章政海:發電廠信息化規劃設計研究
1 發電企業的工作流程
發電企業生產和經營管理有五個層次:設備運行層、過程控制層、信息事務層、信息管理層、決策層。
(1)設備運行層:是確保發電業務能夠被有效地、有效率地執行的過程,設備或裝置的運行參數和狀態,是實時數據的主要信息源。
(2)過程控制層:采集設備運行層設備或裝置的運行參數和狀態等實時數據,為運行提供指導。
(3)信息事務層:是為實現企業目標有效地利用資源的具體過程,積累的各種業務處理和管理基礎數據,是非實時數據的主要信息源。
(4)信息管理層:對采集的各種跨平臺的基礎數據重新組合和加工,構成數據倉庫,進行深層數據挖掘、多維數據分析。
(5)決策層:確立企業的經營戰略,即確定企業目標、方針,制定戰略規劃、人力資源規劃、財務管理計劃等方面的政策和原則。信息技術是企業工作流程的重要約束,信息技術支持的客戶關系管理、企業資源管理和供應鏈管理可以降低交易成本,使管理更加細化,支持企業良好運營。信息是信息技術和信息系統的核心部分。信息資源將人力資源、資金資源、物資資源聯系起來,有助于企業資源的整合,在資源配置中發揮重要作用。信息系統以信息為基本元素,能夠極大的提高流程運行質量,提高企業經營管理水平。
2 數字化電廠
數字化電廠即電廠廠級信息自動化系統的概念,它包括廠級監控信息系統和管理信息系統以下簡稱MIS)。
數字化電廠的信息系統主要涉及分散控制系統(DcS)、廠級監控信息系統(SIS)、管理信息系統(MIs)三大系統。三大系統各自獨立運行于支撐自身的網絡系統,通過公用的統一數據平臺實現三個系統的無縫集成,從而達到全廠數據的共享。
(1)分散控制系統(DCS)是屬于生產過程控制系統范疇。
分散控制系統(DCS)完成對設備運行層實時數據的采集、轉換和存儲,控制設備生產運行。是一個過程控制系統。數據發掘技術和歷史數據的保存都存在相當大的限制,運行人員通過DCS實現對設備的控制功能,它強調的是運行的準確,以穩定性和安全性為首要目標。
(2)廠級監控信息系統(sIs)是屬于實時生產過程管理和監控范疇。
現代大型火力發電廠各工藝系統的控制已普遍采用分散控制系統DcS和PLC程控系統,大大提高了機組的自動化水平,但各控制系統之間相互獨立,信息不能共享。廠級監控信息系統在管控一體化中起著非常重要的承上(MIs系統)啟下(控制系統)的作用。
廠級監控信息系統(SIS)從機組DCS系統、輔助車間程控系統(PLC)等過程控制系統以及其他數據源中集成實時過程信息和歷史數據,構成生產實時數據庫和歷史數據庫,為生產管理人員的分析和決策提供支持。它強調的是運行的質量,以經濟性為首要目標,強調對決策者提供系統外部環境信息、內部綜合信息、決策者個人經驗和判斷等方面的支持。
(3)管理信息系統(MIS)是屬于廠級管理現代化范疇。
管理信息系統(MIs)的主要任務是信息處理,積累信息事務層的非實時數據,包括電廠基建期MIs的數據,對生產實時數據和信息事務層的非實時數據進行綜合加工,幫助企業優化資源配置。它強調信息流程的整體性,其信息可為所有決策人員使用,而對中、高層決策者所需的內外部信息和適應個人決策風格的經驗和判斷,則只提供部分信息的支持,不可能達到使決策者操作得心應手的程度。
SIS和MIs的開發過程基本相同,都經過系統調查、可行性論證、系統分析、系統設計、系統實施、系統評價等各階段。但是,MIS系統的開發側重于系統的穩定性,而SIS系統更強調進化性開發,要求開發周期短,重復進行,由此造成這兩種開發不可能在一個系統內共存。SIS系統和MIS系統是面向不同層次、不同目標,具有不同功能的兩種系統,既有相互聯系,又有重大區別。這兩個系統應該并存,相互不能代替,有些功能可以交叉。
SIS與MIS實時性要求不同。SIS實時性強,MIS實時性要求就低一些,是屬于“離線”分析和管理。
3 信息系統總體構架
Dcs系統由控制系統逐步向信息系統開放,建設基于廠級生產過程自動化和管理信息現代化的數字化電廠已成為現實,逐步在國內一些新建電廠工程中得以實踐。發電廠應該基于數字化電廠的概念和管理模型,針對企業總目標,找出相對重要的業務流程作為系統建設主線索,綜合考慮管理信息系統和各生產控制系統的集成,重視企業軟硬件資源的整合,提供一個全廠范圍內從底層控制到分析優化、管理決策的綜合應用平臺,實現全廠范圍內的數字化。
圖1 信息系統總體構架示意圖
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責任編輯:何健
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