Application Server + Historian系统架构软件方案在海拉尔电厂SIS系统中的应用

【摘要】用美国Application Server + Historian系统架构方案在海拉尔电厂2*200MW空冷供热机组全厂SIS系统中的成功应用，实现了全厂各系统数据之间的无缝连接和数据的存储和分析，为电厂的安全经济的运行提供了可靠的保障。

【关键词】电厂SIS系统；Application Server + Historian系统

1.前言

为了适应中国经济的快速发展，电力行业进一步提高了全厂综合自动化水平，特别是各地的火电厂纷纷提出适合自己工厂的厂级监控信息系统（也就是现在所说的SIS系统）以提高生产效率，实现电厂管理信息系统与各种分散控制系统之间的数据交换。厂级实时监控信息系统以分散控制系统为基础，以经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有效的专业计算方法，实现整个电厂范围内信息共享，厂级生产过程的实时信息监控和调度，同时又提高了机组运行的可靠性。它为电厂管理层的决策提供真实、可靠的实时运行数据，为市场运作下的企业提供科学、准确的经济性指标。但是SIS系统的开发往往不仅需要有一定的计算机知识，还需要了解自动化常识以及对电厂实时生产过程管理有比较深刻的理解。如果单纯依靠软件开发人员开发，则很难完成如此艰巨而又责任重大的任务，即使完成了也已经耗费了大量的人力和时间。

2.工程内容

海拉尔热电厂工程建设规模：2×200MW空冷供热机组，工程的三大主机厂家为：锅炉—上海锅炉厂；汽机—上海汽轮机厂；发电机—上海汽轮发电机厂。

工程设置SIS系统监控室，设操作员站、工程师站、数据库服务器、应用服务器等实现以下功能：1）监视、指导机组的运行；2）降低发电企业的火电煤耗；3）主机和主要辅机故障诊断；4）科学分配机组负荷；5）降低成本、提高效益；6）管控一体化。

针对电厂生产管理的目标以及火电厂运行期间的各个特点，我们需要建立一个实时/历史数据库并具有如下特点：

1）为生产和管理获取所有的相关信息，可以生成过去和现在的所有操作情况画面，以足够的信息供用户以不同的视角在统一的数据仓库访问相同的信息，获得不同的应用。

2）在线存储多年的工艺数据，即以用户或应用的要求，包括毫秒级的数据存储历史数据，以利于工艺和设备的运行状况分析。电厂需要分析的数据跨度大概需要两年或更多。

3）以数据的原型存贮，即数据的采集与存贮保持原有的采样间隔和采样精度而不必考虑将来如何用，但这需要占用大量的磁盘空间，采用先进的压缩技术和保持原有精度的还原技术是可取的。

4）数据只存贮一次，以数据的基本形式存贮，并可对数据进行任何格式的计算和归纳处理。支持过程优化、先进控制、专家系统和其它复杂计算功能，以满足不同用户或应用程序的要求。

5）数据库是一个全厂范围内的统一数据平台，是用来在不同厂商的产品间传送信息。因此，必须具有开放性，例如采用分布结构的计算机环境，Client/Server结构，可在多种系统配置下运行，在客户端产品底层采用Windows技术和Windows化的界面，有丰富的商业化数据处理工具，对不同的DCS、PLC、工控机等厂商产品有丰富的接口经验。

6）数据采集和存储的可靠性。采用分布式结构进行数据采集和存储，接口能支持网络节点之间的容错技术，当发生故障时仍可继续采集网络节点式接口设备的数据，采用分布式数据存贮数据暂时保存在该节点上，保证数据在节点上的故障数据不丢失。

由于实时/历史数据库采集的速度快，数据量大，精度要求高，并且带有时标，便于分析和生成报表，因此十分适合目前电厂的数据采集和分析，而常规的关系数据库则在这些方面都相距甚远。

鉴于以上的这些原因，目前最经济且性价比最优的则是美国Wonderware软件公司的Historian Server（以下简称为HistorianL）。

3.海拉尔电厂SIS系统的

Application Server + InSQL系统架构方案：

海拉尔电厂的SIS系统采用的是美国Wonderware软件的Application Server + Historian系统架构方案，具体如下：

Application Server + Historian系统架构

对于电厂采用Application + Historian的系统架构。整个方案和其它的方案最大的不同就在于我们采用了Wonderware公司新的ArchestrA工业平台来解决整个电厂的信息系统。

（1）网络结构

由两台Industrial Application Server作为主服务器，整个系统中所有的通讯均由这两台Server来实现。并且运行所有相关的脚本，实现所有的报警信息。由于在Industrial Application Server中采用了框架，使Industrial Application Server的应用可以灵活地在多个计算机中部署，实现多个计算机分布式协调工作。因此，在此架构中，Industrial Application Server的应用可以分布在一个或多个计算机中，它们共同组成了工业自动化应用和实时数据的公共平台。而InTouch仍然是重要的可视化界面，它将生产过程如实反映给操作员和工程师，并执行来自他们的操作和指令。作为实时/历史数据库Historian Server依然在SIS的核心部件，它收集来自本系统和外系统的数据并存储，从而为整个企业提供海量的历史数据，为生产，维护，质量等多个部门提供强大的过程数据支撑，使他们可以实现优化，分析，质量判断等更高级的分析和决策。通过两台服务器把需要存储的数据以主动的方式发送到Historian服务器中，整个过程Historian服务器不需要做任何的操作。可以Historian说和DCS系统没有直接的连接关系，从而实现了SIS的独立完整性。

一旦采用了这个架构，用户就可以方便的根据电网中调所下达的全厂发电总负荷，对各机组出力实施不同的负荷分配方式，为发电企业带来的效益。通过Industrial Application Server和Historian的组合判断，进行科学合理的负荷分配，在满足厂级总负荷时，以大偏差优先，小偏差负荷优化为原则，同时，根据各单元机组负荷响应性能，尽可能满足单元机组负荷优化操作条件，最终获取整体的最大经济效益。

（2）软件配置

我们需要安装配置好Industrial Appl-ication Server，因为所有的配置都在服务器配置就可以了，我们可以通过配置来分摊网络系统中的负载。也可以指定任意一台机器做数据源，并且在后台已经为指定的机器安装好了通讯成讯，负责采集数据。

（3）软件系统的应用开发

整个软件系统的应用开发完全基于面向对象的开发策略。

当整个系统配置完毕的时候，还可使用“部署”的方式确认配置信息。而且可以支持在网络上多个人员分布式开发，分布式“部署”。这样使得开发周期大大缩短。

支持用户自定义属性，极为灵活方便。

Industrial Application Server是一个完全面向对象的软件，她可以把整个工厂的设备抽象为若干个对象，再通过继承的方式衍生出其他特别的对象以供使用。另外，整个系统还可把这些对象通过导出导入的方式再应用到其他相关系统中，为开发提供了全新的途径。

支持CSV文件的导入导出，为数据备份提供了方便。

隔绝了SIS与DCS系统之间的连接，提供了更加安全的控制手段。

以Industrial Application Server和Historian为核心的SIS系统，继承了原有架构无与伦比的设备连接能力，利用传统的IOServer和新一代的DAServer，用户可以连接成百上千的控制系统和设备，并统一地集成到Industrial Application Server中，以过程对象的方式来描述控制设备和过程，并在InTouch上实现监控和操作的目的。

增加了更多安全性的配置，完善了安全体系，能保证系统合适的操作权限和安全。

（4）功能模块

对于SIS的计算模型和功能，我们大致分为两类，一类基于实时数据的，比如设备状态的在线计算，能耗的统计等；另一类基于历史数据的，比如生产运营指标，经济指标等。由于Industrial Application Server提供了强大的脚本能力，用户可以基于Industrial Application Server的来进行实时模型的计算，并可将这样的计算集成在你的对象模板中成为标准的SIS对象，并可实现重用。

另一方面，你可基于Historian实时数据库来实现基于大量历史数据的计算模型，这些模型可能基于对历史数据的查询，基于统计的计算等等。由于InSQL是标准SQL访问，所以功能扩展和计算都变得相对容易。

如实现下面的模块功能：过程信息管理模块、性能计算模块、电厂负荷优化调度软件模块、锅炉清洁模块、汽机寿命管理模块、锅炉寿命管理模块、辅机寿命管理模块、诊断功能系统、电厂设备测试模块、数据调整模块、优化控制模块、维修、备件管理模块、文档、工程管理、环保管理模块、经营计划管理、技术经济分析、报价支持高层软件模块、这些功能模块有些是可以直接使用Historian来实现，有些则需要通过专业软件来实现。

4.结束语

总体来说，Wonderware的ArchestrA架构采用的是全新的技术，为自动化和信息化系统构筑了优秀的平台，同时为发电企业的SIS系统的构筑提供了强大的可扩展的灵活架构，并提供了灵活便捷的应用扩展能力。通过Application Server + Historian系统架构软件方案的实施，具备可视化，数据收集，数据存储，信息等完整的解决方案，实现了电厂SIS系统的全部的功能，节省了大量的人力和物力，节省了大量的成本。

参考文献

[1]李全忠，柴景武.美国Wonderware System Platform平台软件在火电厂全厂辅机程控中的应用[J].电子世界，2012.

作者简介：

柴景富（1963—），男，内蒙古赤峰人，现供职于中国能源建设集团东北电力第四工程公司，主要从事工程管理及信息化方面的研究。

柴景武（1973—），男，内蒙古赤峰人，现供职于北京信博昂自动化科技有限公司，主要从事工程管理及信息化自动化方面的研究。