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1、科研与实践个人总结 学 院：学院姓 名：学 号： 班 级：硕研班科研实践个人总结在为期三年的研究生时间里，导师承接的山东邹城某电厂安全生产厂级监控信息系统项目为我在科研与实践方面提供了比较充分的平台和锻炼机会。“纸上学来终觉浅，绝知此事要躬行”这句古诗告诉我们，纸上谈兵不是学习目的，只有实践才是检验真理的标准。在校的大部分时间都在专业学习理论知识，实验课程也只占很少一部分。所以，科研与实践活动的具有很重要的意义。本次科研实践主要针对煤矿坑口电厂（山东邹城某电厂是一个坑口电厂，位于一个煤矿旁边）中各个控制系统之间以及各个控制系统与厂级管理信息系统之间存在生产数据无法实现全厂共享的问题，提出了一种
2、厂级监控信息系统，实现了系统实施数据库平台选择、辅机控制系统和机组分散控制系统的介入以及全厂生产过程实时监控等关键技术的具体方案。该系统提高了生产管理水平和工作效率，为电厂管理决策提供了可靠的依据。电厂属于某矿集团投资的新型热电联产综合利用电厂，设计装机容量为213.5MW。配置两台循环流化床锅炉和两台凝汽式汽轮发电机组。公司下设检修、运行、热工和燃化4个生产车间。燃化车间负责管理煤质化验室和水质化验室。其生产系统由主机部分（锅炉、汽机、发电机和主变）和辅助系统（输煤、水处理、除尘除渣等）组成，包括热工系统、电气系统、辅助系统、输煤系统等。热工系统和公用电气系统采用Honeywell公司的TP
3、S3000 DCS控制系统，并且将220KV变电站、煤泥系统和吹灰系统等都纳入到DCS系统中，其中吹灰系统已完全接入DCS系统，而煤泥系统和220KV变电站只有部分参数进入DCS。没有独立的机炉控制室和电气控制室，而是将它们合并并称为机电控制室。化水系统、输煤系统、除尘系统、井群和泵房等子系统都是独立的系统，使用PLC或PLC+上位机的独立控制结构。辅助控制系统主要包括化水、输煤、除尘、井群和泵房等子系统，这些子系统皆为独立控制系统，采用PLC或PLC+上位机的独立控制结构：（1）化水系统：化水系统由大陆科技实施，控制室位于化水车间楼一层，配置了2套PLC和2台上位机（冗余配置，一用一备），P
4、LC型号为昆腾434/12A，上位机运行iFix 3.5组态软件，上位机与PLC的以太网模块连接实现数据传输。（2）输煤系统：输煤系统控制室位于输煤综合楼的二层，配置了2套PLC和2台上位机(冗余配置，一用一备)。CPU配置型号为昆腾434/12A，通过以太网模块接入上位机，交换机位于输煤PLC柜内。上位机通过PLC的以太网模块与PLC通信，运行Intouch组态软件。（3）除尘系统：除尘系统的控制室位于除灰综合楼的四层。电厂共有3套除尘系统，每套系统配置有1套PLC和1台上位机。PLC的配置型号为昆腾113/03，并配置双以太网通信模块(双设备冗余，一用一备)。上位机通过PLC的以太网模块与
5、PLC通信，运行国产组态软件组态王6.5。在除尘系统中，还配置有济宁环保局安装的石灰石二氧化硫监测系统，该系统通过485接口采集数据并将数据传送到济宁环保局。（4）脱硫系统：脱硫系统与除尘系统共用一个控制室，位于除灰楼的四层，脱硫系统的PLC配置型号为昆腾434/12A，配置两个以太网通信模块（一用一备），通过以太网通信模块接入上位机。上位机运行iFix组态软件。除尘系统和脱硫系统都接入同一个交换机，交换机型号为TPLINK，16个电口。（5）井群和泵房综合自动化系统：由青岛茂晟公司实施，控制室位于公用水泵房。井群和泵房系统的采集系统使用的是济南金崇汉科技有限公司的HS400型远程数据采集终端
6、，采集数据通过GPRS无线传输，其中的采集三相电压、电流等电量参数的采集模块由金智公司开发(485通信)。系统上位机运行Listen 1.0系统，该系统是济南Listen公司的专利产品，有专用的Listen服务器，服务器设在济南Listen公司。说明：由于GPRS和Listen系统的原因，井群和泵房综合自动化系统难以集成到信息化系统中。（6）称重计量系统：称重计量系统的控制室位于输煤综合楼，配置有徐州奥德和三元两个公司的称重计量系统，该系统通过485通信将采集的计量数据传输到上位机，上位机软件用VB开发。该系统实现实时称量，可实现报表打印，纸质上传。（7）电量计量系统：220KV变电所的电量计
7、量系统由烟台东方公司开发，控制室位于220KV升压站西侧，是一个独立系统，通过光纤接收来自省调中心的负荷曲线。该电厂的信息化系统总体构架说明如下。目前，在我国的大部分电厂尤其是新建电厂大都采用PCS+SIS+MIS的全厂信息网络和平台结构的方案。其中，SIS（厂级监控信息系统）主要处理全厂实时数据，完成厂级过程的监控和管理、故障诊断和分析、性能计算、分析和经济负荷调度等；MIS（管理信息系统）主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务，包括设备和维修管理、生产经营管理、财务管理等。电厂整体信息化系统采用三层结构的总体框架。(1)底层生产控制层：是生产过程数据采集和直接控制，包括单元机组DCS、D
8、EH、SCADA、辅机、水处理、输煤、除灰（渣、尘）等辅助设备的控制系统，属于生产基础数据提供层；(2)生产控制应用层：生产控制应用层的主要任务是实施厂级生产过程的监控，结合MIS应用管理层的相关管理信息，对底层控制系统和机组性能进行整体优化和分析，为过程控制层提供操作指导。生产过程应用层是MIS管理和底层控制之间联系的桥梁，能够直接地、实时地采集底层生产过程的开关量、模拟量等生产基础数据，然后对采集到的数据进行显示、统计和分析处理，同时进行压缩并保存到实时/历史数据库中，从而构建数据仓库。生产过程应用层还结合生产管理和决策层所下达的控制信息，反馈到直接控制区来控制生产，同时为生产管理层和决策
9、层提供所需的分析、统计数据信息。(3) MIS应用管理层：该层除提供一般的MIS管理外，还提供与分公司外部的信息传递网关，为将生产监控信息等在网络上的WEB发布提供基础数据。这种类型的信息化系统功能层次的划分，主要以关系数据库和实时/历史数据库为基础，以计算机网络环境作为支撑，实现信息化电厂。(1) 设备数据层：设备数据层通过DCS等控制系统采集设备运行参数和机组工况，相关的实时数据在ERP系统中进行复现和相关技术分析。(2) 作业运行层：按照日调电计划，进行机组负荷分配、组织生产，实现安全经济地发电。作业运行层的主要功能包括：发电计划接收、机组经济负荷分配、设备台帐、工况实时监测、两票三制、
10、运行日志和生产报表等。(3) 管理事务层：管理事务层对燃料、备品备件进行管理，按照正确的维护策略对设备进行管理，调配人力和物力资源，保障生产系统的正常运行。管理事务层的主要功能包括：燃料管理、采购管理、合同管理、库存管理、供应商管理、上网报价管理、财务管理、计划管理、检修管理、安监管理、质量管理和统计报表等。(4) 经营决策层：经营决策层参与指导或决定前三层中按业务流程需要进行重要决策的事务（如燃料计划、机组的大、中、小维修及技改计划和年度预算等），并根据来自前三层的各种物流、资金流和控制信息流等信息的汇总，在辅助决策工具（如报表工具、OLAP工具、成本分析工具等）支持下，制定规划，实现企业利
11、润的最大化。该坑口电厂的厂级监控信息系统关键技术问题的解决如下：1 实时数据库平台是建立SIS的核心，在选择时考虑以下几个方面：（1）数据存储效率和最大采集标签点数。实时数据库在存储数据过程中采用不同的压缩方式会导致不同的存储效率!数据库的存储效率和存储容量直接影响数据的存储精度和标签点数。数据压缩方式包括无损压缩和有损压缩。无损压缩的数据精度高$但所占存储空间较大；有损压缩能够在保证某些重要数据精度的前提下，大大减小数据所占存储空间。对于实时数据库的采集标签点数，一般要求至少大于全厂所有控制系统点数的总和。（2）实时数据库平台访问结构!实时数据库平。台应采用开放的客户端/服务器模式或浏览器/
12、服务器模式，并且宜采用分布式结构，即接口机分布式采集生产数据。而各控制系统与实时数据库平台连接，实现实时数据库平台对全厂生产数据的集中管理。（3）接口技术。由于全厂多个生产过程控制系统的生产数据都汇聚到实时数据库平台，所以实时数据库平台应具备与DCS及辅机控制系统等进行通信的成熟的接口技术。根据电厂控制系统现状和生产数据管理要求，同时参照其他电厂在建立SIS过程中选择实时数据库平台的经验，本文选择InSQL实时数据库平台。InSQL实时数据库平台是目前世界上最通用的面向工厂的高性能实时关系型数据库平台之一。它将关系型数据库的灵活性功能性与实时数据库的高速性、压缩性集于一体，适用于工业生产数据管
13、理。InSQL实时数据库平台还具有以下显著优点：（1）InSQL实时数据库平台提供了3种数据存储策略供用户选择：定周期存储方式、变化存储方式(根据电厂数据点的多少进行适当压缩)、“旋转门”存储方式。前2种策略提供无损压缩的数据存储方式，有效保证了存储数据的精度；后一种策略提供有损压缩的数据存储方式，大大节约了存储空间。（2）InSQL实时数据库平台内嵌微软关系型数据库，支持标准的语言，具有数据分析、报表和通知等功能。（3）InSQL实时数据库平台拥有众多客户端软件，为其提供了强大的数据管理、分析能力。所有具有与MS SQL Server和ODBC(开放数据库互联)接口的应用软件均可访问InSQ
14、L实时数据库。2 辅机控制系统、DCS数据接口实现接口机作为一种连接底层生产过程控制系统与SIS的物理设备$，主要功能是为SIS的数据库平台从各控制系统采集数据提供通信接口。对于不同的控制系统，接口机上需要安装相应的接口软件(数据接口驱动程序)，现不同通信协议的转换，完成DCS、辅机控制系统与SIS之间的通信。（1）某煤矿坑口电厂机组DCS包括1号机组DCS和2号机组DCS,均使用TPS3000 DCS，该系统本身提供数据通信设备，设备的数据接口使用OPC标准协议。机组DCS接口机使用的接口软件是针对TPS3000 DCS，在其数据通信设备基础上开发的专用接口软件Forever Credit和
15、I/O Manager。该接口软件运行稳定、工作可靠，能够把DCS使用的OPC标准协议转换成IAS软件集成平台所使用的MX通信协议。（2）某煤矿坑口电厂辅机控制系统包括化水系统、输煤系统、电除尘系统、井群泵房系统，其控制方式均采用PLC系统控制!辅机控制系统的接口机使用的接口软件为I/O Server软件，它具有把多种通信协议转换成IAS软件集成平台所使用的MX通信协议的功能。IAS软件集成平台和InSQL实时数据库平台之间可以实现无缝对接。因此，电厂辅机控制系统和机组DCS的生产数据可以顺利存储到InSQL实时数据库平台。接口机连接方式：（1）某煤矿坑口电厂拥有2套TPS3000 DCS，因
16、此需要设立2台接口机。接口机配置双网卡，其中一块网卡与DCS的数据通信设备（OPC标准协议）相连，另一块网卡与SIS相连。接口机上安装Windows Server 2003 SP2操作系统和I/O Server专用接口软件。（2）辅机控制系统设立1台接口机实现生产数据向SIS的传输。接口机需要配置双网卡，其中一块网卡与辅机控制系统连接，另一块网卡与SIS连接，接口机上安装Windows Server 2003 SP2操作系统和I/O Server专用接口软件。项目完成之后，某煤矿坑口电厂的厂级实时监控信息应用系统在重点实施监控数据的集中采集、分析、存储和全厂实时数据显示和监督；实现生产过程远程监视与历史回放、部分统计；监视、计算与分析结果的发布。(1) 全厂生产过程
