随着电力体制改革的深人开展，厂网分开、竞价上网己经成为必然的发展趋势。这就要求各电厂必须重视整合企业现有的软硬件资源，在整个电厂范围内实现信息共享，做到管控一体化。而目前电厂中的分布式控制系统DCS（Distributed Control System）等往往将数据分散在不同的计算机或控制系统上，不甘色统一地存储和使用。这使得各个控制系统成为互不连通的信息孤岛，难以综合分析数据，甚至导致简单的问题仅仅由于无法集中足够的数据而无法解先 另外，在信息系统方面己有许多研究。目前国内许多电厂都建立了管理信息系统MIS（Management Information System）。但是，由于没有很好地解决控制信息与管理信息的集成，导致管理与控制分乳使管理水平难以提升到一个更高的层次，管理效益难见成效。因此，电厂厂级监控信息系统SIS（Supewisory System）得到了迅猛发展。
SIS系统是实行生产过程综合优化服务的实时管理和监控的系统，它向下融合全厂所有DCS系统、可编程逻辑控制PLC（Programmable Logic Control）系统以及其他计算机过程控制系统PCS（Process control System），向上与MIS系统有机组合形成完整的全厂信息系统。可以说SIS系统是连接全厂过程控制系统与管理系统的桥梁。而实时数据库是电厂SIS体系结构的基础，目前电厂较常用的是美国OSI soft软件公司开发的电厂信息PI（Plant Information）实时数据库系统。Pl用于电厂数据的自动采集、存储和监视。作为大型实时数据库和历史数据库，PI可在线存储每个工艺过程点的多年数据。它提供了清晰、的操作情况画面，用户既可测览电厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说PI完全符合SIS系统数据库要求容量大、可靠性高和响应速度快的要求。本文详细阐述了PI系统各个模块的功能，并讨论了Pl数据库在电厂SIS系统中的应用。
二、PI系统结构
PI系统可以实现C/S和B/S的结构配置，它所使用的智能结构可在多种系统配置下运行。PI服务器软件提供现场实时数据的采集和存储，PI客户端软件让使用人员zui大限度地处理手中的生产信息。
在电厂和集团公司内可安装、运行多台PI服务器，其容量配置灵活，从数千点的小系统到几十万点的大系统不等。每台PI服务器都可同时与一个或多个现场控制系统连接，并可读尸写儿乎任何实时设备或数据库。PI可以被用来在多个不同厂商的产品之间传送数据信息。这种灵活、功能强大的结构为实时信息系统结构设计的优化提供了极大的自由度。
只要安装PT服务器软件的机器性能以及网络性能允许，PT支持的用户数没有限制。在PI上使用的大多数应用程序都是PT系统客户端的软件产品，这些应用程序所需的系统资源比终端对话或X-Windows登录到中心主机所需的系统资源还少。PT客户端所使用的网络带宽比终端或X-Windows使用的带宽还少。
三、PI系统主要功能模块
PI系统由一系列厂级监控和分析软件模块组成，主要包括服务器、客户端和接口三大类软件。服务器软件用于现场生产数据的采集和存储，客户端软件提供对实时/历史数据的二次应用，接口软件实现现场不同控制系统和PI系统的连接。
3.l PI服务器软件模块
PI-UDS是PI系统的基本内核，作为基于Win-dows客户端应用的数据服务器，工厂使用者可使用各种客户端应用软件连接到PI-UDS，以观察那些存储在PI归档数据库或外部存储系统中的数据[5]。PI-UDS主要由下面几个部分组成。
3.1.1 核心子系统
核心子系统主要包括6个部分。
a.基本库子系统。在PI系统中为每个要采集的过程值定义了点（Point），每个点有约50个属性，这些属性定义了该点数据如何采集和存储。基本库子系统就负责维护这些存储在点数据库中的属性。
b.快照子系统。在PI系统中，每个点的当前值被称作快照，快照子系统负责判断快照是应该被送到归档子系统中还是被新的快照所取代。
c.归档子系统。存储每个点的多时间标记测量值，如开关量、压力、流量、温度、设定值等。
d.消息子系统。在日志文件中记录PI-UDS的状态及错误消息。
e.SQL子系统。负责处理SQL的声明，如果安装了COM连接器，SQL子系统还可以从外部数据源取得数据。
f.COM连接转向器。当PI数据库和外部数据源发生相互作用时充当中间媒介。
3.1.2 PI网络管理器
PI网络管理器提供驻留在PI主结点上的各个PI-TinS子系统之间的连接，也管理PI系统与客户端应用之间的连接。
3.1.3 PI服务器应用模块
PI服务器包括3个应用模块。
a.执行计算模块。允许用户不必用语言实施复杂的计算功能。该模块可允许用户生成计算公式，使用简单的代数算式，并将之存人库中多次使用。状态方程包的计算结果可以象PI系统任意一个工位号一样存人数据档案。状态方程包可以直接与用C或Fortran语言写成的外部功能连接。大多数PI系统都有状态方程包。
b.批处理模块。以一个批量前后关系存储和读取PI系统的数据，而不是单纯以时间轴为依据。批量记录建立时，包括一些批量信息，如批量记录数、批量标识、产品标识和单元名称等，查询功能将允许用户对感兴趣的批量进行查询。
c.报警服务模块。可对PI系统中任何一个工位号进行报警条件设置，如高限报警、低限报警、偏差报警或数值大小变化率（ROC）报警。这些报警可送到PI系统中的事件档案中，用户可以筛选和查看报警条件。
3.1.4 配置和管理模块
配置和管理模块用来配置数据库中的点，监控数据的流量，管理数据的归档，设置安全属性等。
3.2 PI客户端软件模块
客户端软件模块是基于Windows操作系统下开发的一系列客户工具软件，用户可以很方便地以不同格式从PT数据库里读取数据。这些工具使不同的用户在相同数据库里看到各自关心的信息。每个人都有各自的画面、报告和分析功能，以满足不同需要，下面介绍的是一些主要的客户端软件。
a.PI-PB软件。PR是PI系统中两个主要的用户界面软件之一，它是一个图形用户界面接口，用户可建立各类画面，包括:趋势图、图素、值、棒图和其他动态图形，它支持ODBC，ActiveX，VBA等技术。PR的目的是让电厂的每个人员在自己的桌面以一本书的方式建立起自己的生产运行和管理画面。
b.PI-DataLink软件。它是PI系统中第二个主要的用户界面软件，通过在Excel或Lotus l-2-3中嵌人菜单实现和PI系统之间的数据交换。用户可以方便、快捷地用PI系统的实时和历史数据填充电子表格，而不需要复杂的＂导人＂功能。PI一Datalink应用广泛，用户可以用它和Excel结合做数据分析和生成报表。
C.PI-API应用程序接口。API是一组可以被C，Visual Basic等语言调用的库函数，通过它可以读写PI-UDS中的数据。API给用户提供了一个自己编程访问PT系统信息的途径，在PR和Datalink中都可以应用它访问PT数据库。
d.PT-ActiVe View是一个Web客户端的应用，它允许用户将PB中生成的画面在通用的测览器中进行发布。
e.PI-ODBC客户端。通过它，PI数据库可以和其他支持ODBC的数据库进行互访，用户可以很方便地访问外部数据库。
f.PI批处理客户端。允许依据批量的相应关系查看PI中的数据。
g.PI-SQC软件属于PB中的一个应用它从PI数据库或其他ODBC的数据库中取得数据并进行统计计算，然后将结果显示在PI-SQC图表中。
3.3 PI接口软件
OSIsoft软件公司作为独立的第三方软件供应商，目前可以提供多达300多种和不同控制系统的厂家不同时期产品的标准接口。此外，PI系统还提供支持工业标准的数据通信接口，如OPC，Modbus等。
PI系统的接口一般都通过PI-API节点机实现，节点机的主要工作是作为一个数据源的扫描节与节点机之间因软/硬件升级等原因引起离线时，PI服务器恢复正常运行后，再把缓存队列中数据传节点机可通过启动PI服务器的通信进行自身配置，节省PI服务器的大量工作。
四、PI系统设计原理和数据流程
4.1 设计原理
a.为操作或生产获取所有相关数据。
b.长期在线数据存储。
c.以数据原型存储。
d.数据源*。
4.2 数据流程
PI系统的数据流程如图1所示
a.来自现场DCS等数据源的数据首先被送往PI节点的接口程序进行例外测试，当数据变化程度超出各节点预先庙宇好的例外偏差时，该数据被进一步传送，否则丢弃该数据。
b.通过例外测试的数据被送到快照子系统，成为新的快照值，先前的快照值将通过“螺旋门”压缩规范决定是进一步传送还是丢弃。
c.数据从快照子系统出来后进入事件队列，事件队列中的数据将被送往归档缓冲区。当归档不可用时，队列满后可将数据转入磁盘文件，等归档可用后再转入归档数据库。
d.数据进入归档缓冲区后，系统每隔一段时间将缓冲区中的数据存入归档数据库。至此完成数据的流程。
五、PI数据库在SIS系统中的应用
SIS系统以分散控制系统为基础，建立在开放性数据库上，以安全经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有效的数学模型，实现整个电厂范围内信息共享，厂级生产过程的袒信息监控和调度，为电厂管理层的决策提供真实可靠的实时运行数据。同时，通过比较和分析，能提出科学的、合理的决策方案使企业管理层的经营决策更具科学性。
电厂SIS系统包括实时监控、厂级负荷分配、实时性能计算、运行分析优化指导、主辅机状态检测、设备寿命计算和状态分析、系统故障诊断和其他优化软件等模块，它们的应用是建立在分布式实时数据库PI平台之上，应用数据来自生产现场DCS，PLC和其他工程控制系统的PCS。PI实时数据库通过各种数据采集接口以和可靠的手段从现场收集大量的实时生产数据，并保存起来同时其又可以通过通用接口从管理系统中获得管理数据以指导生产管理。另一方面，SIS系统提供开放的接口为MIS系统提供实时/历史数据和SIS系统计算/分析后的数据，为管理层的决策提供支持。该系统如图2所示。从图2可以看出，PI实时数据库是整个SIS系统的核心，负责给各个模块提供数据支持，同时连接其他控制系统[6]。
下面介绍PI在SIS系统中的具体应用。
a.PI从现场的DCS等数据源中取出数据，存放在快照子系统和归档子系统中。PI提供三种取数据的方式:通过PI提供的标准定制接口连接DCS系统；通过PI提供的统一开放接口如OPC，MODBUS/+等连接PLC系统；对于没有提供标准开放接口的系统（非标准接口），可以用PI数据库提供的应用开发编程工具API或SDK编程，再由接口计算机传送连接。
b.为SIS系统中各个软件模块提供数据，各个模块通过PI-API接口从PI数据库中取出数据进行各种性能计算及分析，并将运算后的数据保存回PI数据库中供日后调用。
c.通过Process Book以组态的方式为全厂工作人员提供模拟图、曲线趋势图、参数图等多种图形界面，并实时刷新数据，方便工作人员对自己所需的数据进行查询和分析。
d.通过ExCel和Datalink为生产过程中的各种主要数据参数生成数据报表，向各职能部门提供所需的各种信息，提供查询和打印的功能。用Excel和Datalink做数据报表可采用两种方式。对于格式固定的简单报表，可以直接在Excel中进行报表的设置，然后通过Datalink内嵌在Excel中的PI菜单迸行数据的存取。这种方式比较简便，不需编程就可以实现报表的制作，但要求客户对Datalink有所了解。对于格式灵活的报表，由于报表格式不固定，所以不能直接在Excel中设置，这就需要用Excel中的VBA编程实现，通过VBA的编程，可以根据需要在Excel中的表格填人所需数据，并灵活变换行列的设置。为了在VBA中取得PI数据库中的数据，需要用到PI-API接口函数，同时用到Datalink自带的函数（这些函数和Datalink内嵌在Excel中的PI菜单中的菜单项一一对应，即用这些函数可以实现Datalink的所有功能）。这种制作报表的方式对开发方要求颇高，但减轻了客户的压力，客户可以不必了解Datalink就可以进行报表操作。
e.通过ActiveView将PB生成的各种界面以Web方式发布，便于查询。
正为了和MIS系统及其他系统中的关系数据库进行数据交互，PI利用ODBC客户端和关系数据库进行连接，并用SOL语句对关系数据库中的数据进行存取。
六、结 语
PI实时数据库在SlS系统中的应用，使得电力企业高层管理人士可以在zui短的时间里获取企业生产状况的*手资料，从而为企业的定价策略提供科学的决策依据。利用PI提供的历史数据，企业管理者能够审视企业发展过程中的不足之处，从而为企业的发展指明正确方向。在结合自身技术改造的前提下，SIS系统和MIS系统的有机结合能够发掘企业生产潜力，降低生产成本，提高经济效益，使得企业在激烈的市场竞争中立于不败之地，并不断的发展壮大。
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