概述 大慶龍鳳熱電廠隸屬于大慶石油管理局電力集團(tuán)，始建于上世紀(jì)60年代末期，擔(dān)負(fù)著6臺111MW發(fā)電機(jī)組發(fā)電和向大慶石化煉油廠、石油公司、大慶第三制藥廠工業(yè)供熱的生產(chǎn)任務(wù)，同時還承擔(dān)著龍鳳區(qū)冬季120萬平方米居民采暖供熱任務(wù)。 工廠早期是燃油鍋爐發(fā)電，為了節(jié)約資源、提高效益，工廠從2000年到2003年陸續(xù)完成了6臺燃油鍋爐改造為燃煤旋風(fēng)爐的工作。同時實(shí)現(xiàn)了從給煤到發(fā)電的全部生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)監(jiān)控。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用和龍鳳熱電廠現(xiàn)場設(shè)備的升級改造，大慶龍鳳熱電廠為了全廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電廠整體效益，在全廠范圍內(nèi)實(shí)施了生產(chǎn)管理信息化。 實(shí)施方案 龍鳳熱電廠實(shí)施的生產(chǎn)管理信息化簡單從系統(tǒng)架構(gòu)上講，主要由實(shí)時數(shù)據(jù)采集、實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫和高級應(yīng)用子系統(tǒng)構(gòu)成。 實(shí)時數(shù)據(jù)采集部分就是把工廠的各個部分的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集出來，為整個系統(tǒng)提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)來源，這是整個項(xiàng)目的基礎(chǔ)；實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫是整個項(xiàng)目的核心和技術(shù)關(guān)鍵，起到承上啟下的作用，為上層管理軟件提供實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)，完成工藝流程圖和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的WEB發(fā)布等功能；高級應(yīng)用就是在實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上完成工廠的生產(chǎn)管理、計(jì)算功能，這其中包括班組成本核算，能耗、物耗計(jì)算，機(jī)組性能計(jì)算和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析等。下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。 1、實(shí)時數(shù)據(jù)采集： 實(shí)時數(shù)據(jù)采集是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的重要組成部分，它負(fù)責(zé)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時傳送給數(shù)據(jù)庫，是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與生產(chǎn)控制系統(tǒng)連接的橋梁。紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫具有豐富的I/O接口，能夠與各種DCS，PLC，智能儀表通訊，支持的通訊介質(zhì)可以是以太網(wǎng)、串口、專用通訊卡等。 數(shù)據(jù)采集 在大慶龍鳳熱電廠項(xiàng)目中除電氣分廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不具備通訊接口能力外，其它計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都具備OPC、DDE通訊接口，這樣利用紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供的通訊驅(qū)動軟件很容易地與這些計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建立通訊連接，實(shí)時采集出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 對于不具備通訊接口能力的電氣分廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過聯(lián)系廠家，按照廠家提供的數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)，以讀文件的形式將實(shí)時數(shù)據(jù)讀出，通過紫金橋定制開發(fā)的專用接口，將實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳到實(shí)時數(shù)據(jù)庫。 具體做法是在每一套DCS工程師站附近安裝一臺前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，每個數(shù)采計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝一套紫金橋接口軟件，就地就近通過新安裝的網(wǎng)卡采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如圖所示。 系統(tǒng)安全 為了在生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的同時，保證DCS系統(tǒng)得絕對安全，不受計(jì)算機(jī)病毒的侵害，防止病毒傳播到DCS系統(tǒng)造成DCS系統(tǒng)性能下降甚至癱瘓，系統(tǒng)安全非常關(guān)鍵。為了保證DCS不感染病毒，首先要保證每一個前置數(shù)采機(jī)的安全，只有前置數(shù)采機(jī)的不感染病毒才能保證DCS的安全。 目前病毒傳播是局域網(wǎng)普遍存在的隱患，為了杜絕前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)感染網(wǎng)絡(luò)病毒，在本項(xiàng)目中每個前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過單獨(dú)的專用網(wǎng)絡(luò)連接，而每個前置數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)與實(shí)時數(shù)據(jù)庫通過計(jì)算機(jī)串行通訊口連接，通訊介質(zhì)選用光纖，軟件利用紫金橋串口服務(wù)器功能，最大通訊速率可以達(dá)到56K，完全能夠滿足速度要求。由于用戶對計(jì)算機(jī)串行通訊口具有絕對的控制能力，不具備任何感染病毒的能力，這樣設(shè)置使數(shù)采機(jī)將局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)與DCS工控機(jī)隔離。只要保障數(shù)采機(jī)不被病毒感染，DCS工控機(jī)也將不會被局域網(wǎng)中的病毒感染。 要避免系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)被病毒感染，首先了解計(jì)算機(jī)病毒的傳播途徑。計(jì)算機(jī)病毒主要是通過移動介質(zhì)（軟盤、光盤、閃存等）以及通過網(wǎng)絡(luò)共享文件夾、文件傳輸、瀏覽網(wǎng)頁接收郵件以及操作系統(tǒng)漏洞等進(jìn)行傳播的，在本項(xiàng)目實(shí)施過程中和今后的維護(hù)過程中要采取下列措施就可以有效地避免病毒。 ●數(shù)采機(jī)不配備顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。 ●不安裝任何與數(shù)采系統(tǒng)無關(guān)的軟件。 ●除管理員以外，其他人不得使用移動介質(zhì)復(fù)制、訪問文件。 ●共享文件夾。 ●不配置瀏覽器和電子郵件。 ●關(guān)閉或刪除系統(tǒng)中不需要的服務(wù)。如存在著安全漏洞的 FTP和 Web 服務(wù)等。 ●關(guān)閉不使用的TCP、UDP、IP端口, 只保留數(shù)采系統(tǒng)所需端口。 ●使用復(fù)雜的系統(tǒng)用戶密碼，防止暴力破解。 2、實(shí)時/歷史數(shù)據(jù)庫 紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫是國家“九五”攻關(guān)計(jì)劃和國家“863”計(jì)劃資助完成的、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的實(shí)時數(shù)據(jù)平臺，是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)的跨網(wǎng)絡(luò)、跨操作系統(tǒng)的開放式實(shí)時數(shù)據(jù)軟件開發(fā)環(huán)境。它統(tǒng)一管理來自過程設(shè)備、應(yīng)用程序、用戶界面、管理系統(tǒng)等的各種數(shù)據(jù)，可靈活地適應(yīng)控制、優(yōu)化、管理等不同層次的需要。紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 主要性能指標(biāo) 服務(wù)器處理速度：每秒鐘處理200,000次實(shí)時數(shù)據(jù)請求。 單機(jī)容量：200,000萬點(diǎn)。 歷史檢索速度：檢索任意一天歷史數(shù)據(jù)（抽樣100,000記錄）不超過１秒。 歷史存儲精度：最小分辨率１毫秒。 并發(fā)客戶數(shù)：服務(wù)器可同時處理２５６個客戶端請求。 紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)核 紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示： ●輸入輸出處理：負(fù)責(zé)對現(xiàn)場來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行各種輸入處理，如量程變換、開方、分段線性化、濾波等；對于輸出到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，要進(jìn)行輸出限制和靈敏度檢查。 ●報(bào)警檢查：對轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種報(bào)警檢查，如限值、變化率、偏差、異常值檢查，支持延時報(bào)警。 ●歷史存儲：將快速變化的實(shí)時數(shù)據(jù)、手工錄入數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果都可以進(jìn)行高效壓縮，形成歷史擋案。 ●統(tǒng)計(jì)記錄：對實(shí)時數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，如最大/小值、平均值，方差等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成統(tǒng)計(jì)記錄； ●事故追憶：實(shí)時檢測用戶關(guān)心的事件，當(dāng)事件產(chǎn)生時，執(zhí)行用戶規(guī)定的動作；也可以對事件相關(guān)點(diǎn)近期數(shù)據(jù)進(jìn)行翔實(shí)記錄，以便更精確的故障診斷； ●虛擬位號（基于位號的計(jì)算功能）：這種基于服務(wù)器的計(jì)算功能對需要計(jì)算的報(bào)表和班組核算非常有效，因?yàn)樽烂孢M(jìn)行的計(jì)算結(jié)果不能被所有應(yīng)用和用戶共享，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)的差異性，虛擬位號可以保證計(jì)算結(jié)果的一致性，并可以作歷史存儲。 ●腳本：執(zhí)行用戶腳本，包括一次性、周期性腳本，數(shù)據(jù)觸發(fā)腳本、條件腳本等，以便完成用戶定制的邏輯或運(yùn)算。 ●與關(guān)系數(shù)據(jù)庫通信：可以將實(shí)時數(shù)據(jù)庫中組態(tài)內(nèi)容，實(shí)時數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，報(bào)警，事件，操作等信息以記錄形式保存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，可以自由地定義記錄的觸發(fā)條件，記錄的類型（一次性或連續(xù)記錄）等。 ●安全審核：只有滿足權(quán)限的用戶才能訪問數(shù)據(jù)庫中實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，并可以指定對重要數(shù)據(jù)的訪問或組態(tài)操作進(jìn)行記錄。 ●雙機(jī)熱備：即可以指定一臺機(jī)器為主數(shù)據(jù)庫，另一臺作為熱備數(shù)據(jù)庫。熱備數(shù)據(jù)庫內(nèi)容與主數(shù)據(jù)庫內(nèi)容實(shí)時同步，包括實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、操作事件，報(bào)警記錄等內(nèi)容同步。熱備數(shù)據(jù)庫實(shí)時監(jiān)視主數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主數(shù)據(jù)庫停止響應(yīng)，便接管控制。 ●互連性：數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)除了可以與I/O設(shè)備進(jìn)行連接外，點(diǎn)與點(diǎn)之間也可以進(jìn)行內(nèi)部連接，甚至可以與其他數(shù)據(jù)庫中的點(diǎn)進(jìn)行連接，我們稱之為外部連接。通過外部連接，分布在不同主機(jī)上的數(shù)據(jù)庫，可以相互通訊。數(shù)據(jù)庫的客戶端也可以同時訪問多個數(shù)據(jù)庫。 ●時鐘同步：可以指定某個數(shù)據(jù)庫為主數(shù)據(jù)庫，其他數(shù)據(jù)庫與之進(jìn)行時間同步。 ●開放接口：實(shí)時數(shù)據(jù)庫不但可以通過DDE/OPC協(xié)議與第三方，實(shí)時數(shù)據(jù)庫提供了DDE服務(wù)器，OPC服務(wù)器，OLE接口和控件，API接口等各種開放協(xié)議和接口。其它第三方程序通過這些接口和協(xié)議與紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，也可以嵌入ActiveX控件實(shí)時訪問或?yàn)g覽實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 ●網(wǎng)絡(luò)支持：實(shí)時數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)通信通訊程序，可以通過以太網(wǎng)、串口、撥號網(wǎng)絡(luò)等將分布在不同機(jī)器上的實(shí)時數(shù)據(jù)庫，設(shè)備驅(qū)動服務(wù)器，客戶端程序連接到一起，形成分布式體系結(jié)構(gòu)。 在本項(xiàng)目中主要用到了紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫如下功能: ●實(shí)時數(shù)據(jù)存儲 實(shí)時數(shù)據(jù)庫對各種來源、各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理組織，以標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲于實(shí)時數(shù)據(jù)庫中，既保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性，又能夠方便數(shù)據(jù)查詢和應(yīng)用. ●歷史數(shù)據(jù)管理 實(shí)時數(shù)據(jù)庫將重要的生產(chǎn)參數(shù)的瞬時值、統(tǒng)計(jì)值長期保存。實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件具有數(shù)據(jù)壓縮能力，能夠利用有限的計(jì)算機(jī)存儲空間存儲更長時間的歷史數(shù)據(jù)，并能保證快速歷史存儲與檢索。 ●流程圖顯示 人機(jī)界面是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。它通過各種可視化的構(gòu)件方便的搭建復(fù)雜的圖形畫面，所有DCS上的監(jiān)控畫面都可以通過人機(jī)界面進(jìn)行組態(tài)，并能運(yùn)行顯示。同時還可以通過人機(jī)界面觀察實(shí)時趨勢、歷史趨勢、過程報(bào)警、過程數(shù)據(jù)匯總，歷史報(bào)表等。 ●WEB瀏覽 紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和WEB服務(wù)器是合二為一的，也就是說紫金橋的實(shí)時數(shù)據(jù)庫自身在完成數(shù)據(jù)收集、壓縮處理等一系列功能的同時，同時負(fù)責(zé)網(wǎng)上發(fā)布的功能，服務(wù)器可同時處理２５６個并發(fā)客戶請求。通過Web發(fā)布，可以在Internet上授權(quán)訪問，授權(quán)操作。這樣即便是出差在外，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)直接查看生成數(shù)據(jù)。 ●與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫集成 實(shí)時數(shù)據(jù)庫可與關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，可將高級管理軟件需要的實(shí)時數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等傳送到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，為生產(chǎn)工藝平臺使用。 此外紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫還提供了許多實(shí)用管理工具，以便用戶對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、報(bào)告。如：過程趨勢和統(tǒng)計(jì)分析工具、查詢工具、EXCEL插件、調(diào)度監(jiān)視臺、事故追憶、質(zhì)量監(jiān)視、SPC過程統(tǒng)計(jì)分析、虛擬點(diǎn)、自由格式報(bào)表、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等。這里不一一贅述。 3、高級應(yīng)用 龍鳳熱電廠運(yùn)行每天有大量的運(yùn)行日報(bào)、成本核算、效率計(jì)算等管理方法，根據(jù)電廠的實(shí)際情況，這部分功能放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)，而所有的這些計(jì)算的實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)都源自于實(shí)時數(shù)據(jù)庫。 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的計(jì)算和應(yīng)用，可以根據(jù)用戶繁多的需求進(jìn)行定制開發(fā)，算法模型易于建立、修改和保存歷史，還可以方便地進(jìn)行檢索和查詢，通用性明顯優(yōu)于實(shí)時數(shù)據(jù)庫。在本項(xiàng)目中主要為龍鳳熱電廠開發(fā)的應(yīng)用模塊有： 各分廠運(yùn)行日報(bào)、月報(bào)、年報(bào) 班組成本計(jì)算 關(guān)鍵設(shè)備效率計(jì)算等 ●應(yīng)用效果 大慶龍鳳熱電廠實(shí)施的生產(chǎn)管理信息化是從2005年開始調(diào)研、規(guī)劃，在前期規(guī)劃期間參考了SIS系統(tǒng)概念，借鑒了其它電廠在實(shí)施信息化過程中的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，真正做到了整體規(guī)劃、分布實(shí)施，首先實(shí)現(xiàn)了全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，然后再實(shí)現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)，在上層高級應(yīng)用上也是本著先局部后整體、先易后難的原則逐步增加，目前這部分功能還在不斷增加。 2006年實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)施完畢，至今已近穩(wěn)定運(yùn)行1年多的時間。通過一年多的實(shí)際運(yùn)行達(dá)到了以下目標(biāo)： ●廠級的實(shí)時監(jiān)控和生產(chǎn)過程管理指導(dǎo)。管理人員可以利用系統(tǒng)提供的清晰、精確的過程畫面和實(shí)時、歷史趨勢，隨時了解生產(chǎn)裝置運(yùn)行狀況的動態(tài)信息，及時準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)的動態(tài)，對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及時做出相應(yīng)，使各個生產(chǎn)單元始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)、降低能耗，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性 ●Web瀏覽。無論何時何地，只要有互聯(lián)網(wǎng)，就可以隨時查看各裝置的實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，歷史趨勢，統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。 ●長期歷史存儲。由于實(shí)時數(shù)據(jù)庫具有高效的存儲策略，再加上廉價的大容量的存儲介質(zhì)，可以將重要的生產(chǎn)參數(shù)長期保存，為工藝生產(chǎn)計(jì)算提供完整、真實(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 ●提供數(shù)據(jù)深加工的平臺。實(shí)時數(shù)據(jù)庫做為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺可以為企業(yè)提供完整的實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)，企業(yè)可以在其上開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，滿足精細(xì)化管理需要，實(shí)施量化考核，同時為決策層提供真實(shí)、可靠、科學(xué)、快捷的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。 結(jié)論 大慶龍鳳熱電廠成功實(shí)施了企業(yè)生產(chǎn)管理信息化，大大提升了企業(yè)管理水平和競爭能力，使各項(xiàng)日常管理工作和管理目標(biāo)有據(jù)可依，各級管理人員都以生產(chǎn)為中心、更加重視工廠的生產(chǎn)平穩(wěn)，消除了各類生產(chǎn)隱患，降低了各種生產(chǎn)事故發(fā)生，提高了全廠安全生產(chǎn)的平穩(wěn)率，真正實(shí)現(xiàn)了企業(yè)信息化提升企業(yè)管理水平的目的 紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫在大慶龍鳳熱電廠的成功應(yīng)用，表明紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫完全能夠滿足發(fā)電廠這個行業(yè)需求，尤其是紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫具有的事故追憶、虛擬點(diǎn)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等功能，對于發(fā)電廠非常適用。今后在電廠信息化建設(shè)有廣闊的應(yīng)用前景。