1 引言
sis系统(火电厂厂级监控信息系统)是为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统。sis系统的定义强调:第一，sis系统是全厂生产管理系统;第二，生产管理的实时性，它要求sis系统能够利用dcs提供的原始数据，完成进行生产管理所需的实时运算，并向mis系统提供必要的实时管理数据。
在现代大型电力生产企业的信息化过程中，sis是dcs系统与mis系统之间的一座信息桥梁，把单元生产信息与企业经营管理信息有机的结合起来，以进一步降低电厂的运行成本，提高企业的整体效益。
sis系统核心是一套强大的实时数据库，可实时采集dcs等控制系统得数据，其采用的非传统数据库模式可长时间保存数据，轻松达到超过3年的存储设计并利用灵活的简单的查询方式实现快速查询。
2 sis系统分层结构
从网络系统集成和设计角度看，整个sis可分为网络数据采集层、网络传输层、数据中心、应用层等。
数据采集层主要包括与各个控制系统、智能设备等的接口子系统。
网络传输层主要包括各种网络传输线缆、交换机、集线器等。
数据中心主要包括数据库服务器、应用服务器和网络存储设备等。
应用层主要包括各种应用功能站，如性能计算站、客户端等。
sis分层结构如图1所示。
图1 sis分层结构
3 pi实时数据库
3.1 实时数据库
实时数据库是数据库技术中的一个较新的分支，用于支持重要采集和局部处理要求时限性很强的数据处理。在实时数据库系统中，事务处理的正确性不仅依赖于逻辑结果的正确性，而且依赖逻辑结果产生的时间是否满足相应得时间约束。
实时数据库向下将负责集成各个不同控制系统的实时数据，并且提供长期保存这些历史数据的功能;向上提供开放的实时数据和历史数据服务，为电厂的erp系统所用。这个实时数据库又是二次应用的开发平台，将支持电厂的厂级监控信息系统sis开发出诸如生产过程监控，厂级及机组级性能计算，经济指标分析及诊断，优化运行操作指导，设备寿命管理，主机和辅机故障诊断等功能。
3.2 pi实时数据库
pi实时数据库是由美国osisoft公司开发，具有分布式的数据采集，c/s结构，可在多种环境下运行，高效的数据存储方式，具有丰富的客户端数据处理和分析工具，可扩展的数据协同应用，并且提供odbc/jdbc/ole db接口以及工业标准规范opc和dde，提供图形化的应用开发界面，支持web访问方案，提供报表开发工具等优异特性，所以成为企业底层控制网络和上层管理信息系统网络连接的最佳选择。
pi实时数据库是一个模块化软件系统，主要分为客户端模块和服务器端模块。
pi服务器作为一个pi home节点安装在网络上。pi服务器包括以下内部相连的模块，其中一些可选择性的运行，如图2所示:
图2 pi服务器架构
3.3 pi服务器主要子系统
(1) core subsystems(核心子系统)
l snapshot(实时数据管理子系统), base(位号定义管理子系统), and archive subsystems(历史管理子系统);
l update manager(位号属性值及更新管理子系统);
l message subsystem(消息管理子系统);
l pi sql subsystem(pi-sql子系统)。
(2) pi network manager(客户网络请求管理)
客户端模块通过tcp/ip协议以pi-api函数的方式与pi数据库服务器进行数据通信。主要的pi客户端模块是pi-processbook(pi-pb)。
pi-pb是一个在服务器运行在windows下的实时图形包。包括:
●生成实时过程图像;
● 动态显示数据的数值和趋势;
● 通过odbc可以访问非pi的数据;
●支持ole;
●支持vba。
(3) pi-datalink
pi-datalink是一个microsoft excel和lotus1-2-3的add-in.这个add-in允许电子表格访问数据库。用户可以在excel中通过该工具直接取得服务器中的实时数据，用于分析或者绘制表格。
4 pi在火力发电厂sis的应用
下面以浙江某发电厂为例，论述pi在火电厂中的应用和实施步骤。
4.1 某发电厂概述
浙江某厂目前共有3×390mw燃气蒸气联合循环机组、1×135mw燃煤机组和1×130mw燃煤机组和2×50mw燃煤机组，其中#4、#5机组采用欧陆network-6000 dcs，控制网采用802.4令牌总线alin，速率为2.5mbps，系统网采用以太网10/100mbps;3×390mw燃气–蒸气联合循环机组采用西屋公司ovation dcs系统，系统网采用以太网10/100mbps。上述dcs操作系统均为windows。deh为新华公司的控制系统。
其它的辅助控制系统主要有脱硫控制系统，采用西门子teleperm xp;水务管理系统，采用欧陆network-6000 dcs;燃料控制系统，采用ab plc5/40 plc控制，hmi采用intouch7.0。另外还有电气网络控制系统和rtu等。
目前，需要采用现有pi实时数据库系统互连上述各个控制系统，并且把实时数据通过pi to pi方式送到mis系统，完成实时信息监视和各种指标统计等。
4.2 火电厂sis系统网络配置
火电厂sis系统网络采用1000 mbps以太网作为sis通讯网络主干技术，实时数据库服务器和其它应用服务器(如过程管理容错服务器)通过1000mbps端口与核心交换机连接，各类应用站(如值长站、各功能站等)则分别通过100m以太双绞线，连接到该march3002核心交换机中，网络结构为冗余星型拓扑结构，从而保证数据通讯的可靠性。图3为sis系统网络配置图。
图3 sis网络配置图
4.3 pi数据库的实施
pi数据库系统模块的选购
根据火电厂的实际要求，选购了基于microsoft windows的50000点的pi数据库服务器(版本号为3.4.363.68)，同时选用了pi-api作为应用程序的开发接口。同时购买了其pi-opc interface作为接口软件以及客户端pi process book和pi datalink。前者用于生产流程画面的绘制和组态，后者用来进行统计报表生成工作。此外，广泛利用pi-api函数组完成了报表系统vba编程。
pi服务器的安装
pi实时数据库不仅支持单服务器模式下的安装，而且提供了服务器群集(cluster)模式下的配置向导。具体做法如下:
●正确安装和配置windows下的群集环境，并使群集服务运行;
●使1台服务器成为活动的服务器，共享磁盘阵列有控制权限;
●在活动的服务器上正常安装pi系统，系统会自动判断存在群集环境，并提示是否按照群集模式安装pi系统，选择“是”。安装路径为共享磁盘阵列盘符下某一目录，如“f:\pi”。在安装过程中，不要选择“自动启动pi服务”选项;
●安装完毕后，切换群集服务至另一台服务器，使之对共享磁盘阵列有控制权限;
●在该服务器上正常安装pi系统，安装路径为相同的共享磁盘阵列盘符下某一目录，如“f:\pi”。在安装过程中，不要选择“自动启动pi服务”选项;
●在安装完毕后，切换群集服务至原来的服务器，并使用pisrvstart.bat命令手动启动pi系统;
●运行picluswizard.exe群集配置向导将pi服务器系统的各个服务配置到群集服务资源中。
pi接口程序的调试
pi接口程序是pi服务器获取数据的主要通道。发电厂一般使用接口机的方式进行dcs与pi服务器的数据连接。现将dcs或者plc网络的数据送至接口机，接口机再通过pi opc interface将数据送至pi。这样做有两个好处，一是减轻pi服务器的负荷以及保证dcs或plc的安全，二是当dcs与pi服务器的通讯中断时，接口机将保存数据，并在通讯正常时再将数据送至pi服务器。在火电厂sis中，使用pi提供的基于opc的接口软件，不仅实施方便，而且可靠有效。其步骤是:
●将所需要采集的测点导入pi服务器
这个工作可以通过pi-smt工具批量操作。但要正确配置测点的pointtype、pointsource、trumenttag、exdesc、sourcetag、scan、totalcode、squareroot、convers、 location1、location2、location3、location4、location5、userint1、userint2、shutdown等属性。
●在接口机上安转pi-api以及由pi提供的opcint-nosdk_2.1.44.0.exe接口软件。然后在根据以下说明配置安转后的opcint.bat。
/ps=b ^
//pi server的测点的pointsouce属性
/ec=10 ^
//指定iorates.dat的iorate测点
/er=00:00:03 ^
//定义event组的更新速率
/id=1 ^
//pi server的点的 location1 属性
/tf="ccyy/mn/dd hh:mm:ss.000" ^
//定义时间格式
/server=matrikon.opc.simulation.1^
//opc server的名字
/host=10.13.23.62:5450 ^
// pi server的ip地址和端口
/f=00:00:01 ^
//扫描级别，可定义多个
●配置完之后，运行opcint.bat即可;
processbook与datalink的应用
processbook可以方便的绘制各种显示画面。在电厂中，每套dcs控制系统都可以用processbook来显示生产流程画面，而且还包括sis系统专有的一些经济指标、能耗分析和运行操作等画面。生成步骤:
●根据需要从processbook中标准图库中或自己创作生成一些专用的图符;
●然后根据实际图符进行动态连接。
此外，processbook还可以使用vba开发环境，利用vba脚本编制一些有用的应用脚本。
datalink是制作各种统计报表的有效利器。可以绘制各种运行参数报表、性能指标报表、生成试验报表和综合报表。
其方法就是在excel加载宏就可以生成各种基于excel文件的各种实时或者历史数据报表。同样也可以利用excel的vba开发环境和pi-api函数来生成更复杂的报表。
5 结束语
pi实时数据库自进入国内以来，已经得到越来越多的电厂及其他流程企业的青睐。
浙江某电厂就是在厂级实时监控信息系统(sis)中采用pi作为实时数据库。就在以投入使用的电厂sis部分模块来看，已经为电厂提供有益的实时信息，提供了企业的管理水平，也为节能节耗提供了重要的数据和手段，使得企业的经济效益都有一个好的促进。(浙江省能源集团有限公司 韦东良)
