GEFanuc產(chǎn)品在發(fā)電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的解決方案

1、G E Fanuc產(chǎn)品在發(fā)電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的解決方案隨著電廠工業(yè)自動化以及信息化水平的提高， 現(xiàn)代電廠也對生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)有了更高的 要求，電廠企業(yè)管理決策層需要了解真實而重要的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)現(xiàn)場的各臺機組以及設(shè)備的運行狀況；專業(yè)技術(shù)人員希望可以在廠內(nèi)辦公室計算機查看系統(tǒng)的實時畫面，分析真實可靠的歷史數(shù)據(jù)，為機組跳機事故分析及其它事故分析提供真實可靠的歷史數(shù)據(jù)； 時又能高效、準確地保存電廠生產(chǎn)的大量珍貴的歷史數(shù)據(jù)；更好地實現(xiàn)了電廠安全、經(jīng)濟運 行，提升電廠的整體效益和競爭優(yōu)勢。為了實現(xiàn)上述目標，目前在電廠應(yīng)用中主要使用了兩類方法，一類就是采用如Oracle等傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫保存來

2、自生產(chǎn)現(xiàn)場接口計算機的實時數(shù)據(jù)，在客戶端的開發(fā)上采用 JAVA Applet，ASP 服務(wù)器端腳本等和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫連接來實現(xiàn)應(yīng)用的要求。這種方案由于 沒有考慮到電廠生產(chǎn)底層數(shù)據(jù)和辦公等商業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境之間的區(qū)別，最明顯的區(qū)別在于生產(chǎn)操作是實時進行的，要求極快的數(shù)據(jù)采集速度，很高的數(shù)據(jù)讀寫性能，而商業(yè)上使用的關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫所擅長的是處理各種信息的關(guān)系。因此數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中就必須通過創(chuàng)建計劃，存 儲過程，觸發(fā)器和視圖等來優(yōu)化，同時糟糕的壓縮算法使得對數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器的磁盤空間維 護必須投入大量的精力?；谶@些考慮，另外一類的解決方案采用了專用的生產(chǎn)實時歷史數(shù) 據(jù)庫的解決方案，如 OSISoft 公司的

3、 PI 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，GE Fanuc 公司的 ProficyHistorian ,Wonderware 公司的 IndustriaISQL,ABB 公司 PlantConnect 以及國內(nèi)的中科院軟件所 Agilor，清華同方 DCOSE-PH 南京明維 RealTerm，上海新華 XRTDB 上海麥杰 OpenP la nt 等產(chǎn)品。由于這些產(chǎn)品本身就是面向生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集，因此較好地解決了海 量數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的壓縮存儲等問題。它們同時提供了良好的應(yīng)用開發(fā)平臺和接口，節(jié)省 了長期維護和開發(fā)的成本，因而在電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面就以GEFanuc 公司的產(chǎn)品舉例說明在發(fā)

4、電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。功能較為齊全的生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，我們可使用GE Fanuc 公司的 ProficyHMI/SCADA- iFIX （人機界面/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控），Proficy Historian（廠級數(shù)據(jù)倉庫，原名 iHistoria n ），P roficy Real-Time In formation Portal（企業(yè)實時信息門戶，原名：infoAgent ）這三個產(chǎn)品來組建。系統(tǒng)架構(gòu)可以簡單地表示如下：n通訊網(wǎng)關(guān)UU廠I 1“書用 .八廠I I B B I I MlMl防火；上-匸沖 T 上圖 1 ：生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖Proficy HMI/SCADA -

5、 iFIX它是 GE Fanuc 公司的人機界面/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件，在工業(yè)控制 SCADA 軟件中獲得 了廣泛的應(yīng)用，它豐富的數(shù)據(jù)采集驅(qū)動接口可以采集分散在電廠各個不同的DCS 系統(tǒng)或輔控可編程控制器 PLC 系統(tǒng)上的實時數(shù)據(jù),實時數(shù)據(jù)庫的配置和管理采用類似于 Excel 表格方式 的管理，同時它還提供一套人機界面的開發(fā)工具 iFIX Workspace ，其中包括許多生產(chǎn)現(xiàn)場 的圖符，只要通過鼠標的拖放等簡單的動作就可以達到與現(xiàn)場DCS 系統(tǒng)人機界面一致的流程圖效果，將現(xiàn)場采集的實時數(shù)據(jù)直觀地顯示在用戶面前 , 從而實現(xiàn)遠程工藝流程監(jiān)控，系統(tǒng) 的開發(fā)和維護非常簡單。 其開放的實時數(shù)據(jù)編程接

6、口 EDA(Easy Data Access) ， 歷史數(shù)據(jù)編 程接口 HDA(HistoricalData Access) 以及 SM2 模莫擬驅(qū)動)應(yīng)用非常靈活，通過自己編寫接 口程序就可將數(shù)據(jù)直接寫入 iFIX 的實時數(shù)據(jù)庫中，該產(chǎn)品在廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中主要 實現(xiàn)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的采集以及生產(chǎn)流程圖畫面的顯示。圖 2 中的一部分就是我們在 iFIX 中 模仿西門子公司 DCS 系統(tǒng) Tele perm XP 的 OM65作員界面的生產(chǎn)流程圖畫面，效果是比較 逼真的。Proficy Historian它是 GE Fanuc 公司的廠級數(shù)據(jù)倉庫軟件，其前身就是 iHistorian,目前的最

7、新版本是。 ProficyHistorian提供了如：iFIX 實時數(shù)據(jù)收集器，CSV/XMI 文件收集器，OPC 攵集器等種類豐富的歷史數(shù)據(jù)收集工具， iHistorian 具備百毫秒級的數(shù)據(jù)采集速度，毫秒級的過程 數(shù)據(jù)時間分辨率， 高達 20000 個數(shù)據(jù)/秒的數(shù)據(jù)存儲速度和每秒 20000 個數(shù)據(jù)/秒的數(shù)據(jù)回取 速度以及單機 10 萬個過程數(shù)據(jù)點的采集能力，是目前世界上最快的實時數(shù)據(jù)庫，可以通過 定義采集器的過程數(shù)據(jù)采集死區(qū)來優(yōu)化采集數(shù)據(jù)量、 通過定義過程數(shù)據(jù)的變化率可以優(yōu)化數(shù) 據(jù)存儲，還可以通過內(nèi)置的管理配置程序或者瀏覽器在任何地方管理任何一臺 iHistorian 服務(wù)器：可以進行組

8、態(tài)數(shù)據(jù)點、配置采集時間、數(shù)據(jù)文件管理。和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比較，在 數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用時無需編制任何程序， 簡化了系統(tǒng)的維護工作量。 此外它還提供了開放的 SDK 編程接口，極大地提高了產(chǎn)品的應(yīng)用靈活性。該產(chǎn)品在廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中主要用 于生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)的高速采集和高效存儲。實時流程畫面以及實時曲線的功能則由iWebServer 來實現(xiàn)。4 N=r圖 2:部分用戶界面和功能P roficy Real-Time In formati on P ortal它是 GEFanuc 公司的企業(yè)實時信息門戶軟件，是基于 WEB 勺解決方案。目前的版本為。它采用本地或者遠程的 API 來連接上面的實時和歷史數(shù)據(jù)

9、庫，并通過 JDBC 驅(qū)動來連接關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。由于它提供了豐富的圖形對象庫，如：餅圖,棒型圖，圖表，表格，曲線等組件,因此可以方便地進行 WE 畫面開發(fā)和配置，發(fā)布數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)。它還可直接將iFIX 上的實時生產(chǎn)流程畫面以 WEB 勺方式發(fā)布，甚至可以將它理解為是在瀏覽器 （如：In ternetExplorer）上運行的 iFIX 軟件。而這些只是它所能夠提供的功能的一部分。該產(chǎn)品在廠級生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中主要是作為基于 WEB 解決方案的工廠范圍的高級數(shù)據(jù)分析工具。采用上述解決方案可以滿足電廠對生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求,而且整個系統(tǒng)的配置和維護都非常方便，目前國內(nèi)的廣東核電大亞灣、嶺澳核電站

10、工業(yè)計算機數(shù)據(jù)采集CKD 系統(tǒng)，曲靖電廠的廠級監(jiān)控系統(tǒng)，益陽電廠均使用了該解決方案。圖2 就是我們在試驗平臺上，利用上述產(chǎn)品開發(fā)的一些用戶界面和功能。上述系統(tǒng)在軟件的投資上較為龐大，我們提出了一種簡化的解決方案，該方案只采用GE Fanuc 公司的 iFIX 軟件以及 iWebServer 軟件，由于 iFIX 自帶的實時和歷史數(shù)據(jù)功能,可以利用 iFIX 的實時數(shù)據(jù)存取接口 EDA 和歷史數(shù)據(jù)存取接口 HDA 進行開發(fā)。該解決方案利用成熟穩(wěn)定的 SCAD 軟件，并在其基礎(chǔ)上進行二次應(yīng)用開發(fā)， 使得任何人員都可以在辦公室的計算機上通過瀏覽器了解生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，進行數(shù)據(jù)分析。該解決方案投資少，卻

11、能滿足目前大部分電廠的應(yīng)用要求，同時系統(tǒng)具有良好的可擴展性。華能國際電力股份有限公司實時監(jiān)管系統(tǒng)中遍布全國 35 家電廠的廠站側(cè)系統(tǒng)就采用了該解決方案。在這個方案中我們可以在 WEB 艮務(wù)器上利用 iFIX 軟件提供的編程接口編寫一個服務(wù)器端運行的 ASP 組件，該組件負責讀取 iFIX 的實時和歷史數(shù)據(jù)（如圖 3 所示）；再開發(fā)一個iFIX 歷史數(shù)據(jù)曲線顯示的 ActiveX 控件，嵌入在 IE 瀏覽器中，利用服務(wù)器端的 ASP 組件與ActiveX 控件交互的方式讀取 iFIX 歷史數(shù)據(jù)并以曲線的方式顯示出來（如圖 4 所示）。而!乙1 1工wH4wH4TM-TM-呻聲鼻叩斗n.n.J J

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13、 r，二I I“ 一iiTiiT liwpiliwpi IIII4 4 aniLaniL B BX -升_實時流程畫面以及實時曲線的功能則由iWebServer 來實現(xiàn)。近幾年，國內(nèi)提出了廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（ SIS Sup ervisory In formation System ）的 概念，并進行了推廣，其實質(zhì)就是一套針對發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)實時和歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)， 它負責收集各臺機組 DCS（分布式計算機控制系統(tǒng)）的實時數(shù)據(jù)，進行存儲，使之成為整個 發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的中心，可提供全廠生產(chǎn)過程的實時監(jiān)視、管理和優(yōu)化，以及負荷調(diào)度、 發(fā)電機組性能計算和分析、主機和主要輔機故障診斷、設(shè)備壽命計算和

14、分析、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測 和計算分析等功能。目前國內(nèi)廠級生產(chǎn)管理及監(jiān)視信息系統(tǒng)（SIS）正處于應(yīng)用探索階段，原來在 SIS 系統(tǒng)投標時所要求的一些先進優(yōu)化控制、設(shè)備維護、壽命管理等功能模塊還無法得 到完全的開發(fā)和應(yīng)用，系統(tǒng)往往采集存儲了大量的數(shù)據(jù)，但是卻無法對其進行進一步的數(shù)據(jù) 挖掘處理，采購的昂貴的硬件設(shè)備由于沒有軟件功能而成為一種擺設(shè)，其效益至今未能如設(shè)想的那樣發(fā)揮出來。因此發(fā)電廠組建一個較為成功的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，必須主要解決以下三個技術(shù)環(huán)節(jié)：一、應(yīng)根據(jù)自己的實際需求來搭建生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，分步實施，不應(yīng)要求 一步到位，同時應(yīng)為系統(tǒng)的擴展預(yù)留接口；二、必須了解電廠的DCS 系統(tǒng)以及相關(guān)的控制系

15、統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊采集接口，以便于將符合要求的實時數(shù)據(jù)引入生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)；三、必須熟 悉用于組建生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的各個軟件的應(yīng)用功能以及開發(fā)步驟，以便于開發(fā)出符合電廠需求的功能模塊。這樣我們才能充分利用應(yīng)用軟件提供的強大功能，建立全廠專業(yè)級實時數(shù) 據(jù)庫，在充分考慮和設(shè)置生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全的前提下，采集和存儲全廠生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，在 生產(chǎn)和管理之間的架起堅實的信息橋梁。蝕吩印PhQliOfl，I *耳曲1. . r rk k 1 1 KK 1-1-I I1 1.心、-ne g 1XS-J=-2D?:W：aSiiis/njrjr 1 1為 r 皿訂.I加L h -. - . -h- - -MT*為亦|dd

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