iFix软件在发电厂实时监管系统中的应用

[内容摘要]在华能国际电力股份有限公司的生产实时监管系统的项目实施中，华能信息产业（控股）有限公司采用工控自动化软件iFix作为该系统厂站侧的核心，充分利用其稳定可靠的系统架构，高效灵活的实时数据库，以及开放的数据存取接口，取得了很好的效果。本文结合这个项目的实施，对iFix软件在电厂实时监管系统中应用特性以及二次应用开发等作了简要介绍。 ［关键词］生产实时监管系统；iFix软件；EDA接口；HDA接口 1.背景介绍 　　华能国际电力股份有限公司（以下简称HPI）是一个拥有遍布全国多家发电厂的、并在境内外分别上市的国家特大型企业。为使其在北京的生产管理机构可以真实、快捷地了解全国各地发电厂的生产经营情况，以达到对其所属电厂的一个全面、实时的管理，必须建立一套生产实时监管系统，通过这套系统来采集各电厂的实时生产信息，分析生产过程，加强对各电厂的监管力度。这对于提高各电厂的生产过程优化水平，提高机组运行的经济性，辅助公司更好地做出科学的决策有着深远的意义，为了实现上述生产实时监管系统，必须在HPI所属的电厂和北京总部之间建立一套现代化的信息系统，使之能够在实时状态下及时地了解各个电厂的生产状况，能够通过历史数据的回顾分析各个电厂的生产趋势，能够通过先进的数据处理技术自动获得反映电力生产效益的各种指标。同时，生产实时监管系统也是HPI高层领导辅助决策系统中极其重要的技术平台。 2.厂站侧系统架构 　　HPI生产实时监管系统是以HPI所属电厂的DCS系统为基础，依托公用信息网汇集生产实时数据到HPI总部，为HPI的生产经营决策提供科学依据。下图就是HPI生产实时监管系统厂站侧的系统结构图。 　　由于各个发电厂的DCS控制系统厂家较多，通讯的接口以及协议各式各样，另外需要进行数据采集的RTU设备同样也存在着这样的问题，因此厂站侧系统必须提供多种灵活的数据接口方式，以便于采集数据。厂站侧系统除了具有实时数据采集的功能，而且还要求有历史数据的功能，以便于在网络中断又恢复后，将这段时间的数据上传到主站侧。由于软件需要在分布在全国各地34家的发电厂的数据服务器上运行，因此软件的可靠性，稳定性以及可维护性尤为重要。同时要考虑将来在各个电厂上应用的扩展，可为电厂的SIS系统以及为电厂MIS系统提供数据，使之成为电厂的生产数据中心，不必进行重复性的开发。基于这些要求，厂站侧系统除了iFix SCADA软件，还有在通讯网关计算机上运行的，用于采集每个电厂各台机组实时数据的DCS系统接口程序，数据上传程序，还有在数据库服务器上运行的具有iFix数据库接口功能，与主站侧实时数据通讯，历史数据通讯功能的程序。 3.系统功能特点 　　华能信息产业（控股）有限公司（以下简称HNIT）从事过许多DCS控制系统的项目，对国内外许多的DCS系统均有深入的研究和了解，同时具备拥有自主知识产权的DCS分布式控制系统PineControl。在华能国际电力股份有限公司厂站侧系统中采用了华能信息产业（控股）有限公司（以下简称HNIT）HNA2000系统的厂站侧方案，它是基于美国著名的Intellution公司工厂监控系统平台技术的分布式电站实时监控系统。HNA2000监控系统的软件平台，无论是实时数据库，历史数据库，都是在美国著名的SCADA软件平台供应商Intellution的iFix Daynamics系列产品的技术上研发出来的，具有可靠性高，稳定性好，用户多，HNIT有多年良好的应用业绩等特点。借助于这套系统，HNIT于2003年4月到2003年12月在HPI全国各地的35家电厂的106台机组上成功地实施了实时监管厂站侧系统。 　　在实时监管系统中使用iFix技术具备以下特点： （1）IFix本身同时具有了实时数据库和历史数据库的功能，无需在厂站侧额外购买和安装如SQL Server, Oracle这些商用数据库，减低了系统的复杂性, 增强了系统的可维护性。 （2）iFix的数据库管理采用与EXCEL 兼容格式数据库定义模式，这样可以有利于简化系统的设计，提高数据管理的效率。在此基础上，我们可以批量增加、删除数据点。在数据属性中能支持各种报警定义. （3）iFix通过简单的配置，如只要配置运行iFix软件的主从服务器IP地址和相应的主机名就可以轻松地实现双机冗余以及网络冗余，大大提高了厂站侧系统的可靠性和可维护性。 （4）iFix具备高效的实时数据采集效率，是专门设计用于生产过程的实时数据采集的数据库，并且其采集效率并不会因为点数的增加而下降。其历史数据的压缩存储和查询机制也非常的高效。因此iFix采集来自各台机组DCS控制系统通讯网关机的实时过程数据（约1到20秒不等），并同时将其作为历史数据存贮下来，其高效的数据处理方式具有商业数据库所无法比拟的先天优势。另外，iFix数据库中还有许多能完成其他功能的数据块类型，如：二级块，统计块，定时器块等。 （5）iFix提供了一个性能优越的设计平台,提供了丰富的面向生产流程的作图控件和动态图符，同时内嵌了VBA脚本的功能。这样的平台能够保证生产流程的画面设计过程变得十分简单和高效。这样，每个发电厂方面完全可以在厂站侧服务器上的iFix数据库的基础上快速地开发出一套适合于本电厂实际生产流程的实时画面。图3就是华能福州电厂利用HNA2000厂站侧子系统建立的一幅生产流程实时画面，同时建立的画面还可以通过iFix Web Server软件转化成Java Applet的页面, 通过WEB服务器以网络浏览器的方式发布出去，如图4所示。 （6）iFix具有开放的体系结构，利用iFix提供的EDA(Easy Data Access)接口函数读写实时数据和HDA(Historical Data Access)接口函数访问历史数据，用户完全可以使用Visual C++, Visual Basic, Delphi等高级编程语言自己编写程序来读写iFix的实时数据库和访问历史数据库，调用的方法很方便，以读取实时数据库中的一组数值为例，首先使用eda_define_group函数定义一个EDA实时数据组，然后调用eda_define_ntf向定义的EDA组中添加需要读取的数据库中的标签点名，再根据需要调用eda_get_float或者eda_get_ascii等函数获取数据，最后调用eda_delete_group函数释放占用的内存。在不同的编程语言中调用时只是语法有差异, 作相应的修改就可以了。此外iFix也可以作为OPC客户端和DDE客户端，以及支持标准的ODBC接口。这些灵活性再加上HNIT对各种DCS系统数据访问接口的了解，使得读取各种型号的DCS控制系统的数据并写入iFix的数据库成为可能，同时如此多的数据接口方式也使得iFix数据库可以作为电厂的生产数据中心，为电厂将来功能的扩展提供服务。图5就是利用iFix提供的EDA和HAD接口函数编写的运行在HPI全国各地电厂的厂站侧程序，该程序负责将各台机组的DCS接口机发送来的数据文件写入到厂站侧数据服务器的iFix实时数据库中，由iFix自动完成历史数据的存储。同时该程序还根据设定的时间周期从iFix中取出数据打包成IEC60870-5-104通信规约通过SDH线路将每个发电厂的各台发电机组的数据传送到HPI北京总公司的主站侧数据服务器上。同时程序还响应主站侧的数据服务器的历史数据请求，通过HDA接口函数将相应的历史数据取出并且打包成规定的数据流传送到主站侧数据服务器。所有这些都是建立在iFix提供的开放编程接口上实现的。 4.结束语 　　iFix作为工业控制领域内稳定可靠优秀的SCADA软件，我们充分地体会到了其开放的体系结构，这使其不仅可以应用在面向工业过程的数据采集，而且也可以应用于发电厂的实时监管系统中，这样搭建的系统具有很高的效率和可靠性，特别适合于电厂的生产实际情况以及电厂维护人员的使用习惯，同时其丰富的数据存取接口方式也使之成为电厂的生产数据中心成为可能。 ［参考文献］ 1．iFix Database Access Toolkit 2. iFix Electronic Book