，提出建设统一的信息平台，通过搭建一个企业级工厂信息系统PI（Plant Information System）实时数据库，形成统一的接入规范，整合多种数据源接入模式；在搭建企业级的数据平台后，逐步开发面向底层和高层的应用系统，用合理高效的管理方式实现企业级管理控制一体化，打破了以前控制系统形成的“信息孤岛”，把生产实时数据上传到管理系统中，实现数据的深层次挖掘和分析；应用模式分析可以为发电企业的信息资源由管控分离向信息一体化转变，应用架构由分散应用向整合应用转变。如图1.1所示。图1.1 PI数据信息系统层次图在企业进行信息化建设中，首先要抓住企业的重点业务，用信息化手段实现重点业务的信息数据的管理。作为发电企业这样的流程性企业，装置设备管理决定着生产的正常高效运行，装置设备的技术信息和运行状态信息具有相当的价值，因此装置设备的管理和监控是生产的重点业务，设备管理是该类企业信息化建设的重点。在我国发电企业中，集散型控制系统（DCS）的普及率很高，由于大多数集散型控制系统（DCS）采用专用的通信网络，数据限于DCS系统内，形成了所谓的“信息孤岛”，不能充分利用DCS系统内的数据。同时，在发电企业里普遍应用了数套不同厂家生产的集散型控制系统（DCS），在一个企业信息网络中把不同类型和型号的集散型控制系统集成起来具有很大的实际意义。本文将介绍PI实时数据库的原理、功能和特征，以及PI实时数据库的在巨化集团公司热电厂（以下简称“巨化热电”）的应用实施为背景，具体研究PI实时数据库系统的选型、系统结构、应用开发实施，分析其应用价值，阐述其具体应用方向和发展趋势，总结其成功经验和不足，归纳出一个实时数据库应用模式，从而为发电企业信息化的建设提供指导意义。具体来说，分析了PI实时数据库的功能、特点以及其应用价值，从实时数据库的选型、网络设计、接口设计、项目实施、应用效益等方面探讨了PI在巨化热电信息化中的成功应用。在数据整合方式上采用OIS标准接口、OSI OPC标准接口、定制开发三种接口方式；应用方面，从提供工艺流程组态的系统图、报表应用、主要技术经济指标计算、报警管理、机组耗量特性在线分析、机组运行可控制损失、设备健康状态、运行优化与指导等方面的应用作了阐述，并从PI实时数据库的定位、功能设计、网络设计以及开发策略等方面归纳出一个实时数据库的应用模式。另外，指出了PI的不足和存在的问题，并对其发展趋势作了展望。1.4 本文的章节安排本文共分为四个章节，详细地探讨了发电企业信息化的问题现状、PI实时数据库特点和功能、PI实时数据库在巨化热电的应用、实施和总结，分析了PI实时数据库的不足和展望。本章从剖析发电企业现有的信息化现状入手，分析了目前发电企业信息化的问题和不足，引出了一个企业级的数据平台PI实时数据库，并简单介绍PI实时数据库的现实意义。第二章在了解发电企业信息化现状和问题的基础上，简要介绍了PI实时数据库系统特征、功能及应用价值，这些都是围绕着为了解决发电企业信息化问题而展开的。第三章在介绍了PI实时数据库的基础上，剖析了PI在一个具体发电企业巨化集团公司热电厂的应用。先分析巨化热电信息化现状和问题入手，从PI实时数据库的选型、网络设计、接口设计、应用实施、应用价值等方面分别加以阐述，解决了巨化热电信息化所存在的问题，并做一个总结和归纳，从而为发电企业信息化的建设提供指导意义。最后一章讲述PI实时数据库在巨化热电信息化存在的问题和不足，并对其发展趋势作了展望。第二章 PI实时数据库 通过PI实时数据库的总体概述，本章简要分析了PI实时数据库的功能、特点及其应用价值，从而为第三章的实际应用分析奠定了理论基础。2.1 PI实时数据库概述无论是以“经济效益”为核心的理念还是ERP的事前计划、事中控制、事后反馈的思想，都给我们提出了一个问题，那就是数据从哪里来，答案很简单：从生产中来。因为生产是发电企业的核心，所有的经营管理都是为生产服务的。数据的准确问题对企业的信息系统来说是重中之屯，“三分技术，七分管理，十二分数据”5，基础数据的正确、完整是企业信息化的基石。因此生产实时数据也就成了生产管理信息系统的最根本数据，没有生产实时信息数据的信息系统只能搭一个空架子。由于国内电力市场长期以来一直居于垄断状态，因此国内发电企业的信息化建设一般都局限于常规的管理信息系统和办公自动化系统建设，基本上没有生产过程的实时数据，信息化建设与各电厂控制系统相互孤立。但是随着电力市场由竞争取代独家垄断的新环境，在信息化建设过程中原有的系统已不能适应发电企业的管理需要，管理人员对全方位的生产实时数据的需求已迫在眉睫，但是鉴于上层管理信息系统和生产控制系统的可靠性、安全性各方面存在显著差异，因此直接将各控制系统与上层管理信息系统耦合是不恰当的，必须在生产控制系统和管理信息系统之间建立起沟通和桥梁。目前国内外实时数据库厂家较多，但是PI实时数据库毫无疑问地成为其中的主流数据库。该数据库是由美国OSI Soft 公司开发的基于客户/服务器和浏览器/服务器结构的厂级实时数据集成和应用平台。PI实时数据库经过用户20多年的验证，结果表明，PI实时数据库具有最稳定、最优越的性能，获得用户一致好评，截止目前还没有出现用户对PI实时数据库在应用中出现问题的报道。PI实时数据库是一套基于C/S的商品化软件应用平台，是过程工业企业全厂信息集成的必然选择。作为工厂底层控制网络与上层管理信息系统网络连接的桥梁，PI在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色6。PI实时数据库用于工厂数据的自动采集、存贮和监视。作为大型实时数据库和历史数据库，PI可在线存贮每个工艺过程点的多年数据。它提供了清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况。可以说，PI对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”一样。另一方面，PI为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息。由于工厂数据存放在统一的数据仓库中，公司中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息。PI客户端的应用程序可使用户很容易对工厂级和公司级实施管理，诸如改进工艺，TQC，故障预防维护等。通过PI可集成产品计划、维护管理、专家系统、LIMS和优化/建模等应用程序。如图2.1所示。图2.1 PI在工厂信息集成中角色作为世界领先的实时数据库系统，PI实时数据库被称作“智能而简单”的解决方案。它易于使用，与WINDOWS完全兼容，只要会使用WINDOWS的用户，都会使用PI；它便于安装，在现有的控制系统上安装典型的PI实时数据库，配置通用的接口通常只需要不到一个星期的时间，一切安装可以在不中断工厂生产操作的过程中进行。PI能与世界上所有的关系型数据库协同工作，PI实时数据库的服务器软件和客户端软件都是采用无缝连接技术。它的通用数据服务器在市场上是最容易受欢迎的系统之一，不但可以基于PI的客户端进行查询，也可以配合众多其他的多元互联数据库进行查询。PI实时数据库完全支持TCP/IP、HTTP、XML、UDDI、SOAP、WADL等通讯协议和OPC、DDE、ODBC等开放标准，PI实时数据库完全和微软技术相兼容，而且PI实时数据库提供SAP、J.D.Edwards、Maximo等流行的ERP或EAM软件厂家标准的接口。目前已有包括美国电科院在内的20余家世界顶尖的电力行业机构或相关公司成为OSI公司的战略合作伙伴，开发了许多基于PI相关的应用产品。2.2 PI实时数据库特点OSI公司的PI产品体系一个由服务器端和客户端以及接口部分的组成的模块式的软件系统。作为世界上应用最广和稳定的实时/历史数据库系统，有其明显、独特的特点，以下将其做简要介绍：1、真正的时间序列数据库，存储容量大 PI通过对无用数据值的排除和过滤得到有效的数据，可以用和监视相同的分辨率保存至少三年的所有工厂的信息，如空间允许可以保存无限长的信息。在时间序列数据库是有1，000，000个甚至更多的测点的情况下PI可以保持每秒至少80，000事件的读写能力。并支持至少500个用户的同时访问而不降低它的性能。2、分布式服务器结构，丰富的标准接口由于发电厂企业不同的规模，且厂内各生产控制系统分布分散且数据规模不一，因此实时数据库必须支持分布式服务器结构，并可保证全厂数据的高度统一，同步更新。与发电厂企业各自动控制系统接口软件的成熟、高效性，关系到数据平台甚至整个企业信息系统功能的实现。PI实时数据库也有与国际知名自动化系统的标准接口软件包，支持300多种标准接口。如Siemens Teleperm-XP，Bailey， Infi90，Fisher-Rosemount，Foxboro AP50/AP51， Yokogawa Plus/CS等。发电厂企业各机组的DCS（Distribute Control System集散控制系统）、PLCs 、RTU远动数据、关口电量、化水程控和输煤程控等系统的数据通过网络的方式实现与实时数据库系统的接口，确保生产过程数据的完整性和精度。采用多个节点机分别采集不同控制系统的数据，这种分布式的数据采集方式提高了数据平台系统的可靠性和灵活性。为了满足发电企业生产控制系统不断更新、替换的实际需求，数据平台系统提供标准的接口软件开发工具（API函数）可以运行于多种平台，用户可以用VC、VB或其他语言开发自己的接口程序，向实时/历史数据库写入数据。分布式数据采集模块还具有数据缓存的功能，当实时/历史服务器进行升级或维护需要离线时，不影响节点机的数据采集。当服务器恢复工作时，缓存的数据自动送到服务器中。这种分布式的数据采集结构，集中式的数据管理方式，使数据来源复杂而又分散的问题迎刃而解。3、强大的数据收集和管理功能（1）获取所有相关数据，数据长期在线存储PI由于采集了整个企业的生产实时数据，PI可以生成企业过去和现在的操作情况的画面。如：维护工程师可能要查看特定设备的长期数据，并查看在运行中有什么问题。PI 统一的数据仓库可以让用户以不同的视角访问相同的信息。目前在使用的PI，大多数保存了多年的用户或应用程序所需秒级在线工艺数据。这些保存多年的工艺数据，使用户可提取工艺的季节变化数据、分析设备运行时间，查看产品或物料的生产周期。PI的应用工具还可在离线介质（硬盘或磁带）上创建永久的档案。由于PI实时数据库高效的数据压缩功能，通常情况下，用户访问的有效数据是在硬盘上。（2）数据源唯一，数据以原型存储数据只在同一时间点存储一次（时间轴唯一），企业所有的人或应用程序，可以访问相同的数据而用于不同的目的。PI以数据的基本形式存储。系统可对数据进行任何格式的计算。根据用户或应用程序的要求，也可进行数据的归纳处理。OSI Software公司特有的“旋转门”专利压缩技术7，保证了从PI的历史数据库中取出的数据满足该点所要求的精度。PI采用的压缩技术可以存储数万点的数据，而不需要大量的磁盘空间。（3）高效的数据存储和检索功能控制系统的生产数据更新速度快（可达毫秒级），而且数据采集点较多，单台机组一般可达40005000点。由于刷新速度快，数据量非常大，把全部实时数据以数据原型长期保存到关系型数据库是行不通的。PI数据平台采用的实时/历史数据库面向生产实时数据，采用基于时间序列的数据库，利用有效的数据压缩技术，在保证数据精度的同时，大大降低了数据的存储空间，提高了检索速度。另外，针对不同数据刷新速度的不同，数据平台应具有逐点的数据刷新周期和压缩参数的设置，保证数据存储的精度和效率。通过实时数据库软件，企业可以在线储存所有的生产数据，形成一个统一的数据仓库。尽管电厂各个部门对数据的需求不同，都可以从同一个数据仓库调用数据，不会因数据来源分散而产生误差，为上层管理系统各应用软件的开发提供统一的数据访问/存储方式。（4）显示和分析实时数据8 实时数据的发布和加工是数据平台的关键，否则基于数据平台的二次应用系统会因缺少数据检索和发布工具，而淹没在“数据的海洋”中。客户端软件应满足流程性企业生产实时控制的普遍要求，基本功能如下：创建流程图所需的绘图功能；动态显示和更新数值、棒状图和趋势；能同时浏览多个数据源的数据；可以通过ODBC访问外系统的数据；支持OLEDB；采用微软BackOffice，利用内嵌VBA技术，可利用图表软件Microsoft Excel或Lotus l-2-3在工作表中直接查找PI的数据，发挥上述软件的报表和绘图统计功能，创建复杂的报表和趋势图。通过数据平台的客户端技术，可以最大化的解放专业技术人员，使他们更关注与生产过程有关的专业问题，而不必因为计算机语言或软件操作等方面的问题，降低解决生产问题的效率。同时基于数据平台的应用软件可以利用数据平台成熟的数据发布工具，使二次开发的工作量大大简化，并保持整个PI实时数据库界面风格的统一。4、良好的开放性和透明度PI作为世界上最大的实时/历史数据库之一，支持多种操作系统，其中包括Microsoft Windows和AXP、HP-UX、IBM AIX 、SUN Solaris、Compaq 的Alpha 等Unix平台。从数据采集方面来讲，PI实时数据库是一个独立的实时数据库系统，不需另外的数据接口层配套软件来进行数据的中转处理。众所周知，电力行业有其特殊的行业要求，对采用系统的安全性和稳定性有严格的要求。如果系统使用的数据采集接口大都针对于单独的系统开发而编写，通用性、可维护性、实时性、稳定性、程序的健壮性都相对较差，达不到电力系统要求。生产实时数据平台作为底层的数据平台，其主要功能是实现数据的收集和对外输出。数据的输出是其价值的最直接体现，然而普通系统的对外输出功能的通用性、标准性和稳定性、实时性也不能做到统一和兼顾，这样很大程度的限制了底层数据的应用。作为衡量数据平台开放程度之一，PI实时数据库与大多数关系数据库一致，支持ODBC和SQL语句访问，并可以从下面四个层次与其他数据库连接：通过客户端软件显示其他数据库的数据； 在客户端软件与其它客户端软件（如Microsoft Office和许多专用的商务软件和工业软件）之间传送数据；有专门的接口可以在数据平台的实时/历史数据库和其他系统数据库，如MIS（Management Information System管理信息系统）、ERP（Enterprise Resource Plan企业资源配置）之间传送数据；通过其他客户端软件显示实时/历史数据库的数据，如PowerBuilder，Oracle Developer，SQL Windows。当然也可以用VB开发自己的应用程序存取数据平台的数据。这样，数据平台系统就能和其他数据库系统共同使用，如Oracle，SYBASE，Microsoft SQL，Informix。通过这种方式，全厂的数据和资料都能互相流通，用户能够充分利用现有的信息，获取更大的效益。5、丰富的二次应用开发包，支持高级开发工具PI实时数据库目前所支持的主要开发平台基于微软视窗操作系统。主要提供两种二次开发模式：前台开发：OSI公司提供了成熟的应用平台，在此基础上利用VB和VBA进行深入的二次开发，例如PIProcessBook。利用DATALINKExcel开发；后台开发：PI实时数据库系统提供的PI-API函数，VB、VC开发工具能够方便地调用与使用，使用PI-API与PI-SDK能够实现在VB、VC中直接从PI实时数据库中读取历史数据与当前数据值，这样可以利用VB、VC进行基于PI实时数据库系统上的二次应用系统的开发。2.3 PI实时数据库功能通过实施生产实时数据库项目，可以最大化的实现自动数据采集工作，并对实验数据可通过手工输入来实现，各管理功能软件的管理工具是完全开放的，生产技术管理人员可以方便的进行数据表格的编辑、图表的编辑以及图形的组态。1、数据采集、传送、存储功能 生产实时数据管理系统把现场可以采集和储存的所有点（各种形式）接入并长期不失真的储存于实时数据库中；数据采集和存储保持现场控制系统原有的时间间隔和精度；以数据原型存储，数据源唯一；提供通过因特网远程访问，预留与企业管理各信息子系统通信和上层管理信息系统通讯的接口。2、支持目标链接和嵌入，强大的二次开发功能允许在其它应用程序中方便的嵌入、链接生产实时数据管理系统；允许在生产实时系统中方便的嵌入其它应用程序。满足二次开发要求，即用VB、VC、网页制作等开发工具能同时获得实时数据库和关系数据库数据，能在实时数据库系统中同时调用关系数据库中数据。3、提供工艺流程组态的系统图PI-ProcessBook 是在PC机上应用，直接面向用户，其数据源来自PI服务器或与之相关的数据库中存储的工厂信息数据，这些数据来源于工厂的生产过程或设备中创建的离散数据点的值。PI-ProcessBook的功能就是在PC机上把这些数据直观的展示给用户，便于用户查看与分析；PI-ProcessBook应用中可以包含一个或多个流程画面，可以分层展示、嵌套调用，即通过机组及其工艺系统的总貌图画面，调用辅机状态画面及其它画面。它可以显示来自PI服务器的动态、静态数据，有的数据流程图还可以单独以文件的形式存放。所有在客户端使用的系统图，都能同时无限制地在网络中（局域网）共享使用；系统图中可以从多个PI-UDS（Universal Data System）数据服务器上获取数据，可以对数据进行加工与计算，可以用ODBC连接其它数据库，可以通过OLE链接与嵌入电子数据表格、文档、图表图片等其它窗口应用对象；ProcessBook还可以显示经过处理的SOE数据事故追忆信息处理。4、提供符合发电企业使用的生产报表PI实时数据库系统软件提供的DataLink与Microsoft公司的EXCEL可以紧密结合，提供多种数据链接方式，使用EXCEL可以对PI实时数据库中的数据进行各种计算与统计，可方便的形成各种报表，如规则二维表，一种为横向固定，纵向开口的表，不规则报表等报表组态功能，组态简单、方便。2.4 PI实时数据库应用价值综观国内电力行业的发展，九十年代国内的电力市场发生了很大的变化，原来独家垄断的局面被竞争所取代，发电、输电和配电系统开始分离，原有的计划经济下价格体系被市场价格体系逐步取代。发电企业要更好的把握市场机遇，提高企业的竞争力就必须采取多种措施来提高企业的管理水平和经济效益，其中采用先进的信息技术是一条重要的途径。借鉴国外的先进经验，建立实时数据库系统是投入少而见效可观的捷径 9，她将有力提升发电企业的信息化建设水平，提高企业竞争力。随着计算机技术的进步、局域网的普及，以及电厂自动化的提高，客观上我国发电企业已经具备了实现企业级实时数据集成的条件。从技术上，PI作为成熟、统一的实时数据库平台，将对整个发电企业产生重要的应用价值。表现在以下几个方面：PI实时数据库弥补了工厂信息流通的断层，将分散的信息资源集中起来，尤其是将管理系统和控制系统的信息连接起来，形成了真正意义上的全厂信息系统集成。这不但使用户的MIS网络信息更丰富，而且为用户保存了宝贵的生产历史数据。有了实时数据库，便于工厂的生产监控制。厂长、主管生产的领导以及生产技术人员，只要打开计算机，就能通过网络了解生产现场的情况。即使出差在外，也可以使用笔记本电脑通过互联网了解工厂的生产情况。PI实时数据库作为管控一体化的桥梁，不但在生产的监视上起了重要的作用，而且管部门可以通过PI软件实时使用生产数据，通过分析过程历史数据优化企业生产，提高生产效率，降低能耗，节约能源；通过企业范围内的数据共享为企业上层应用提供统一的数据平台，为生产管理层提供决策依据，提高管理水平；通过减少手工录入数据的错误，提高企业绩效报表的正确性，从而提供更好的服务和更低的价格；通过实时监控，减少非计划停车，并让设备处于最佳的运行状态，并准确了解当前的生产情况和预测今后一段时间内的生产情况，制定新的生产运行方案。第三章 PI实时数据库在巨化集团公司热电厂的应用通过分析巨化热电信息化的现状和存在的问题，基于PI实时数据库的特点和功能，从实时数据库的选型、网络设计、接口设计、项目实施、应用效益等方面探讨了PI在巨化热电信息化中的成功应用，并从PI实时数据库的定位、功能设计、网络设计以及开发策略等方面归纳出一个实时数据库的应用模式，从而为发电企业信息化提供指导意义。3.1 巨化集团公司热电厂概述 素有“江南明珠”、“十里化工城”美称的巨化集团公司下属厂巨化集团公司热电厂（以下简称巨化热电）总装机容量24.5万千瓦，年发电量14亿度，是浙江省最大的热电联产企业10。随着巨化热电信息化在全厂开展，目前电厂内部的计算机局域网己基本覆盖了各管理、运行岗位和主要检修班组。管理信息系统已经基本投运，企业的日常行政、生产管理已逐步过渡到计算机管理系统中。但是就生产过程而言，生产现场的实时控制系统中存在着大量对上层管理有用的数据，由于实时信息采集，传递和处理方面的限制，这些有用的信息不能完全在管理中发挥应有的作用。全厂信息分散在不同的计算机或控制系统上，不能统一的存储和调用，成为互不连通的信息孤岛。在现有的系统中也缺少一个可进行系统和全面分析的统一的数据平台，缺乏分析所必须的原始数据的积累。当前，实时数据共享是巨化热电企业信息化过程中一直未能很好解决的一个问题。就巨化热电而言，这主要表现在如下几个方面：实时系统（如DCS系统）一般由控制公司提供，其设计思路与数据规范一般是面向控制系统或采用专门的标准；而上层管理系统，包括MIS系统一般按照实体关系理论设计其数据结构。故二者在数据结构上有很大的不同，不能直接互联互通；实时系统与电力生产直接相关，其安全性尤为重要。如果将MIS系统与实时系统直接互联，对实时控制系统的安全，得不到保证；由于现场运行的状态是实时的，与其相关的设备状态、线路状态等也具有实时特性。DCS系统虽然包括绝大多数相当重要的运行实时参数，但它不是全部，特别是有关SOE的实时状态数据还没有包括进来。3.2 实时数据库的选型 巨化热电生产过程中存在着大量实时数据的处理、存储和集成问题，仅靠采用集散控制系统（DCS）和关系数据库技术并不能完全解决数据的存储和利用。开放结构的实时数据库系统（RTDB：Real-Time DataBase ）能够提供高速、及时的实时数据服务，能够有效地集成异构控制系统，提供分布式的数据服务11。它在工厂控制层（现场总线、DCS， PLC等）与管理信息系统MIS （Management Information System）之间建立了实时的数据连接，使企业全生产过程控制和业务管理相结合。同时它也是企业MES （Manufacturing Executing System）系统的核心，是流程模拟、先进控制、实时在线优化、生产全过程管理等系统的数据平台12。实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物。随着实时技术和数据库技术的发展，在实时应用领域中，我们希望利用数据库技术来解决实时系统中的数据管理问题，同时利用实时技术为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法。然而，实时数据库并非是两者在概念、结构和方法上的简单集成。需要针对不同的应用需求和应用特点，对实时数据模型、实时事务调度模型、资源分配策略、实时查询语言、实时数据通信等大量问题作进一步的理论研究。实时数据库是数据和事务都有定时特性或定时限制的数据库13，它和关系数据库一起构成了企业的数据支撑平台，对企业生产信息集成起着极其重要的作用14。它为发电企业信息化提供统一和完整的企业级实时数据库服务平台，使企业经营管理决策层能够对生产过程进行实时动态监控与分析，随时掌握运行状况，及时发现问题并进行处理，从而降低生产成本，提高产品质量，最终提高企业的市场竞争力15。当前发电企业对于信息技术的应用，己经从单一的产品应用转变到整体解决方案的应用。由于发电企业的规模和生产过程的特殊性，要求其实时数据库系统必须在长期稳定、可靠运行的基础上，能够采集、管理并存储大量的过程并能够方便地支持尽可能多的应用。在发电企业中，其实时数据库通常需要支持的应用有：全厂范围的信息管理、过程监控、间歇（批次）生产管理、数据和系统集成、事件和报警监控、先进控制、过程优化、动态和静态建模、生产调度、产量统计、供应链管理等企业综合自动化的其它应用。在企业的应用环境中，用户必然要求软件系统具有分布式功能，且具有灵活的分布式配置和组态能力，同时在网络应用环境下要保证实时数据库系统在网络环境下的稳定性和容错能力。同时实时数据库系统的网络应用模式应当具有一定的弹性，以适应各企业网络规模的不同和同一企业的网络规模的变化。对于企业级的大型实时数据库系统还需要重点考虑如下的需求： 大规模：系统能够支持上万点的数据采集与数据管理能力，能够覆盖企业内部的所有关键控制系统和实时数据源；高性能：系统运行核心拥有至少每秒处理1000个数据事件的调度能力；实用性：系统能够24小时连续运行，可进行在线组态与配置，能够在不关闭系统的情况下扩充和调试新系统；伸缩性：为适应各个企业需求的特殊性，各个子系统可以按需定制，灵活地安装和卸载；开放性：系统能够通过标准通信协议接入其它控制系统，通过标准接口开发和集成第三方应用。在流程控制领域中，美国OSI软件公司的PI是比较有代表性的实时数据库产品。它不仅提供了高速、可靠的实时数据管理功能，这些产品还提供了大量的集成管理工具和针对流程行业的应用系统。将实时数据库系统引入电力领域，已经有十多年的历史了。美国ComEd核电公司位于美国伊利诺斯州北部，拥有5座核电站，采用PI实时数据库系统，集成管理与控制系统，并在些基础上进行有关经济运行方面的分析，取得了明显的经济效益16。浙江省有温州电厂、钱清电厂、台州电厂、嘉兴电厂等也都采用PI实时数据库，系统建成后，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，大大提高管理与决策水平。PI实现了生产数据实时采集、长期存储，并且可以满足各个部门对实时信息的使用要求。巨化热电此次实施PI实时数据库系统的目的是可以通过开发不同的接口软件把汽机老系统、#6、#7、#8机炉的控制系统、化水控制系统、电气控制系统以及将要扩建的#9机组控制系统等生产数据统一集成到PI实时数据库平台之上。PI实时数据库系统在生产控制系统和管理信息系统之间起着一个桥梁的作用。PI实时数据库又是二次应用的开发平台，在这个统一的数据平台上，可以应用诸如报表分析计算、机组耗量特性在线分析、机组运行可控损失分析、运行优化和指导、实时报价、实时生产调度、关键设备的运行监控等为企业带来巨大效益的软件。由于PI实时数据库系统与生产控制系统相连，项目在设计、实施和投用的各个阶段都将确保生产系统的安全运行。因此PI实时数据库的建成必须具有很高的运行安全性和数据安全性、较强的扩充性、扩展性及开放性。3.3 PI实时数据库网络设计图3.1 系统结构图3.4 PI实时数据库接口设计根据上面网络结构图我们不能看出，巨化热电控制系统类型众多、复杂，数据接入的成功与否关系到整个管控一体化成败，因此PI实时数据库的数据接入是PI实施和应用的一个关键。根据巨化热电的接口实际情况，设计了三套接口实施方案OSI标准PI接口、OSI标准OPC接口、定制接口，用以针对不同类型的控制系统，达到最优化的数据采集和统一接口维护目标。OSI标准PI接口OSI标准接口具有最简便的安装过程、最优的数据采集性能和最少的维护工作量。每一个OSI标准接口都经过了严格的技术测试，其安全性、稳定性和高性能已经得到全世界上千家用户的承认。因而，对于OSI标准接口所支持的控制系统，采用OSI标准接口，如巨化热电的#4DCS，#5DCS。实现原理如图3.2所示。图3.2 标准PI接口网络结构示意图2、OSI标准OPC接口OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制领域。OLE原意是对象链接和嵌入，随着OLE 2的发行，其范围已远远超出了这个概念。现在的OLE包含了许多新的特征，如统一数据传输、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范，是面向对象程序设计概念的进