SIS系统基础知识手册.doc

SIS系统基础知识手册
培训教材（1）

部门：SIS部
作者：胡杰英

南京朗坤软件有限公司
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修 改 摘 要
编制/修改人
2013-08-27
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1.0版本内容编写
胡杰英

南京朗坤软件有限公司
SIS系统基础知识手册

南京朗坤软件有限公司
目录
第一章 电厂简介 1
1.1 电厂分类 1
1.2 电厂运行管理 1
1.3 生产控制信息化技术 2
1.4 生产控制区子系统 4
1.5 管理信息区子系统 5
1.6 火电厂 5
1.7 风电厂 6
1.8 集团管理 6
第二章 SIS系统简介 6
2.1 功能介绍 6
2.2 系统结构 7
2.3 SIS系统价值 7
2.4 集团生产实时系统 8
2.5 SIS系统发展 8
第三章 SIS功能软件支撑 8
3.1 数据采集系统 8
3.2 数据服务系统 9
3.3 SIS业务平台 10
3.4 数据共享原理 11
第四章 SIS硬件知识 12
4.1 数据采集系统硬件 12
4.2 数据服务系统硬件 14
4.3 业务平台系统硬件 16
4.4 SIS系统通用硬件 16
第五章 SIS网络设计 17
5.1 典型网络结 17
5.2 主要性能指标 18
5.3 关键技术 18
5.4 硬件部署原则 18
5.5 硬件部署计算 18

第一章 电厂简介
1.1 电厂分类
l 火电厂

l 风电厂

l 其他类型电厂
核电厂、水电厂、光伏电厂
1.2 电厂运行管理
l 系统分级
n 一次系统
直接生产、输送、分配和使用电能的设备与系统称为一次系统；
如：锅炉系统、发电机系统、输电系统等；
n 二次系统
对一次设备、系统进行监控、测量、保护、调节的设备与系统称为二次系统；
如：继保系统、调度自动化系统、DCS系统等；
l 安全保障
按照国家相关规定，二次系统网络必须建立系统安全防护体系，以保障电力系统的安全稳定运行，防护工作必须坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则。
n 安全分区
Ø 二次系统分为生产控制大区和管理信息大区；
Ø 生产控制区分为控制区(安全I区)、非控制区（安全II区）；
Ø 管理信息区分为生产管理区（安全III区）、管理信息区（安全IIII区）；
Ø 管理信息区可更具具体情况划分安全区；
Ø 在总体安全情况下，可以简化安全分区，但各分区应避免通过广域网形成不同安全区的纵向交叉连接；
n 分区隔离
Ø I、II区之间采用有访问控制的设备隔离（如防火墙）；
Ø 生产控制区、与管理信息区区之间必须采用单向安全隔离装置进行隔离；
n 电厂系统结构统图
电厂系统图
1.3 生产控制信息化技术
l 数据采集技术
n 硬件支持
传感器、智能电表、电路、网络、计算机等终端设备。
n 软件支持
采集软件、数据处理软件
l 远程监控技术
n 硬件支持
智能终端设备、网络、计算机
n 软件支持
远程控制系统
l 系统结构图

控制系统原理图
l 控制基本元素
n 测点
每个传感设备或智能电表或智能开关都是一个监测点，控制系统通过对这些监测点的状态采集与远程控制，来达到监控的目的，测点是控制系统管理的基本元素。
n 模拟量
像温度传感器、压力传感器等这类能够连续变化的测点采集到的数据为模拟量。
n 开关量
监测刀闸的开合与设备的启停等监测设备非连续变化的测点所采集到的数据为开关量。
1.4 生产控制区子系统
l 分散控制系统（DCS）
DCS可以综合控制电厂一次系统主要设备的运行，主要生产厂商有ABB、西门子、艾默生(OVATION)、FOXBORO、日立等。
l 数据采集与监控系统（SCADA）
数据采集与监控系统，以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，侧重逻辑控制，DCS侧重过程控制，SCADA系统主要应用在风电厂。
l 汽机振动监测和故障诊断系统（TDM）
TDM系统能够反映机组运行状态中的转子振动情况,捕获震动故障信息，预告振动故障的存在与发展，有助于避免灾难事故的发生，具明显的经济和社会效益。
l 辅助车间网络控制系统
辅网控制系统主要包括输煤控制系统、除灰渣控制系统、化学水、凝结水、工业水控制系统等，实现对这些系统的集中监控。
l 烟气脱硫控制系统（FGD_DCS）
脱硫系统的作用是减少排烟对环境的污染。
l 电气网络控制系统（NCS）
NCS系统是对高压升压站以及高压出现系统与电网连接部分的监测、信号和控制的系统，通常也包括防误闭锁系统；能够控制刀闸和开关机其他信号报警。
l 厂用电气监控管理系统（ECMS）
ECMS系统实现对厂用电源部分的监控以及对其他厂用电部分的监测管理。
l 调度远程终端控制系统(调度RTU)
调度RTU能够获得电网的调度数据，运行人员更具调度数据通过电厂AGC（自动发电量控制）功能完成调度指标。
l 风功率预测系统
风功率预测系统根据风电厂气象信息利用物理模拟计算和科学统计方法，对风电厂的风力进行短期预报，从而预测出风电场的功率，从而也可以实现电力调度部门对风电调度的要求，只有风厂才会用此系统。
l 电能量管理平台
一般应用在风电厂，用于更具调度数据调整电厂发电量，实现输配电网络的电能量数据自动采集、远传和存储、预处理、统计分析及负荷控制的综合电能量管理平台。
l 电量采集系统
对电厂中的电表数据的采集汇总。
1.5 管理信息区子系统
l 厂级实时监控信息系统（SIS）
SIS通过收集电厂生产过程中所产生的大量数据，并通过对数据分析得出有价值的结论来指导生产运行，实现全场管控一体化，提高全厂效益。
l 电厂管理信息系统（MIS）
MIS支持电厂的生产经营和决策分析的，主要功能包括经营管理、资产管理、生产管理、行政管理和系统维护等。
1.6 火电厂

火电厂典型系统图
1.7 风电厂

风电厂典型系统图
1.8 集团管理
集团生产实时系统
第二章 SIS系统简介
2.1 功能介绍
l 采集生产系统产生的实时数据
SIS系统可以对生产控制区各个系统的运行数据进行采集。
l 统一管理存储生产历史数据
生产数据采集后可以保存几十年，以供查询分析。
l 生产过程实时监视
在非生产区提供生产运行实时监视。
l 分析统计实时、历史数据，挖掘生产规律
深度挖掘数据，获取有价值信息，直到决策与生产。
l 对外提供实时、历史数据访问接口
对外提供全厂生产实时、历史数据的访问。
2.2 系统结构

SIS系统结构图
2.3 SIS系统价值
l 解决数据孤岛问题
电厂由于各个控制系统处于相对独立的状态，运行数据未能实现全厂范围的有效共享，缺少全厂统一的数据分析工具，因而不能提供有效的成本核算和决策支持，SIS系统在电厂各个系统间架起一座桥梁，解决了数据共享难题。
l 方便生产管理
通过SIS实时监视功能，领导可以在办公区域实现对生产系统运行实时监视。
l 辅助决策
通过对实时、历史数据的分析，指导领导正确决策。
l 指导生产、提高效益
对生产数据的分析结果能够反向指导优化生产运行，提高全厂效益。
l 管控一体化
为管控一体化提供基础，实现电厂管理闭环。
2.4 集团生产实时系统

2.5 SIS系统发展
l 高速发展期
l 市场成熟期
第三章 SIS功能软件支撑
3.1 数据采集系统
l 系统介绍
数据采集系统是SIS中最基础的一个模块，为整个系统的运行提供数据支撑。
l 产品介绍
LiDataMaster（朗坤数据采集系统）
l 系统结构

数据采集系统图
3.2 数据服务系统
l 系统介绍：
数据服务系统是整个SIS系统核心部分，接收数据采集系统数据实时，并对历史数据进行压缩处理，存储到存储系统中，同时对外提供实时与历史数据查询服务。
l 产品介绍
LiRTDB(朗坤实时数据库)由朗坤SIS自主研发，性能稳定，压缩算法先进，拥有多项国家发明专利。
l 系统结构

数据服务系统图
3.3 SIS业务平台
l 系统介绍：
SIS业务平台能够承载业务模块，并对外提供业务模块的访问。
l 产品介绍
XXXX(业务平台的名字)由朗坤SIS自主研发，采用最先进的电厂建模技术，能够准确分析电厂运行状况，给出及时有效的决策支持，主要业务模块包括性能计算与优化、吹灰优化、故障诊断、设备管理、指标考核、实时监视等。
l 系统结构

3.4 数据共享原理
l 数据管理基本单元
测点是SIS系统中数据管理的基本单元，一个测点代表控制系统中的一个传感器或电表监测点，每个测点有以下基本属性：
n 测点名
每个测点都有一个名称，如：TMP_OUT2方便数据库统一管理，名称是SIS各个模块之间数据沟通的桥梁。
n 测点描述
测点描述主要功能是描述该测点所表示的意义，如xxx温度，没有描述的测点是没有价值的。
n 测点类型
测点类型分为开关量和模拟量两种。
n 测点值
测点值表示该测点的测量值。
n 单位
单位表示测量值的度量单位，如%。
n 时间戳
时间戳表示该测点的值的采集时间，精度为毫秒级。
n 值状态
值状态表示该测点值是否可靠。
l 数据流共享原理
n 控制系统点名与SIS测点名映射
控制系统点名一般和SIS点名不同，在数据采集时需要做好测点对应关系，否则将导致数据错乱。
n 业务模块通过点名从数据库获取测点值
应用程序通过查找测点描述得到自己想要测点的测点名，根据测点名可以获取该测点的实时与历史数据。
l 数据流系统图
SIS系统数据流图
第四章 SIS硬件知识
4.1 数据采集系统硬件
数据采集系统主要硬件需求包括工控机与单向隔离装置，工控机部署在生产控制系统中用于采集生产实时数据，单向隔离装置用于隔离生产网络与数据管理网络。
l 工控机（接口机）

n 功能说明
用于部署数据采集程序，与生产控制系统连接，操作系统一般为WINDOWS Server 2003 或是 Windows XP 。
n 性能说明
1、 近乎全封闭，防尘效果好
2、 防电磁干扰、机身坚固
3、 电源稳压功能强
4、 故障恢复、防振
l 单向隔离装置（网闸）

n 作用
隔离安全II区与安全III区网络，保证生产区的信息与生产安全，数据只能从II向III区单项传输，反向不通。
n 说明
详情请查看相应的网闸说明书
4.2 数据服务系统硬件
在数据服务系统中，主要硬件为由机架式服务器与存储设备组成的故障转移群集或容错服务器，群集与容错服务器用于运行实时数据库，存储设备用于存储实时数据库运行过程中收集的大量历史数据。
l 机架式服务器

n 作用说明
机架式服务器根据高度不同可以分为1U、2U…7U（1U=4.445厘米）等类型，一般高度越高性能与配置越高，可扩展性越好，操作系统一般选择为Windows 2008 64位。
n 性能说明
服务器一般配置较高，一般用于承载对硬件要求较高的大型软件系统，如实时数据库。
l 存储设备
n 功能说明
存储设备，专为存储大量数据而设计的存储设备，根据型号不同能够挂在的硬盘个数也不同，容量在T级以上，具有组建RAID（磁盘冗余阵列）的功能，根据提供结构不同可以组建不同类型的SAN（存储区域网络）。
n 性能说明
1、根据所选购的产品不同其读写性能也不同而不同，一般磁盘采用SCSI或FC接口，转速均在10000RPM以上，读写速度在1000Mb/S以上。
2、读写性能还与RAID方式有着很大的关系，SIS系统中一般选择RAID5方式使用磁盘，以达到最高的性价比。
l 故障转移群集
n 功能说明
故障转移群集是一组独立的计算机，这些计算机相互协作以提高应用程序和服务的可用性。将若干台服务器组成一个故障转移群集，这些服务器会协同工作以提供一个高可用性的应用程序或服务环境。群集内的一台服务器被称为一个节点（Node），节点之间通过网络硬件和软件连接在一起对用户提供服务。如果其中一个群集节点出现故障，另一个节点就会开始提供服务（该过程称为故障转移Failover），从而使用户遭遇服务中断的次数降至最低。
n 组成说明
一般群集中有两台服务器，1个存储设备组成，两台服务器共用一个存储设备，同一时间只有一台服务器对存储设备具有使用权，拥有很高的容错性能。
l 容错服务器
n 功能说明
容错服务器通过提升硬件结构来提高服务器的可靠性，可靠性高达六个九，他采用双硬件系统结构，两套硬件系统受一套时钟锁步系统控制，可以进行故障设备的热更换，价格昂贵。
n 性能说明
1、 硬盘性能至少在RAID1以上。
2、 容错性能最高
4.3 业务平台系统硬件
业务平台系统主要的硬件需求为数据库服务器，用于运行平台业务软件。
l 应用服务器
业务平台所需要的服务器性能相对较低，1U的架势服务器即能满足需求。
4.4 SIS系统通用硬件
通用硬件主要包括负责连接SIS中各个子系统的交换机，负责隔离SIS、MIS网络的防火墙，以及机柜、显示器、KVM等设备承载辅助设备。
l 交换机

n 功能介绍
交换机按照工作网络层次，主要分为二层交换机(链路层)和三层交换机（网络层），三层交换机比二层交换机添加了路由功能，可以实现不同网段之间的数据转发。
按照交换机工作的接入层次，可以分为接入层交换机直接与用户终端连接，分布层交换机（汇聚层交换机），实现交换机之间互联，核心交换机一般位于网络的骨干部分，负责告诉数据转发，一般核心交换机也是三层交换机。
n 性能指标
主要性能指标有转发速度、接口数量等
l 防火墙
防火墙是一种位于内网和外网之间的网络安全系统。
l 机柜
机柜用于用来存放计算机和相关控制设备的物件，可以提供对存放设备的保护，屏蔽电磁干扰，有序、整齐地排列设备，方便以后维护设
l 多电脑切换器（KVM）
是网络中的管理设备，它是Keyboard（键盘）、Video（显示器）和Mouse（鼠标）三个单词的第一个字母，能够实现用一套键盘、显示器、鼠标来控制多台设备。
主要指标为最多能够控制的设备数量。
l 不间断电源（UPS）
用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
第五章 SIS网络设计
5.1 典型网络结
主要性能指标
l 系统容错性能
l 系统安全指标
5.2 关键技术
5.3 硬件部署原则
5.4 硬件部署计算

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