一．項目概況
青島發電廠PI實時生產信息系統采用Server/Client分布式結構，即在廠信息中心設置一臺PI實時數據庫服務器，該服務器負責集成所有裝置控制系統的生產數據，接口機分布在各裝置控制室現場，廠長、總工、科室和車間管理人員通過PI實時數據庫來了解現場裝置的生產情況，在與局域網相連的每個用戶的PC機上安裝PI客戶端軟件來瀏覽PI服務器中的生產數據。在管理層每個辦公室的電腦上看到的生產數據與DCS系統保持同步，幾乎沒有時間上的延時。青島發電廠PI實時數據庫平臺建立后，基于該平臺開發了發電廠實時信息分析與運行優化系統(SIS),其系統結構見圖1
圖1 系統結構示意圖
二．PI實時數據庫系統的主要技術特點
青島發電廠目前配有RS6000/F80和RS6000/F50兩臺服務器，這兩臺服務器構成雙機Cluster結構，它們除了各自有一個本地硬盤外還共享一個磁盤陣列，硬盤容量是90G，RS6000/F80的內存容量是1024M，RS6000/F50內存容量是256M。操作系統采用IBM AIX，雙機軟件采用IBM HACMP。RS6000/F80和RS6000/F50的操作系統分別安裝在各自本地硬盤上。PI 實時數據庫和Sybase關系數據庫系統文件安裝在共享磁盤柜陣列上，在正常情況下PI 實時數據庫和Sybase關系數據庫運行在IBM RS6000/F80服務器上，RS6000/F50做備用機。當RS6000/F80服務器發生故障時，或做系統維護時，在它上面運行的軟件系統可以通過HACMP雙機軟件自動切換到RS6000/F50服務器上運行，起到互為熱備的作用。雖然有兩臺RS6000服務器，但是PI實時數據庫系統只需安裝一次，就能在這兩臺服務器之間切換運行。青島發電廠主干網是千兆以太網，PI實時數據庫服務器直接連在干網上，滿足了大數據量實時傳輸的要求。青島發電廠局域網已實現與上級公司濟南總部及兄弟發電廠的網絡連接，現在公司總部在濟南可以隨時瀏覽青島發電廠的實時和歷史生產數據。兄弟發電廠之間在獲得授權的情況下也能互相調閱生產數據。目前，青島發電廠PI實時數據庫集成了1#，2#發電機組的生產數據，關口表的電量數據以及狀態監測的數據。PI實時數據庫已開設了容量為10G的數據間。數據測點名(Tag)有9000點。
三．PI通訊接口技術特點
1．PI系統與Westhouse WDPF控制系統的接口
圖2 PI與Westhouse WDPF控制系統的接口
為了生產安全起見，我們沒有把WDPF工程師站做PI接口機直接連接到管理網，而是在DCS控制室現場設置普通的PC機做PI接口機。青島發電廠有兩套發電機組，分別由兩套獨立的WDPF控制系統來控制，因此我們放置了兩臺PC機做PI接口機，分別對應于兩套WDPF控制系統。接口機插有兩塊網卡，其中一塊網卡與一個小HUB相連，WDPF工程師站也連在該小HUB上，它們構成了一個小局域網，PI接口機另一塊網卡與工廠的管理網相連。WDPF工程師站上有個數據發送程序，它作為一個后臺任務不間斷地運行在WDPF工程師站上，發送哪些測點數據是由一個配置文件INDEX.DAT來決定的，INDEX.DAT是個文本文件，存放的是要發送數據的測點名。數據發送程序啟動后，首先將測點配置文件讀入內存，對模擬量測點和開關量測點進行分組，然后根據測點名從WDPF控制網上讀取實時數據，將所獲得的每組測點實時數據進行打包，以UDP/IP數據包的形式廣播到HUB上。模擬量測點數據包發送完后，接著發送開關量測點數據包，所有數據包在一秒內發送完畢。發送數據包的過程是循環進行的，時間間隔是1秒鐘，最快的數據發送速度是8000點/秒。
太極計算機股份有限公司開發PI接口軟件，該接口軟件運行在PC接口機上。PI接口軟件采用Microsoft Visual C++6.0，OSI PI-API開發。
圖3 PI-WDPF通訊接口工作流程圖
這個接口程序有以下特點
（1）自主開發。接口程序完全自行開發，性能和穩定性可以與OSI公司的標準接口相媲美，且成本要低很多。
（2）有很高的安全性。由于在PI接口機中采用了兩塊網卡，將控制網和管理網完全隔離開來了，控制系統的安全得到了保障。WDPF工程師站發送的大量數據包也只局限在小局域網，管理網不會受到廣播風暴的影響。
（3）有容錯性。該PI接口軟件具有BUFFER緩存和容錯功能，即當PI服務器或網絡發生故障時，接口程序繼續運行，采集到的數據保存在本地硬盤中，當PI服務器或網絡故障消除后，接口程序能自動把硬盤中的數據補回到PI服務器中。
（4）數據刷新速度快，傳輸容量大。最快可達8000點/秒。
2．PI系統與關口表子系統的接口
該接口程序定時把關口表子系統中的各輸變電線路電表的讀數取出，送入PI系統中。我們設置一臺PC機做PI接口機，在該機上安裝SYBASE OPEN CLIENT軟件，再安裝PI-API及太極計算機股份有限公司編制的接口軟件。PI接口軟件通過ODBC的方式定時訪問Sybase數據庫中特定的數據表，用SQL查詢語句將指定時刻的數據讀出，再通過PI-API將數據送往PI服務器。用戶可以指定數據傳輸速率。如果某一段時間的數據因某種原因未送到PI服務器中，那么我們還可以手工設定起始時間和結束時間，把某一段時間內的關口表數據從SYBASE補送到PI服務器中。
圖4 PI-Sybase通訊接口連接示意圖
3．PI系統與狀態監測子系統的接口
該PI接口程序要把Entek系統中對機組進行分析后的結果實時傳送到PI系統中。我們把Entek系統服務器做PI接口機，PI接口程序和PI-API軟件直接安裝在Entek系統服務器上。Entek系統有一個數據輸出模塊（EXPORT），我們對需將數據傳送到PI系統中的測點進行配置，那么該數據輸出模塊會定時把數據輸出到EXPORT.EXP文件中,PI接口程序定時從EXPORT.EXP文件中讀取數據并傳送到PI服務器中。EXPORT.EXP文件中的數據會不斷地被刷新，PI接口程序同時也會把EXPORT.EXP文件中刷新了的數據傳送到PI服務器。
圖5 PI-Entek通訊接口連接示意圖
圖6 Entek數據輸出格式
四．基于PI實時數據庫系統的應用開發
青島發電廠PI實時數據庫平臺建立后，基于該平臺開發了發電廠實時信息分析與運行優化系統（SIS），該廠其它一些管理子系統也與PI系統實現了數據連接，PI與各應用模塊之間的數據流關系見圖7：
基于PI實時數據庫技術而開發的SIS系統的主要功能如下：
1.主要技術經濟指標的計算
機組總體參數：實發功率、凈功率、廠用電功率、供電煤耗率、發電煤耗率、廠用電率等。
鍋爐方面：鍋爐效率、排煙熱損失、機械不完全燃燒熱損失和散熱損失等。
