1、SIS系统讲义系统讲义 纪更昭纪更昭 2008-01-18 SIS系统讲义系统讲义 SIS概念知识概念知识 1 SIS网络结构网络结构 2 SIS关键技术关键技术 3 eDNA数据库数据库 4 SIS的应用的应用 5 SIS概念知识概念知识 SIS概念知识概念知识 1 SIS概念知识概念知识 1997年电力规划设计总院向国家电力公司年电力规划设计总院向国家电力公司 上报的文件中正式提出了火电厂厂级监控信上报的文件中正式提出了火电厂厂级监控信 息系统（息系统（Supervisory Information System in Power Plant简称简称SIS）的概）的概 念。念。SIS概念是
2、第一个由我国专家根据计算概念是第一个由我国专家根据计算 机技术发展现状，总结火电厂实时生产过程机技术发展现状，总结火电厂实时生产过程 监控和管理经验，自主提出的火电厂信息化监控和管理经验，自主提出的火电厂信息化 中比较重大的概念。中比较重大的概念。 SIS概念知识概念知识 SIS系统主要是对生产过程实时控制系统系统主要是对生产过程实时控制系统 (DCS、PLC等等)的重要参数进行采集、汇总、的重要参数进行采集、汇总、 存储，并在企业范围内进行信息共享。通过存储，并在企业范围内进行信息共享。通过 SIS系统，我们可以方便、安全地对生产信系统，我们可以方便、安全地对生产信 息进行统一管理、查询、分
3、析，从而提高电息进行统一管理、查询、分析，从而提高电 厂信息化水平、满足管理生产过程的需求，厂信息化水平、满足管理生产过程的需求， SIS网络结构网络结构 SIS网络结构网络结构 2 SIS网络结构网络结构 SIS网络建设的总体原则为：网络建设的总体原则为： 保证生产控制系统的网络能够高效可靠的运行；保证生产控制系统的网络能够高效可靠的运行； 实现生产控制系统能够同实现生产控制系统能够同MIS系统的网络互连和数据系统的网络互连和数据 交换；交换； 生产网络和办公网络具有相应的隔离机制，保证生产生产网络和办公网络具有相应的隔离机制，保证生产 网络能够最大限度的可靠安全的运行；网络能够最大限度的可
4、靠安全的运行； 应具有较高的性价比、利用率；应具有较高的性价比、利用率； 提供最大限度的容错冗余特性提供最大限度的容错冗余特性 实时实时/历史数据库能够长时间、大容量保存数据；历史数据库能够长时间、大容量保存数据； 网络结构具有开放性、可扩展性。网络结构具有开放性、可扩展性。 SIS网络结构网络结构(一期一期) SIS网络结构网络结构 SIS系统与系统与DCS网络网络 SIS与与DCS通过交换机进行通信，中间不设通过交换机进行通信，中间不设 防火墙，防火墙，DCS系统通过专用发送数据的程序系统通过专用发送数据的程序 将现场数据发送至将现场数据发送至SIS系统的接口机。系统的接口机。SIS 系统
5、接口机对数据进行接收并处理。系统接口机对数据进行接收并处理。DCS网网 络构架保持原样，二者通信协议为络构架保持原样，二者通信协议为UDP。 SIS网络结构网络结构 SIS系统与系统与MIS网络网络 SIS以快速以太网为网络构架技术，以快速以太网为网络构架技术，MIS网网络构架网网络构架 技术保持原样，技术保持原样，SIS网与网与MIS网之间主干连接使用光网之间主干连接使用光 纤连接。为了保证纤连接。为了保证SIS运行的安全性、可靠性、稳定运行的安全性、可靠性、稳定 性。在两个网络之间架设防火墙，对性。在两个网络之间架设防火墙，对SIS网，只是打网，只是打 开数据传送的端口，对开数据传送的端口
6、，对MIS网，无任何端口可以访问网，无任何端口可以访问 SIS网。网。 SIS网络结构网络结构 SIS系统与汽机调节系统（系统与汽机调节系统（DEH）网络）网络 图中图中A（粉色）网、（粉色）网、B（绿色）网是（绿色）网是DEH系统工作站与系统工作站与 DPU机柜通讯的冗余网络，机柜通讯的冗余网络，C（蓝色）网用于工作站（蓝色）网用于工作站 之间通讯用。我们将原来的之间通讯用。我们将原来的C网断开并与网断开并与SIS网网DEH 接口机的第二块网卡连接，这种方案不破坏接口机的第二块网卡连接，这种方案不破坏DEH生产生产 控制系统网络，又能满足控制系统网络，又能满足SIS系统的要求。系统的要求。
7、SIS网络结构网络结构(二期二期) SIS网络结构网络结构 SIS网络架构采用局域网标准网络架构采用局域网标准IEEE802.x 和网络和网络/网际通讯协议标准网际通讯协议标准TCP/IP。 SIS网络以交换机为核心，大体上分三层。网络以交换机为核心，大体上分三层。 SIS网络结构网络结构 底层为底层为SIS接口层网络：这层是指接口层网络：这层是指SIS接口机采接口机采 集实时数据的所有电厂生产控制系统和设备。集实时数据的所有电厂生产控制系统和设备。 SIS网络结构网络结构 连接的系统有：连接的系统有： 1. #3单元机组分散控制系统单元机组分散控制系统(I/A Series DCS控制系统控
8、制系统)、 2. #4组单元机组分散控制系统组单元机组分散控制系统(I/A Series DCS控制系统控制系统)、 3. 辅助生产系统控制网（煤、灰、水等系统的控制）、辅助生产系统控制网（煤、灰、水等系统的控制）、 4. 电气网络控制系统（电气网络控制系统（NCS）、）、 5. 烟气脱硫分散控制系统（烟气脱硫分散控制系统（FGD_DCS）、）、 6. 炉管泄漏自动报警系统、炉管泄漏自动报警系统、 7. 汽机振动监测与故障诊断系统（汽机振动监测与故障诊断系统（TDM），）， 8. 备用接口机。备用接口机。 SIS网络结构网络结构 中间层为中间层为SIS功能实现层，也是功能实现层，也是SIS主干
9、网络：主干网络： 两台实时两台实时/历史数据库服务器、两台计算分析站、历史数据库服务器、两台计算分析站、 一台网管服务器分别通过两条千兆双绞线与冗余一台网管服务器分别通过两条千兆双绞线与冗余 配置的两台核心交换机相连；配置的两台核心交换机相连；9台接口机、台接口机、1台台 值长站、值长站、GPS标准时钟接口、标准时钟接口、1 台网络隔离装置台网络隔离装置 采用百兆双绞线与核心交换机相连。采用百兆双绞线与核心交换机相连。 SIS网络结构网络结构 上层为上层为SIS应用层网络：通过网络隔离装置，应用层网络：通过网络隔离装置， 中间层核心交换机与子交换机相连，从而将中间层核心交换机与子交换机相连，从
10、而将 数据送往数据送往MIS WEB服务器，服务器，MIS网各个客网各个客 户端通过子交换机访问户端通过子交换机访问MIS WEB服务器。服务器。 SIS关键技术关键技术 SIS关键技术关键技术 3 SIS关键技术关键技术 RAID 技术技术 RAID:独立磁盘冗余阵列独立磁盘冗余阵列,是英文是英文Redundant Array of Independent Disks的缩写，有的缩写，有 时也简称磁盘阵列（时也简称磁盘阵列（Disk Array），），1987年年 由美国柏克莱大学提出。由美国柏克莱大学提出。 SIS关键技术关键技术 简单的说，简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理是
11、一种把多块独立的硬盘（物理 硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻 辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和 提供数据备份技术。提供数据备份技术。RAID 的应用有多种类型，的应用有多种类型， 目前可以获得业界广泛认同的有目前可以获得业界广泛认同的有4种，种，RAID 0、 RAID 1、RAID 0+1和和RAID 5。 SIS关键技术关键技术 依据不同依据不同RAID类型具有的特点，我们的类型具有的特点，我们的SIS系系 统中统中2台实时台实时/历史数据库服务器、所有接口机历史数据库服务器、所
12、有接口机 均由均由2块硬盘做块硬盘做Raid 1阵列，阵列，MIS WEB服务服务 器由器由6块硬盘（块硬盘（73G）做）做Raid 5阵列。阵列。 SIS关键技术关键技术 RAID 1技术特点：技术特点： RAID 1 - Disk Mirroring 又称镜像又称镜像 SIS关键技术关键技术 SIS关键技术关键技术 RAID 5技术特点：技术特点： SIS关键技术关键技术 集群技术集群技术+磁盘阵列磁盘阵列 SIS关键技术关键技术 集群技术是一组相互独立的计算机，利用高集群技术是一组相互独立的计算机，利用高 速通信网络组成一个单一的计算机系统，并速通信网络组成一个单一的计算机系统，并 以单
13、一系统的模式加以管理。其出发点是提以单一系统的模式加以管理。其出发点是提 供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。 SIS关键技术关键技术 错误接管集群技术错误接管集群技术 是将建立在同一个网络里的两台或多台服务器通过集群技是将建立在同一个网络里的两台或多台服务器通过集群技 术连接起来，集群节点中的每台服务器各自运行不同的应术连接起来，集群节点中的每台服务器各自运行不同的应 用，具有自己的广播地址，对前端用户提供服务，同时每用，具有自己的广播地址，对前端用户提供服务，同时每 台服务器又监测其他服务器的运行状态，为指定服务器提台服务器又监测其他服务器的运行状态，为指定服务
14、器提 供热备份服务。供热备份服务。 SIS关键技术关键技术 服务器A 磁盘阵列（Z盘） 服务器B 心跳连接 去冗余核心交换机 SIS关键技术关键技术 双机与磁盘阵列柜互联结构可以有效的避免由于双机与磁盘阵列柜互联结构可以有效的避免由于 应用程序自身的缺陷导致系统全部停机的情况，应用程序自身的缺陷导致系统全部停机的情况， 同时由于所有的数据全部存贮在外置的磁盘阵列同时由于所有的数据全部存贮在外置的磁盘阵列 柜中，当工作机出现故障时，备份机接替工作机，柜中，当工作机出现故障时，备份机接替工作机， 从磁盘阵列中读取数据，切换时间从磁盘阵列中读取数据，切换时间30秒左右，这秒左右，这 种操作也可以人为
15、手动进行。种操作也可以人为手动进行。 eDNA数据库数据库 eDNA数据库数据库 4 eDNA数据库数据库 eDNA = e ( Enterprise企业 )+ D(Distributed分布式)+ N (Network网络)+ A( Architecture结构) eDNA是一个实时/历史数据库，它能够： 为企业提供实时和历史过程信息, 提供能有效表示过程信息的应用 提供通用的实时信息数据库 eDNA数据库数据库 eDNA的组成：的组成： 各种服务，客户端和应用各种服务，客户端和应用 eDNA数据库数据库工作机制工作机制 eDNA数据库数据库一切从服务目录开始 eDNA 服务目录 安 全服
16、务 eDNA 服务目录 实时实时 服务服务 历史历史 服务服务 配置配置 服务服务 计算计算 服务服务 应用应用 服务服务 报警报警 服务服务 BOSSBOSS 服务服务 权限访问 真实网络 eDNA网络 安全网络 管 理 员 客 户 端 eDNA数据库数据库 各个服务在概念上讲是平等的，但在实际中由于各自所起的作用、各个服务在概念上讲是平等的，但在实际中由于各自所起的作用、 功能不同而实际的位置也不一样。功能不同而实际的位置也不一样。 安全服务是安全服务是eDNA数据库中的数据库中的执法审核部门执法审核部门，eDNA 的安全服务的安全服务 提供了一种控制和管理用户访问权限的手段。它保证了提供
17、了一种控制和管理用户访问权限的手段。它保证了eDNA的规的规 范运行。范运行。 安全服务的存在杜绝了对安全服务的存在杜绝了对eDNA的非法访问。的非法访问。 配置管理服务是配置管理服务是eDNA数据库中的数据库中的每个点的管理部门每个点的管理部门，任何一个点，任何一个点 的管理都必须经过配置管理服务。的管理都必须经过配置管理服务。 eDNA数据库数据库 实时服务是用来收集各种实时服务是用来收集各种实时的数据实时的数据（各种设备产生的数据和手工制造的数据），同时（各种设备产生的数据和手工制造的数据），同时 把数据保存到历史服务中（如果历史服务启动）。把数据保存到历史服务中（如果历史服务启动）。
18、历史服务提供历史服务提供长期的、在线的、实时的长期的、在线的、实时的数据保存与恢复。数据保存与恢复。 报警服务管理着一系列点的报警服务管理着一系列点的报警信息报警信息。 通知服务可以将系统目前的各种状态通过通知服务可以将系统目前的各种状态通过传呼机和电子邮件传呼机和电子邮件的方式通知给关键人物。的方式通知给关键人物。 应用服务像一个简单的应用服务像一个简单的文件服务器文件服务器那样的工作，向那样的工作，向eDNA 应用程序提供二进制的对象应用程序提供二进制的对象 或文件。或文件。 BOSS是一个功能强大的是一个功能强大的管理工具管理工具，管理着，管理着eDNA中的服务，可以方便的实现远程网络中
19、的服务，可以方便的实现远程网络 管理和操作。管理和操作。 服务目录（SVCDIR） 安全服务（SECURITY） 报警服务（ALSERV） 配置管理服务（CMCFG） 历史服务（HISTORY） 实时服务（SSERVER）实时服务（SSERVER） 应用服务（BLOBSERV） 配置管理服务（CMCFG）计算配置管理服务（CMCFG） 计算服务（SSERVER） eDNA数据库数据库各服务之间的相互关系各服务之间的相互关系 eDNA数据库数据库 服务目录（服务目录（SVCDIRSVCDIR） SVCDIRSVCDIR. .EXEEXE SVCDIRSVCDIR. .CFGCFGSVCDIRSV
20、CDIR. .DBDB 是由是由SVCDIR SVCDIR 服务自动创建的，它将添加到服务自动创建的，它将添加到 系统的各项服务的信息保存下来。系统的各项服务的信息保存下来。 Svcdir.db Svcdir.db 将与添加到系统中的每一个将与添加到系统中的每一个 eDNA eDNA 服务相关的重要信息都保存下来，这服务相关的重要信息都保存下来，这 些信息有，服务名，描述，类型，创建日些信息有，服务名，描述，类型，创建日 期等等。期等等。 服务配置文件提供了服务配置文件提供了Service Directory Service Directory 服服 务启动所必须的一些信息。服务配置文件必务启
21、动所必须的一些信息。服务配置文件必 须同服务对应的可执行程序放在同一个目录须同服务对应的可执行程序放在同一个目录 下面。服务配置文件中一条指令单独占据一下面。服务配置文件中一条指令单独占据一 行的位置。指令包括一个关键字，后面紧跟行的位置。指令包括一个关键字，后面紧跟 着的是一个分隔符（空格或是等号），再后着的是一个分隔符（空格或是等号），再后 面是其他的一些参数。面是其他的一些参数。 SIS的应用的应用 SIS的应用的应用 5 SIS的应用的应用 目前，我厂目前，我厂SIS系统的主要应用有：全厂生产流系统的主要应用有：全厂生产流 程监视、全厂生产数据存储、全厂生产数据趋势程监视、全厂生产数据
22、存储、全厂生产数据趋势 查询、机组级及厂级性能计算、机组经济性指标查询、机组级及厂级性能计算、机组经济性指标 分析、过程信息统计和分析、机组优化运行及操分析、过程信息统计和分析、机组优化运行及操 作指导等作指导等 SIS的应用的应用 全厂生产流程监视全厂生产流程监视 包括机组包括机组DCS、全厂辅网控制系统、全厂辅网控制系统、NCS、 脱硫、脱硫、TDM等系统的实时生产数据，其生等系统的实时生产数据，其生 产流程都能通过产流程都能通过SIS在工作站和终端上进行在工作站和终端上进行 监视。监视。 SIS的应用的应用 SIS的应用的应用 全厂生产数据存储 该功能将以高精度采集所有来自外围控制系统该
23、功能将以高精度采集所有来自外围控制系统 的实时数据，并通过很高的数据压缩率将这些的实时数据，并通过很高的数据压缩率将这些 数据保存为历史数据文档。同时在数据保存为历史数据文档。同时在SIS系统中系统中 能对这些数据进行计算和分析，计算和分析的能对这些数据进行计算和分析，计算和分析的 所有结果也将和实时数据一起被保存。所有结果也将和实时数据一起被保存。 SIS的应用的应用 全厂生产数据趋势查询 该功能主要完成厂级和机组级生产实时数据该功能主要完成厂级和机组级生产实时数据 趋势、异常数据、实时数据、考核指标、性趋势、异常数据、实时数据、考核指标、性 能指标、优化数据和统计数据的查询和回放。能指标、
24、优化数据和统计数据的查询和回放。 SIS的应用的应用 机组性能计算包括：机组性能计算包括： 电厂总体性能电厂总体性能 主要包括：机组功率因素、机组负荷率、补主要包括：机组功率因素、机组负荷率、补 给水率、机组效率、厂用电率、标准发电煤给水率、机组效率、厂用电率、标准发电煤 耗率、标准供电煤耗率。耗率、标准供电煤耗率。 SIS的应用的应用 锅炉性能 排烟热损失（排烟热损失（q2）、固体未完全燃烧热损）、固体未完全燃烧热损 失（失（q4）、锅炉散热损失（）、锅炉散热损失（q5）、灰渣物）、灰渣物 理热损失（理热损失（q6）及锅炉效率、过剩空气系）及锅炉效率、过剩空气系 数等。数等。 SIS的应用的
25、应用 SIS的应用的应用 汽机性能 汽机高压缸效率、汽机中压缸效率，汽轮机汽机高压缸效率、汽机中压缸效率，汽轮机 热耗率、汽机抽汽计算（包括流量、压力、热耗率、汽机抽汽计算（包括流量、压力、 焓等）、加热器能量平衡计算，高压缸汽机焓等）、加热器能量平衡计算，高压缸汽机 质量平衡，中压缸汽机质量平衡等。质量平衡，中压缸汽机质量平衡等。 SIS的应用的应用 SIS的应用的应用 机组性能计算还包括：机组性能计算还包括： 凝汽器性能、清洁系数可以按照凝汽器性能、清洁系数可以按照HEI标准计算；标准计算； 给水加热器性能给水加热器性能 ； 空预器性能空预器性能 SIS的应用的应用 厂级性能计算厂级性能计
26、算 厂级经济性指标有：厂级经济性指标有： 全厂运行性能系数、全厂运行成本、全厂平全厂运行性能系数、全厂运行成本、全厂平 均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率、全厂均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率、全厂 供电量、全厂平均厂用电率、全厂发电量，供电量、全厂平均厂用电率、全厂发电量， 全厂燃料量、全厂燃油量、全厂补水量等。全厂燃料量、全厂燃油量、全厂补水量等。 SIS的应用的应用 厂级性能计算方法：厂级性能计算方法： 1) 全厂运行性能系数全厂运行性能系数 机组运行性能系数是指机组最佳运行煤耗率与实际运行煤机组运行性能系数是指机组最佳运行煤耗率与实际运行煤 耗率之比，该数值越接近耗率之比，该数值越接近1
27、，表明机组运行水平越高；全厂，表明机组运行水平越高；全厂 运行性能系数为每台机组运行性能系数与负荷加权平均值。运行性能系数为每台机组运行性能系数与负荷加权平均值。 2) 燃煤成本燃煤成本 3) 全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率 全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率的计算方全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率的计算方 法为各台机组供电煤耗率和发电煤耗率的负荷加权平均值法为各台机组供电煤耗率和发电煤耗率的负荷加权平均值 SIS的应用的应用 机组经济性指标分析机组经济性指标分析 机组经济性指标分析来源于机组耗差分析，机组经济性指标分析来源于机组耗差分析
28、， 分为可控耗差和不可控耗差两部分：分为可控耗差和不可控耗差两部分： SIS的应用的应用 可控耗差有：可控耗差有： 主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热器温度、排烟温度、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热器温度、排烟温度、 烟气含氧量、飞灰含碳量、厂用电率、真空、最终烟气含氧量、飞灰含碳量、厂用电率、真空、最终 给水温度、各加热器端差、小机用汽量、过热器减给水温度、各加热器端差、小机用汽量、过热器减 温水流量、再热器减温水流量；温水流量、再热器减温水流量； SIS的应用的应用 不可控耗差有：不可控耗差有： 再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中 压缸效率、辅汽用汽量、机
29、组补水率、凝结压缸效率、辅汽用汽量、机组补水率、凝结 水过冷度、轴封漏汽量。水过冷度、轴封漏汽量。 SIS的应用的应用 对耗差分析结果，有直观的棒图和饼图形式对耗差分析结果，有直观的棒图和饼图形式 显示。例如，两图的设计界面如下：显示。例如，两图的设计界面如下： a、耗差分析捧图、耗差分析捧图 以耗差分析数据表格和直观的各系统耗差分以耗差分析数据表格和直观的各系统耗差分 布棒图两种形式显示。布棒图两种形式显示。 SIS的应用的应用 上图以棒图的形式列出了影响机组经济性的主要参数的当前数值和目标数上图以棒图的形式列出了影响机组经济性的主要参数的当前数值和目标数 值，包括费用损失等。值，包括费用损失等。 SIS的应用的应用 b机组系统耗差分布饼图机组系统耗差分布饼图 SIS的应用的应用 上图列出了影响机组经济性的各系统主要耗差上图列出了影响机组经济性的各系统主要耗差 的分布图的分布图，并且可以查看每一系统参数的当并且可以查看每一系统参数的当 前数值和目标数值前数值和目标数值，包括费用损失等包括费用损失等。 纪更昭纪更昭 2008-07-18
