基于InTouch和IAS的电厂辅助系统的信息化集成控制.doc

基于InTouch和IAS的电厂辅助系统的信息化集成控制引言当前电力生产行业面临越来越大的竞争压力和政策约束，我国新建大型电力生产企业都把实施自动化和信息化作为一种重要战略和手段，以全面提升生产经营管理水平，提高生产效率，细化经营管理，严格控制成本，增强综合竞争力。电厂辅助控制系统是相对于电力生产过程中锅炉、汽机和发电机等主设备控制系统的独立控制系统，辅助控制系统的各子系统可以根据生产功能的不同而独立完成整个生产中的一部分任务功能，而不需要其他系统的支持。相对于电厂DCS主控设备，其具有一定的独立性。由于各个辅助控制子系统都是单独控制，功能各部相同，造成控制分散，对于整个生产任务各子系统无法进行信息共享交换，不利于对整个生产过程进行监控和分析，因此景泰电厂将辅助控制系统通过基于M技术的InTouch及IAS (Industrial application server) 软件进行信息化自动控制集成，以实现对各个辅助控制系统的集中监视，集中控制从而实现信息实时共享交换，方便监控分析，以提高控制的自动化和信息化程度，为提高生产效率和生产安全提供保障。一、景泰电厂辅助控制系统介绍根据电厂的生产过程以及景泰电厂的实际情况，将各独立的分程控系统主要分为化学制水、工业废水污水处理、综合水泵房、除灰程控、电除尘、输煤、制氢站、取水净化站等系统。这些系统根据功能都由自己的PLC程序控制，且各个程控的PLC型号不统一，上下位组态和编程软件不同，且地点分散在全厂各处，无法同时对其监控。这样对整个生产过程不能很好的实时协调，对运行数据信息无法实时整体监视，从而影响整个机组的高效安全运行。 在这种情况下，景泰电厂提出了基于M技术的InTouch及IAS( Industrial application server)软件进行信息化自动控制集成的方案，将各个程控系统作为一个整体受控设备，搭建通讯网络，采集各个系统设备的数据参数信息进行分析，并将各种历史参数信息存储于服务器以方便查询分析。通过系统的集成开发环境IDE，可在运行维护中心（工程师站）修改辅网各系统得对象模板的属性和动作定义，重新发布对象后，即可更新对象功能，从而实现系统远程升级维护；通过系统管理环境，可以监测个监控机的运行状态和日志，以便及时调整和维护；另外在安装部属系统时，通过统一域名配置、安装远程维护软件、单机防病毒软件，并对主控端和被控端进行设置等，实现了可在远程对整个系统任一台计算机进行系统设置、查看机器运行情况。二、系统硬件及网络结构景泰电厂辅助控制系统PLC有AB公司的1756CPU系列、 Schneider Automation的Quantum 140CPU，以及Premium系列。就地控制系统型号多，变成组态软件复杂繁多，不利于技术人员的维护。通过辅网的系统集成，可以很好的解决因为系统分散而不能进行信息共享的问题。1、辅网系统网络结构说明辅网采用的架构为Application Server + InSQL系统架构，与各程控系统最大的区别在于整个方案中我们采用了Wonderware公司新的ArchestrA工业平台来解决信息的处理。整个系统中所有的通讯均由IAS服务器来实现。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Microsoft. Net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IndustrialSQL Server依然是辅网系统的核心部件，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。通过服务器把需要存储的数据以主动的方式发送到InSQL服务器中，整个过程InSQL服务器不需要做任何的操作。2、辅网系统网络拓扑图图中组成设备名称：2.1、 辅网系统交换机为2台罗杰康交换机，整个工作网段IP地址为192.168.1.*。2.2、 围绕着整个交换机所连接的系统主要包括：输煤、除灰、电除尘、制氢、燃油、凝结水精处理、锅炉补给水、综合泵房、净化站、空擦池等辅控系统2.3、 SIS系统与辅助网连接的介质为双绞线、其他系统的为光纤。2.4、 IAS1服务器为辅网操作员站数据采集点，负责水系统数据的采集。2.5、 IAS2服务器为辅网操作员站数据采集点，负责其他系统数据的采集。以上为一个标准IAS架构，主要成员包括Engineer Station操作员站1台、操作员站3台、服务器2台，历史服务器1台。其中2台服务器负责给整个架构的节点提供数据源同时往INSQL写数据以保证历史数据记录的完整性。GR库被发布在2台服务器上，即意味着此服务器肩负起采集GR中数据的任务，只要服务器运行正常就能保证数据源的稳定性。在辅网系统架构中IAS1和IAS2都需要一个Bootstrap插件，从上述图中可以看到，除去INSQL外所有节点成员都必须安装此插件（INSQL属于被动节点，只要其运行，负责采集数据的节点会主动将需要记录的数据写入INSQL），其作用很明显，凡是安装有Bootstrap插件的节点，才具备了被发布的可行性 （要激活Bootstrap，必须通过工程师站发布针对于该节点的Platform配置来实现，）。打个比方,整个架构如一个俱乐部，只有俱乐部的会员才能获知及享有俱乐部中最新动态及服务，如果要成为会员，必须购买会员卡及留下自己的联系信箱，并要被激活，而我们这里的Bootstrap就如同会员卡及会员信箱一样。当各节点成为会员并被激活后，那么俱乐部有什么具体活动和变动就会通过工程师站发布到会员的信箱上，那么，整个架构上的变动每个会员都很清楚，更具体点，如果整个辅网的GR库发布到了IAS1会员，那么大家都会通过Bootstrap了解到IAS1会员肩负起数据采集工作，故都开始从IAS1上读取所需要的数据。三、辅网系统各节点设备组成及安装软件在整个辅网架构中，每个成员有着其特有的安装规范，不同功能的成员享有不同的授权， 1、IAS服务器IAS1:WIN2003 SERVER R2系统、BOOTSTRAPIAS2:WIN2003 SERVER R2系统、正常投运时候运行的软件：BOOTSTRAP2、 INSQL服务器WIN2003 SERVER R2系统、INSQL软件、SQL2005+SP2正常投运时候运行的软件：INSQL3、 工程师站WIN2003 SERVER R2系统、BOOTSTRAP、IDE、GR、SQL2005+SP2、hosts文件正常投运时候运行的软件：BOOTSTRAP，需要配置时候启动IDE即可。4、 操作员站WIN2003 SERVER R2系统、WIN2000SERVER+SP4系统、BOOTSTRAP、IE6.0、hosts文件正常投运时候运行的软件：BOOTSTRAP、INTOUCHVIEW5、 I/O服务器 所运行软件主要是DASERVER及 Industrial Application Server的Bootstrap插件。由于服务器硬件配置高，运算速率大等特点，故将GR库发布到服务器上，使其成为整个辅网的数据源。在本系统中IAS1及IAS2 2台服务器均发布了GR，故成为整个架构的数据源，如将GR发布到WinPlatform_ias1或者WinPlatform_ias2上，亦可采集数据作为整个辅网的数据源。整个架构的配置是非常灵活的。6、 INSQL服务器 历史站核心服务器，所安装软件是INSQL ，SQL2005。其运行软件也只有INSQL，它负责记录在IDE中所配置的对象。提供历史报警及历史趋势服务。配置方式在于通过工程师站的IDE将需要记录的数据对象标签history 标记选中并发布，即负责采集此对象的节点将主动往INSQL实时写入数据。7、 操作员站 所安装软件主要是InTouch、ActiveFatory 和 Industrial Application Server的Bootstrap插件。其运行软件主要以InTouchView为主而不是我们常用的InTouch。InTouch包含InTouchView，我们可以通过 “特别应用程序类型”来进行InTouch及IntouchView之间的切换。如下图所示同时可以看到二者更进一步的区别在于：在 InTouchView 应用程序中，不能使用“Galaxy”以外的访问名。同时，InTouchView 不能产生历史记录或报警。不过，InTouchView 可以被用来显示由“Galaxy”（即应用程序引擎）所在的对象产生的报警。将应用程序类型更改为 InTouchView 时，会将安全模型更改为 ArchestrA，通过工程师站的发布过程，从概念上理解即激活Bootstrap功能，从而具备读取到GR库中的数据条件。8、 HOSTS文件 由于IAS架构采用域的概念，故每个参与进来的电脑必须在HOSTS文件中作域名解析。Hosts文件的位置在C:WINNTsystem32driversetc用记事本打开将网络各电脑名称及相关地址输进去即可。四、组态软件的设计InTouch 和IAS本项目的组态软件采用Wonderware公司的InTouch组态软件。InTouch 是美国Wonderware 公司的FactorySuite2000 的核心组件,是世界上第一个集成的、基于组件的MMI系统。它使用简单,网络功能强大,支持多种通信协议；具有友好的图象设计界面；支持SQL 语言,可以方便地与其它数据库连接；它对核心代码执行了优化,运行效率高,并具有相当高的可靠性和稳定性。为了简化应用的开发、维护和管理，节省时间和成本，选择IAS软件和InTouch结合使用。IAS是Industrial Application Server的缩写，是建立在 Invensys 的 ArchestrA 架构基础上的新软件组件，它为简化分布式自动化应用的开发、部署、维护与管理提供了基础。IAS提供了新一级的实时数据获取、报警与事件管理、数据服务等能力，能够显著降低自动化工程的购买和维护费用，同时用户可以灵活建立自动化系统，增强了对新需求的响应能力。五、监控界面的设计InTouch 可以实现图形显示、信息处理、测量处理以及报表等功能。图形组态能形象、直观地模拟实际工作情况。它自带专业图形库Symbol Factory，支持多种图形格式的嵌入，如BMP、PCX、TGA 或JPG 等，降低界面设计难度。在初始画面中我们使用位图功能嵌入了.bmp 格式的图形，图文并茂，增强了界面的美观性。辅网监控系统监控画面采用层次型结构设计，各子系统之间很容易切换，直观反映现场工况,且便于操作人员使用，简洁、直观、功能完善是它的最大特点。采用层次型结构便于操作人员完成多个子系统的准确切换，避免由于系统结构繁琐造成的误操作。各子系统也采用相近的功能菜单，切换方便，功能完善，在同一幅主画面内可完成多项操作功能，且各子菜单均为弹出式。监控系统包括系统画面生成、事故追忆系统、各种曲线显示和打印、各种报表生成等。监控画面要符合电厂主控DCS系统人机界面的设计风格，按照分级浏览、逐级细化的原则设计画面，采用弹出式窗口、下拉式菜单等多种符合Windows标准的设计手段实现画面的切换和显示，单个画面的工艺流程、信息显示(包括运行参数、状态、故障情况等)和各种曲线要布局合理、生动，色调柔和。事故追忆系统包括所有进入控制系统的事件(如参数、反馈等)以及控制系统本身发生的事件(如卡件或通讯故障等)，所有I/O点均可以曲