一．项目概况
青岛发电厂PI实时生产信息系统采用Server/Client分布式结构，即在厂信息中心设置一台PI实时数据库服务器，该服务器负责集成所有装置控制系统的生产数据，接口机分布在各装置控制室现场，厂长、总工、科室和车间管理人员通过PI实时数据库来了解现场装置的生产情况，在与局域网相连的每个用户的PC机上安装PI客户端软件来浏览PI服务器中的生产数据。在管理层每个办公室的电脑上看到的生产数据与DCS系统保持同步，几乎没有时间上的延时。青岛发电厂PI实时数据库平台建立后，基于该平台开发了发电厂实时信息分析与运行优化系统(SIS),其系统结构见图1
图1 系统结构示意图
二．PI实时数据库系统的主要技术特点
青岛发电厂目前配有RS6000/F80和RS6000/F50两台服务器，这两台服务器构成双机Cluster结构，它们除了各自有一个本地硬盘外还共享一个磁盘阵列，硬盘容量是90G，RS6000/F80的内存容量是1024M，RS6000/F50内存容量是256M。操作系统采用IBM AIX，双机软件采用IBM HACMP。RS6000/F80和RS6000/F50的操作系统分别安装在各自本地硬盘上。PI 实时数据库和Sybase关系数据库系统文件安装在共享磁盘柜阵列上，在正常情况下PI 实时数据库和Sybase关系数据库运行在IBM RS6000/F80服务器上，RS6000/F50做备用机。当RS6000/F80服务器发生故障时，或做系统维护时，在它上面运行的软件系统可以通过HACMP双机软件自动切换到RS6000/F50服务器上运行，起到互为热备的作用。虽然有两台RS6000服务器，但是PI实时数据库系统只需安装一次，就能在这两台服务器之间切换运行。青岛发电厂主干网是千兆以太网，PI实时数据库服务器直接连在干网上，满足了大数据量实时传输的要求。青岛发电厂局域网已实现与上级公司济南总部及兄弟发电厂的网络连接，现在公司总部在济南可以随时浏览青岛发电厂的实时和历史生产数据。兄弟发电厂之间在获得授权的情况下也能互相调阅生产数据。目前，青岛发电厂PI实时数据库集成了1#，2#发电机组的生产数据，关口表的电量数据以及状态监测的数据。PI实时数据库已开设了容量为10G的数据间。数据测点名(Tag)有9000点。
三．PI通讯接口技术特点
1．PI系统与Westhouse WDPF控制系统的接口
图2 PI与Westhouse WDPF控制系统的接口
为了生产安全起见，我们没有把WDPF工程师站做PI接口机直接连接到管理网，而是在DCS控制室现场设置普通的PC机做PI接口机。青岛发电厂有两套发电机组，分别由两套独立的WDPF控制系统来控制，因此我们放置了两台PC机做PI接口机，分别对应于两套WDPF控制系统。接口机插有两块网卡，其中一块网卡与一个小HUB相连，WDPF工程师站也连在该小HUB上，它们构成了一个小局域网，PI接口机另一块网卡与工厂的管理网相连。WDPF工程师站上有个数据发送程序，它作为一个后台任务不间断地运行在WDPF工程师站上，发送哪些测点数据是由一个配置文件INDEX.DAT来决定的，INDEX.DAT是个文本文件，存放的是要发送数据的测点名。数据发送程序启动后，首先将测点配置文件读入内存，对模拟量测点和开关量测点进行分组，然后根据测点名从WDPF控制网上读取实时数据，将所获得的每组测点实时数据进行打包，以UDP/IP数据包的形式广播到HUB上。模拟量测点数据包发送完后，接着发送开关量测点数据包，所有数据包在一秒内发送完毕。发送数据包的过程是循环进行的，时间间隔是1秒钟，最快的数据发送速度是8000点/秒。
太极计算机股份有限公司开发PI接口软件，该接口软件运行在PC接口机上。PI接口软件采用Microsoft Visual C++6.0，OSI PI-API开发。
图3 PI-WDPF通讯接口工作流程图
这个接口程序有以下特点
（1）自主开发。接口程序完全自行开发，性能和稳定性可以与OSI公司的标准接口相媲美，且成本要低很多。
（2）有很高的安全性。由于在PI接口机中采用了两块网卡，将控制网和管理网完全隔离开来了，控制系统的安全得到了保障。WDPF工程师站发送的大量数据包也只局限在小局域网，管理网不会受到广播风暴的影响。
（3）有容错性。该PI接口软件具有BUFFER缓存和容错功能，即当PI服务器或网络发生故障时，接口程序继续运行，采集到的数据保存在本地硬盘中，当PI服务器或网络故障消除后，接口程序能自动把硬盘中的数据补回到PI服务器中。
（4）数据刷新速度快，传输容量大。最快可达8000点/秒。
2．PI系统与关口表子系统的接口
该接口程序定时把关口表子系统中的各输变电线路电表的读数取出，送入PI系统中。我们设置一台PC机做PI接口机，在该机上安装SYBASE OPEN CLIENT软件，再安装PI-API及太极计算机股份有限公司编制的接口软件。PI接口软件通过ODBC的方式定时访问Sybase数据库中特定的数据表，用SQL查询语句将指定时刻的数据读出，再通过PI-API将数据送往PI服务器。用户可以指定数据传输速率。如果某一段时间的数据因某种原因未送到PI服务器中，那么我们还可以手工设定起始时间和结束时间，把某一段时间内的关口表数据从SYBASE补送到PI服务器中。
图4 PI-Sybase通讯接口连接示意图
3．PI系统与状态监测子系统的接口
该PI接口程序要把Entek系统中对机组进行分析后的结果实时传送到PI系统中。我们把Entek系统服务器做PI接口机，PI接口程序和PI-API软件直接安装在Entek系统服务器上。Entek系统有一个数据输出模块（EXPORT），我们对需将数据传送到PI系统中的测点进行配置，那么该数据输出模块会定时把数据输出到EXPORT.EXP文件中,PI接口程序定时从EXPORT.EXP文件中读取数据并传送到PI服务器中。EXPORT.EXP文件中的数据会不断地被刷新，PI接口程序同时也会把EXPORT.EXP文件中刷新了的数据传送到PI服务器。
图5 PI-Entek通讯接口连接示意图
图6 Entek数据输出格式
四．基于PI实时数据库系统的应用开发
青岛发电厂PI实时数据库平台建立后，基于该平台开发了发电厂实时信息分析与运行优化系统（SIS），该厂其它一些管理子系统也与PI系统实现了数据连接，PI与各应用模块之间的数据流关系见图7：
图7 PI与个应用模块之间的数据流
基于PI实时数据库技术而开发的SIS系统的主要功能如下：
1.主要技术经济指标的计算
机组总体参数：实发功率、净功率、厂用电功率、供电煤耗率、发电煤耗率、厂用电率等。
锅炉方面：锅炉效率、排烟热损失、机械不完全燃烧热损失和散热损失等。
