國內(nèi)電廠信息化獨(dú)特形式以及發(fā)展計(jì)劃
時(shí)間:2022-12-07 10:33:00
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1MES概念
1992年,美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AdvancedManufacturingResearch,簡(jiǎn)稱AMR)在對(duì)流程企業(yè)做了大量調(diào)查研究基礎(chǔ)上提出了企業(yè)的三層集成模型,即自下而上為控制層、執(zhí)行層和計(jì)劃層。每一層有對(duì)應(yīng)的控制和/或管理系統(tǒng)及其相應(yīng)的軟件。對(duì)應(yīng)控制層的DCS、SCADA已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,并取得了明顯的安全經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)應(yīng)計(jì)劃層的ERP在發(fā)達(dá)國家的許多企業(yè)中也逐步廣泛應(yīng)用。但是,由于當(dāng)時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)執(zhí)行層的信息系統(tǒng)沒有人關(guān)注,計(jì)劃層ERP與控制層DCS互相隔裂運(yùn)行,ERP沒有生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息的支持,以致企業(yè)信息化成效甚微。
經(jīng)過一段時(shí)期的反思,到九十年代后期,對(duì)應(yīng)執(zhí)行層的MES迅速發(fā)展起來,根據(jù)AMR研究,近期世界MES市場(chǎng)每年已突破10億美元。
什么叫做MES呢?AMR和MESA都給出了詳細(xì)的定義,簡(jiǎn)言之,MES是位于上層計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層控制系統(tǒng)之間的面向車間生產(chǎn)過程的管理信息系統(tǒng)。
目前國際上所有流程企業(yè),以及中國石化、鋼鐵等行業(yè)大多應(yīng)用MES+ERP模式來規(guī)劃和發(fā)展企業(yè)信息系統(tǒng)。
2SIS概念
SIS概念是由我國行業(yè)專家于1997年在研究電廠企業(yè)特點(diǎn)和總結(jié)中國電廠信息化發(fā)展過程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)基礎(chǔ)上提出的。
早在1993年,我國唐山發(fā)電總廠就已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)類似于SIS的供值長(zhǎng)用的廠級(jí)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)視和管理系統(tǒng)。但是由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的限制,以及人們主要視線集中解決DCS應(yīng)用問題,這種需求沒有引起注意。
九十年代中期,中國不少電廠紛紛投入巨資建設(shè)MIS,與國外一樣,由于多種原因,特別是因?yàn)镸IS沒有實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持,也大多成效甚微。
隨著中國電廠機(jī)組(車間)級(jí)自動(dòng)化任務(wù)的基本解決,電廠信息化任務(wù)擺到人們面前,迫切要求回答電廠廠級(jí)信息化的規(guī)劃問題,正是在這種背景下,在中國,SIS概念應(yīng)運(yùn)而生,并形成了一條SIS+MIS的中國電廠信息化道路。
什么叫做SIS呢?當(dāng)時(shí)作者在提出概念后提議并隨后列入電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的:“SIS主要是為火電廠建立全廠生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫平臺(tái),為全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務(wù)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)控和管理的信息系統(tǒng)?!?/p>
3SIS與MES概念比較
SIS和MES概念有個(gè)共同點(diǎn),那就是它們都是企業(yè)三層模型中介于控制層(DCS)和企業(yè)管理層(ERP、MIS)之間的信息系統(tǒng),都是在總結(jié)ERP或MIS割裂控制層信息而失敗的教訓(xùn)基礎(chǔ)上提出的。
SIS和MES的差異在那兒呢?
1)SIS對(duì)象非常明確是指實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程(運(yùn)行),而在規(guī)劃廠級(jí)信息化系統(tǒng)時(shí)將非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程(檢修等)納入MIS中;而MES對(duì)象泛指生產(chǎn)過程,包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程。兩者優(yōu)化對(duì)象的差異如下表
電廠信息
化采用SIS+MIS模式,系統(tǒng)配置清晰,管理方便,易于保證信息系統(tǒng)安全,因?yàn)椋?/p>
a)更好滿足實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)性要求。SIS主要是處理實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)信息,監(jiān)控和管理的時(shí)間性要求相對(duì)較高;而MIS包含大量非實(shí)時(shí)信息,盡管也包括SIS上傳的實(shí)時(shí)信息,但總的來說,實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較低。
隨著實(shí)時(shí)信息的增加、實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程優(yōu)化功能加強(qiáng)和運(yùn)算工作量增加,SIS模式能更好滿足實(shí)時(shí)性要求的優(yōu)點(diǎn)將日益顯現(xiàn)出來。
b)服務(wù)對(duì)象清晰。SIS服務(wù)于各級(jí)運(yùn)行值班人員以及研究和管理生產(chǎn)運(yùn)行過程的相關(guān)管理人員,而MIS主要服務(wù)于設(shè)備檢修,計(jì)劃、經(jīng)營以及行政方面的人員,服務(wù)對(duì)象分工清晰,知識(shí)結(jié)構(gòu)專一,便于管理。MES+ERP模式中,由于MES將運(yùn)行和檢修兩個(gè)專業(yè)知識(shí)和機(jī)構(gòu)混在一個(gè)系統(tǒng)中,給系統(tǒng)配置帶來諸多不便。
c)保障安全方便。SIS和MES直接與機(jī)組(車間)級(jí)控制系統(tǒng)聯(lián)接,因此,它應(yīng)具有比MIS和ERP更高的安全等級(jí)。此外,廠級(jí)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理本身也比非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程管理具有較高的安全等級(jí)。
在SIS+MIS模式中,把安全等級(jí)相對(duì)較低的非實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理納入安全要求相似的MIS中,而SIS中集中配置安全等級(jí)較高的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)控和管理,同時(shí)還減少了它面向服務(wù)的人員,安全等級(jí)配置合理,安全性更容易得到保證。
2)MES主要考慮離線管理,而SIS還考慮在線監(jiān)視和管理,而且根據(jù)電廠獨(dú)有特點(diǎn),在納入機(jī)組優(yōu)化負(fù)荷分配后還將會(huì)出現(xiàn)全廠綜合優(yōu)化控制功能。
目前,我國已經(jīng)有一些電廠采用非直調(diào)方式(中調(diào)把全廠負(fù)荷發(fā)給電廠,電廠按優(yōu)化分配算法把負(fù)荷分配給每臺(tái)機(jī)組),取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益,日益受到電網(wǎng)調(diào)度的支持和電廠的重視。如果SIS中的這一功能真正實(shí)現(xiàn)閉環(huán),那么它的安全等級(jí)將會(huì)提升到與機(jī)組控制級(jí)相同的水平。MES概念中沒有考慮到電廠這一特點(diǎn),MES+ERP模式很難滿足這種要求。
綜上分析,中國電廠信息化的SIS+MIS模式具有一定優(yōu)越性和普遍意義,豐富了國際上電廠和類似于電廠的流程企業(yè)信息化的模式。
4我國SIS發(fā)展現(xiàn)狀
目前,我國電廠信息化建設(shè)已有一批標(biāo)準(zhǔn)可供遵循,包括2004年頒發(fā)的專門用于SIS的標(biāo)準(zhǔn)“火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)技術(shù)規(guī)程”,這為我國健康發(fā)展電廠信息化提供了保證。
關(guān)于SIS項(xiàng)目,根據(jù)SIS研究會(huì)統(tǒng)計(jì),我國十五期間已經(jīng)有近200多個(gè)電廠建設(shè)SIS項(xiàng)目。它們的基本情況如下:
1)SIS網(wǎng)絡(luò)
25%項(xiàng)目SIS和MIS是一個(gè)網(wǎng)絡(luò),中間僅采用防火墻類的邏輯隔離措施;75%項(xiàng)目SIS和MIS網(wǎng)絡(luò)間還采用了網(wǎng)閘類物理隔離措施,而且限制信息只能從SIS向MIS傳送,不允許反向傳送,以確保SIS更高安全等級(jí)。
至于SIS與DCS間的接口更是采取了嚴(yán)格的隔離措施,以確保機(jī)組控制級(jí)的更高安全等級(jí)。
可見中國在發(fā)展電廠信息化時(shí)非常重視信息安全配置的投入。
2)SIS的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫
大約78%由外國公司提供,如美國OSI公司的PI,Instep公司的eDNA等,大約22%由中國公司提供。數(shù)據(jù)庫規(guī)模:由于外國公司介入較晚,目前約80%由中國SIS公司提供,只有20%由外國公司提供,主要是西門子公司和ABB公司等,目前外國公司已開始重視中國電廠優(yōu)化軟件市場(chǎng),紛紛進(jìn)入中國。
3)SIS評(píng)估
由原電力部副部長(zhǎng)陸延昌先生為首的專家小組于2004年和2005年分別對(duì)盤山電廠(2×600MW)和石嘴山電廠(4×300MW)的SIS項(xiàng)目進(jìn)行了評(píng)估,充分肯定了SIS的巨大安全和經(jīng)濟(jì)效益,這個(gè)評(píng)估對(duì)我國電廠信息化向前發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。
根據(jù)預(yù)測(cè),今后五年內(nèi)平均每年至少會(huì)有70-80個(gè)電廠要配置SIS項(xiàng)目,我國電廠信息化已進(jìn)入建設(shè)高潮。