1、科研與實踐個人總結 學 院：學院姓 名：學 號： 班 級：碩研班科研實踐個人總結在為期三年的研究生時間里，導師承接的山東鄒城某電廠安全生產廠級監控信息系統項目為我在科研與實踐方面提供了比較充分的平臺和鍛煉機會。“紙上學來終覺淺，絕知此事要躬行”這句古詩告訴我們，紙上談兵不是學習目的，只有實踐才是檢驗真理的標準。在校的大部分時間都在專業學習理論知識，實驗課程也只占很少一部分。所以，科研與實踐活動的具有很重要的意義。本次科研實踐主要針對煤礦坑口電廠（山東鄒城某電廠是一個坑口電廠，位于一個煤礦旁邊）中各個控制系統之間以及各個控制系統與廠級管理信息系統之間存在生產數據無法實現全廠共享的問題，提出了一種

2、廠級監控信息系統，實現了系統實施數據庫平臺選擇、輔機控制系統和機組分散控制系統的介入以及全廠生產過程實時監控等關鍵技術的具體方案。該系統提高了生產管理水平和工作效率，為電廠管理決策提供了可靠的依據。電廠屬于某礦集團投資的新型熱電聯產綜合利用電廠，設計裝機容量為213.5MW。配置兩臺循環流化床鍋爐和兩臺凝汽式汽輪發電機組。公司下設檢修、運行、熱工和燃化4個生產車間。燃化車間負責管理煤質化驗室和水質化驗室。其生產系統由主機部分（鍋爐、汽機、發電機和主變）和輔助系統（輸煤、水處理、除塵除渣等）組成，包括熱工系統、電氣系統、輔助系統、輸煤系統等。熱工系統和公用電氣系統采用Honeywell公司的TP

3、S3000 DCS控制系統，并且將220KV變電站、煤泥系統和吹灰系統等都納入到DCS系統中，其中吹灰系統已完全接入DCS系統，而煤泥系統和220KV變電站只有部分參數進入DCS。沒有獨立的機爐控制室和電氣控制室，而是將它們合并并稱為機電控制室。化水系統、輸煤系統、除塵系統、井群和泵房等子系統都是獨立的系統，使用PLC或PLC+上位機的獨立控制結構。輔助控制系統主要包括化水、輸煤、除塵、井群和泵房等子系統，這些子系統皆為獨立控制系統，采用PLC或PLC+上位機的獨立控制結構：（1）化水系統：化水系統由大陸科技實施，控制室位于化水車間樓一層，配置了2套PLC和2臺上位機（冗余配置，一用一備），P

4、LC型號為昆騰434/12A，上位機運行iFix 3.5組態軟件，上位機與PLC的以太網模塊連接實現數據傳輸。（2）輸煤系統：輸煤系統控制室位于輸煤綜合樓的二層，配置了2套PLC和2臺上位機(冗余配置，一用一備)。CPU配置型號為昆騰434/12A，通過以太網模塊接入上位機，交換機位于輸煤PLC柜內。上位機通過PLC的以太網模塊與PLC通信，運行Intouch組態軟件。（3）除塵系統：除塵系統的控制室位于除灰綜合樓的四層。電廠共有3套除塵系統，每套系統配置有1套PLC和1臺上位機。PLC的配置型號為昆騰113/03，并配置雙以太網通信模塊(雙設備冗余，一用一備)。上位機通過PLC的以太網模塊與

5、PLC通信，運行國產組態軟件組態王6.5。在除塵系統中，還配置有濟寧環保局安裝的石灰石二氧化硫監測系統，該系統通過485接口采集數據并將數據傳送到濟寧環保局。（4）脫硫系統：脫硫系統與除塵系統共用一個控制室，位于除灰樓的四層，脫硫系統的PLC配置型號為昆騰434/12A，配置兩個以太網通信模塊（一用一備），通過以太網通信模塊接入上位機。上位機運行iFix組態軟件。除塵系統和脫硫系統都接入同一個交換機，交換機型號為TPLINK，16個電口。（5）井群和泵房綜合自動化系統：由青島茂晟公司實施，控制室位于公用水泵房。井群和泵房系統的采集系統使用的是濟南金崇漢科技有限公司的HS400型遠程數據采集終端

6、，采集數據通過GPRS無線傳輸，其中的采集三相電壓、電流等電量參數的采集模塊由金智公司開發(485通信)。系統上位機運行Listen 1.0系統，該系統是濟南Listen公司的專利產品，有專用的Listen服務器，服務器設在濟南Listen公司。說明：由于GPRS和Listen系統的原因，井群和泵房綜合自動化系統難以集成到信息化系統中。（6）稱重計量系統：稱重計量系統的控制室位于輸煤綜合樓，配置有徐州奧德和三元兩個公司的稱重計量系統，該系統通過485通信將采集的計量數據傳輸到上位機，上位機軟件用VB開發。該系統實現實時稱量，可實現報表打印，紙質上傳。（7）電量計量系統：220KV變電所的電量計

7、量系統由煙臺東方公司開發，控制室位于220KV升壓站西側，是一個獨立系統，通過光纖接收來自省調中心的負荷曲線。該電廠的信息化系統總體構架說明如下。目前，在我國的大部分電廠尤其是新建電廠大都采用PCS+SIS+MIS的全廠信息網絡和平臺結構的方案。其中，SIS（廠級監控信息系統）主要處理全廠實時數據，完成廠級過程的監控和管理、故障診斷和分析、性能計算、分析和經濟負荷調度等；MIS（管理信息系統）主要為全廠運營、生產和行政的管理工作服務，包括設備和維修管理、生產經營管理、財務管理等。電廠整體信息化系統采用三層結構的總體框架。(1)底層生產控制層：是生產過程數據采集和直接控制，包括單元機組DCS、D

8、EH、SCADA、輔機、水處理、輸煤、除灰（渣、塵）等輔助設備的控制系統，屬于生產基礎數據提供層；(2)生產控制應用層：生產控制應用層的主要任務是實施廠級生產過程的監控，結合MIS應用管理層的相關管理信息，對底層控制系統和機組性能進行整體優化和分析，為過程控制層提供操作指導。生產過程應用層是MIS管理和底層控制之間聯系的橋梁，能夠直接地、實時地采集底層生產過程的開關量、模擬量等生產基礎數據，然后對采集到的數據進行顯示、統計和分析處理，同時進行壓縮并保存到實時/歷史數據庫中，從而構建數據倉庫。生產過程應用層還結合生產管理和決策層所下達的控制信息，反饋到直接控制區來控制生產，同時為生產管理層和決策

9、層提供所需的分析、統計數據信息。(3) MIS應用管理層：該層除提供一般的MIS管理外，還提供與分公司外部的信息傳遞網關，為將生產監控信息等在網絡上的WEB發布提供基礎數據。這種類型的信息化系統功能層次的劃分，主要以關系數據庫和實時/歷史數據庫為基礎，以計算機網絡環境作為支撐，實現信息化電廠。(1) 設備數據層：設備數據層通過DCS等控制系統采集設備運行參數和機組工況，相關的實時數據在ERP系統中進行復現和相關技術分析。(2) 作業運行層：按照日調電計劃，進行機組負荷分配、組織生產，實現安全經濟地發電。作業運行層的主要功能包括：發電計劃接收、機組經濟負荷分配、設備臺帳、工況實時監測、兩票三制、

10、運行日志和生產報表等。(3) 管理事務層：管理事務層對燃料、備品備件進行管理，按照正確的維護策略對設備進行管理，調配人力和物力資源，保障生產系統的正常運行。管理事務層的主要功能包括：燃料管理、采購管理、合同管理、庫存管理、供應商管理、上網報價管理、財務管理、計劃管理、檢修管理、安監管理、質量管理和統計報表等。(4) 經營決策層：經營決策層參與指導或決定前三層中按業務流程需要進行重要決策的事務（如燃料計劃、機組的大、中、小維修及技改計劃和年度預算等），并根據來自前三層的各種物流、資金流和控制信息流等信息的匯總，在輔助決策工具（如報表工具、OLAP工具、成本分析工具等）支持下，制定規劃，實現企業利

11、潤的最大化。該坑口電廠的廠級監控信息系統關鍵技術問題的解決如下：1 實時數據庫平臺是建立SIS的核心，在選擇時考慮以下幾個方面：（1）數據存儲效率和最大采集標簽點數。實時數據庫在存儲數據過程中采用不同的壓縮方式會導致不同的存儲效率!數據庫的存儲效率和存儲容量直接影響數據的存儲精度和標簽點數。數據壓縮方式包括無損壓縮和有損壓縮。無損壓縮的數據精度高$但所占存儲空間較大；有損壓縮能夠在保證某些重要數據精度的前提下，大大減小數據所占存儲空間。對于實時數據庫的采集標簽點數，一般要求至少大于全廠所有控制系統點數的總和。（2）實時數據庫平臺訪問結構!實時數據庫平。臺應采用開放的客戶端/服務器模式或瀏覽器/

12、服務器模式，并且宜采用分布式結構，即接口機分布式采集生產數據。而各控制系統與實時數據庫平臺連接，實現實時數據庫平臺對全廠生產數據的集中管理。（3）接口技術。由于全廠多個生產過程控制系統的生產數據都匯聚到實時數據庫平臺，所以實時數據庫平臺應具備與DCS及輔機控制系統等進行通信的成熟的接口技術。根據電廠控制系統現狀和生產數據管理要求，同時參照其他電廠在建立SIS過程中選擇實時數據庫平臺的經驗，本文選擇InSQL實時數據庫平臺。InSQL實時數據庫平臺是目前世界上最通用的面向工廠的高性能實時關系型數據庫平臺之一。它將關系型數據庫的靈活性功能性與實時數據庫的高速性、壓縮性集于一體，適用于工業生產數據管

13、理。InSQL實時數據庫平臺還具有以下顯著優點：（1）InSQL實時數據庫平臺提供了3種數據存儲策略供用戶選擇：定周期存儲方式、變化存儲方式(根據電廠數據點的多少進行適當壓縮)、“旋轉門”存儲方式。前2種策略提供無損壓縮的數據存儲方式，有效保證了存儲數據的精度；后一種策略提供有損壓縮的數據存儲方式，大大節約了存儲空間。（2）InSQL實時數據庫平臺內嵌微軟關系型數據庫，支持標準的語言，具有數據分析、報表和通知等功能。（3）InSQL實時數據庫平臺擁有眾多客戶端軟件，為其提供了強大的數據管理、分析能力。所有具有與MS SQL Server和ODBC(開放數據庫互聯)接口的應用軟件均可訪問InSQ

14、L實時數據庫。2 輔機控制系統、DCS數據接口實現接口機作為一種連接底層生產過程控制系統與SIS的物理設備$，主要功能是為SIS的數據庫平臺從各控制系統采集數據提供通信接口。對于不同的控制系統，接口機上需要安裝相應的接口軟件(數據接口驅動程序)，現不同通信協議的轉換，完成DCS、輔機控制系統與SIS之間的通信。（1）某煤礦坑口電廠機組DCS包括1號機組DCS和2號機組DCS,均使用TPS3000 DCS，該系統本身提供數據通信設備，設備的數據接口使用OPC標準協議。機組DCS接口機使用的接口軟件是針對TPS3000 DCS，在其數據通信設備基礎上開發的專用接口軟件Forever Credit和

15、I/O Manager。該接口軟件運行穩定、工作可靠，能夠把DCS使用的OPC標準協議轉換成IAS軟件集成平臺所使用的MX通信協議。（2）某煤礦坑口電廠輔機控制系統包括化水系統、輸煤系統、電除塵系統、井群泵房系統，其控制方式均采用PLC系統控制!輔機控制系統的接口機使用的接口軟件為I/O Server軟件，它具有把多種通信協議轉換成IAS軟件集成平臺所使用的MX通信協議的功能。IAS軟件集成平臺和InSQL實時數據庫平臺之間可以實現無縫對接。因此，電廠輔機控制系統和機組DCS的生產數據可以順利存儲到InSQL實時數據庫平臺。接口機連接方式：（1）某煤礦坑口電廠擁有2套TPS3000 DCS，因

16、此需要設立2臺接口機。接口機配置雙網卡，其中一塊網卡與DCS的數據通信設備（OPC標準協議）相連，另一塊網卡與SIS相連。接口機上安裝Windows Server 2003 SP2操作系統和I/O Server專用接口軟件。（2）輔機控制系統設立1臺接口機實現生產數據向SIS的傳輸。接口機需要配置雙網卡，其中一塊網卡與輔機控制系統連接，另一塊網卡與SIS連接，接口機上安裝Windows Server 2003 SP2操作系統和I/O Server專用接口軟件。項目完成之后，某煤礦坑口電廠的廠級實時監控信息應用系統在重點實施監控數據的集中采集、分析、存儲和全廠實時數據顯示和監督；實現生產過程遠程

17、監視與歷史回放、部分統計；監視、計算與分析結果的發布。(1) 全廠生產過程實時監視將全廠單元機組DCS、NCS、主要輔機網進行聯網，構建廠級生產數據平臺，在任何一臺客戶端上都可對全廠主輔機設備運行狀況進行監控，在實時系統中還配有工藝流程圖、棒圖、趨勢圖、成組查詢等功能，使生產管理人員能夠直觀地查看生產現場運行狀況。(2) 遠程監管與歷史回放實現同步的過程監視功能，提供SIS網頁發布系統，把對系統設備的有效監督延伸到全廠，擴大監管的人員范圍。可以充分利用SIS資源，從更多的角度對生產設備的運行狀況進行跟蹤和評估。并實現方便快捷的參數歷史趨勢調用，實現參數回放、參數曲線生成比較，方便生產人員進行查

18、詢分析。歷史趨勢主要以趨勢和圖表的形式顯示歷史數據，并可根據需要將數據輸出到Excel，進行各種運算。也為多方位全面進行異常和事故分析提供有力工具，提高機組的運行和安全水平。(3) 廠級性能計算、分析與優化利用取到的原始數據，在SIS內部通過各種算法，對影響機組經濟運行的各種參數，如：鍋爐熱效率、氧量、排煙溫度、飛灰含碳量、輔機單耗、汽機熱耗率、廠用電率、高中壓缸效率、高低加端差等參數進行在線計算，并將計算結果與目標值進行比較，利用偏差等計算出耗差。將耗差分為可控耗差與不可控耗差，并分別計算出各項耗差造成的費用損失。在機組性能計算的基礎上進行廠級性能計算，例如，通過機組級的參數計算，從而計算出全