NEC容错服务器电力行业SIS系统解决方案

电力18讯：    【导读】容错服务器的单机应用，不仅提高了系统的可靠性，而且故障切换时不会丢失当前任务。

　　近日，由中国电力企业联合会科技服务中心，全国发电机组技术协作会主办，中国华能集团公司信息中心、中国大唐集团公司市场营销部等单位协办的2005年全国发电企业在陕西省西安市正式召开。NEC作为本次会议的赞助单位和发电企业服务器供应商参加了本次会议;并在会议上就NEC容错服务器在国内的应用状况以及专门针对国内发电企业信息化发展的服务器应用解决方案等内容进行了演讲。

　　在本次会议上，各方代表一致表示，随着电厂体制改革的深入，市场化已经成为电厂运营的必然趋势。面队市场化改革，深化信息化建设、优化生产运行水平已经成为发电企业提升自身竞争力的有效举措之一。同时，就国内发电企业目前的现状而言，尽管多数电厂自动化水平已经有了长足的提高，但生产过程中的数据分散、无法有效利用等问题仍旧是困扰大多数电厂企业快速发展的绊脚石。

　　目前，在解决发电企业信息化水平，提升电厂企业竞争力等内容方面，厂级监控信息系统(SIS)由于具备全厂过程数据集成，优化生产运营等多个方面的优势，正在被越来越多的发电企业所应用，逐步成为未来电厂信息系统的重要发展方向。通过SIS系统的应用，将可以在厂内信息网上实现生产实时数据的显示与查询，及时了解现场工作情况，记录设备的状态，现场的参数及工艺过程等信息，实现重要参数的历史存储。并在此基础上，将生产实时数据用于其它管理和分析应用系统，如报表统计系统、性能分析系统等功能。

　　实际上，厂级监控信息系统(SIS)就是厂内单元机组DCS和公用辅助车间级自动化系统的上一级系统，同时也是整个企业信息系统的一个组成部分。应用SIS系统，可以通过其采用一种混合存储模式，即:利用实时/历史数据库来存储生产过程数据，利用一个小规模的关系数据库存储SIS的其它配置信息(也可考虑利用MIS的关系数据库存储SIS配置信息，但从安全和性能角度考虑，推荐采用独立的关系数据库)来满足现代关系数据模型的综合应用需求。然而，由于SIS系统的数据库不仅要支持大量数据的共享，维护其数据的一致性和完整性，还需要高效的处理机制来支持大量历史数据存储与检索。因此，建设监控信息系统实时数据平台必须解决下列问题:

　　● 安全可靠的数据接口:过程数据来源于多个不同的控制系统，为此采集数据的同时必须确保生产系统的安全运行。

　　● 集中统一的数据:整体规划全厂的生产过程数据，包括数据的格式、流向和访问方式等。

　　● 应用系统规划:提供生产过程监视、数据趋势分析、设备状态浏览、参数自定义查询、远程浏览访问等功能;其余高级功能将在数据集成工作完毕后继续实施。

　　考虑到生产实时系统的重要性以及将来的发展，在设计方面应遵循以下原则:

　　● 安全性:实时数据平台连接着控制系统，设计时的首要任务是不能破坏控制系统的结构，不能影响控制系统的运行，确保在各种情况下控制系统的安全;

　　● 易用性:采用B/S的软件架构，用户通过网页的方式获取生产信息;

　　● 先进性:采用过程图形仿真技术，将控制室的信息在用户的计算机上显示，所有的内容都能够保留，包括静态和动态元素，实现了控制室到桌面的延伸。保护了用户的现有投资，并有效地缩短系统建设的周期。

　　● 开放与标准化:实时数据平台向下提供多种接口，可以接入更多的数据源，向上提供标准的接口，为未来的应用提供数据;

　　● 易管理性:系统的维护和管理集中于服务器，通过可视化的界面实现管理功能。

　　通常电厂信息系统的一般逻辑结构是以SIS防火墙为界分为SIS和MIS两个部分。MIS部分包括MIS网络、MIS数据库、各种应用服务器、Web服务器和所有的客户端，并且通过防火墙和路由器与Internet或者发电集团广域网相连，以支持远程数据访问。SIS部分包括SIS网络、存储生产过程数据的实时/历史数据库、存储配置信息的关系数据库、负责采集生产过程数据的接口站、承担应用计算和业务逻辑处理的SIS应用服务器、负责SIS维护管理的SIS管理站、值长站等。

　　而电厂监控系统最核心的部分就是三个数据库系统:生产过程数据库、SIS配置信息数据库和MIS系统数据库。但传统情况下，此三个数据库系统由于历史的原因往往出现一些“信息孤岛”或者难于管理的现象。如下图所示，每套数据库均采用双击热备的方案，各自有自己的存储子系统。


　　正因为如此，也就给整个系统带来了许多问题:

　　● 双机热备机制本身带来的固有缺陷:

　　● 故障切换时间导致的停机时间;

　　● 故障切换导致当前任务重新开始，正在进行任务进度丢失;

　　● 系统维护非常复杂，一段时间的运行维护可能导致故障时不能自动切换;

　　● 软硬件系统的双倍投资。

　　2 存储系统也存在混乱局面:

　　● 各存储系统相对独立，不便于管理和造成投资浪费;

　　● 备份系统不统一，只能各系统自行备份，管理繁琐和投入浪费;

　　作为专门针对发电企业SIS系统提供服务器硬件产品及解决方案的厂商，NEC的系列容错服务器产品所具备的采用硬件容错技术，保障系统的安全性、易管理和性能要求，便于业务发展;SSI(Single System Image)的容错服务器无单点故障，能够保证系统更高的可靠性(99.999%);应用系统和用户无需任何额外配置和操作，和单机一样处理，实施和管理方便等几大优势，有效解决了电厂三个数据库系统的以上问题。容错服务器的单机应用，不仅提高了系统的可靠性，而且故障切换时不会丢失当前任务。

　　以华润常熟电厂SIS系统为例，该厂的生产实时系统沿用主流的SIS系统架构，建立单独的生产实时数据网络，与现有MIS网络之间通过硬件防火墙隔离;所有的客户端(除值长站和管理维护站外)，均通过防火墙访问数据库服务器数据。由于是基于Windows操作系统的应用，所以只能在x86架构的处理器上运行。此前，由于绝大多数采用x86处理器的IA服务器厂商只能提供已经沿用数十年的“双机热备”技术来提供系统冗余(即通过“心跳线”连接两台机器，如有故障，在数十秒时间内将应用切换到另外一台，但实时数据可能丢失)，系统的可用性被迫停留在99.5%的低水平上，这意味着对于有着365×7×24工作需求的电力企业而言，每年将有43.8小时的被迫停机时间。

　　作为专门为国内发电企业量身设计的一款容错服务器产品。NEC Express5800/320Lb2-R 配备了 Intel处理器3.06GHz。可提供最高 6GB SDRAM 内存，带ECC校验功能(每个 CPU 模块);冗余热插拔硬盘驱动器子系统可支持最高 311.1GB 镜像存储容量和两个 PCI 插槽(每个 PCI 模块)用于实现可扩展性。根据实现易于安装和管理的目标，NEC Express5800/320Lb2-R 标准配置有NEC EXPRESSBUILDER 系统安装软件(用以完善安装操作系统)， NEC ESMPRO 管理软件(保存于 NEC EXPRESSBUILDER CD)。集成式远程管理功能提供了通过局域网或调制解调器连接控制服务器资源的远程控制功能。

　　在华润常熟电厂的应用中，基于 Intel的NEC Express5800/320Lb2-R 容错服务器明显比常规服务器能够保证提供了更高的正常运行时间。同时，由于该服务器实现的容错可用性的硬件配置组成，系统中的所有硬件模块(CPU 模块和 PCI 模块)都采用了冗余设计，并且配置有 ASIC 电路用以实现数据处理结果的持续同步交叉核查;从而使这些模块中的故障都会被自动检测到，也使出现故障的模块可以立即与系统隔离开。不仅如此，由于NEC Express5800/320Lb2-R 容错服务器完全依靠硬件保障可靠性，电厂系统不需要占用系统资源就可以完成故障切换和监控;为电厂系统正常运转使用提供了充分的性能保障。

　　就国内而言，市场上的双机热备系统可靠性基本在99.9%，而容错系统的可靠性已经能够达到99.999%。也就是说，应用容错服务器后，发电企业可以将全年的停机时间从8小时直接降到5分钟。在故障解决方面，传统的双机热备的故障切换是当主机出现故障时，在Standby机器上重新启动所有的应用。也就是说，客户端当前进行的操作将终止，所进行的业务需要从头开始，这样必然导致用户当前任务的丢失。而且由于所有应用都需要重新启动，切换时间最少在1分钟以上。相比之下，容错系统的优势就更加显而易见了。当出现故障时，由于Cache、内存和硬盘的数据是完全同步的，而且两套系统是同时工作的，所以切换只需要把输出从故障部分转移到正常部分即可。当前的任务无需终止，完全无缝地切换过去，几乎不用切换时间(应用完全感觉不出来)。

　　作为一个诞生接近20年的技术，容错并非是一个“崭新、前沿”的技术，因为进入中国市场较晚的原因，容错产品尚只在欧美多使用在银行、证券等“相对富有”而且对可用性同样有极高要求的行业普遍应用，而国内则起步较晚。近两三年以来，随着容错产品在国内的医疗、金融、证券、教育和电力行业逐步得到越来越广泛的应用，其技术特点与电力、金融、证券等可用性要求极高的行业的高度契合，已经逐步形成了在电力SIS系统中取代双机热备技术的趋势。

　　随着国家电厂能源需求的扩大，电厂安全生产系统的稳定性引起了更多地关注，电厂普及SIS系统，以及选择和应用具备高度安全、可靠性的服务器硬件已经成为促进电力企业信息化发展的重要内容之一。作为一个国际品牌的企业，NEC容错服务器采用了单机所有部件冗余，保证了数据的时时备份;容错服务器无需用软件来实现数据的备份和与生产实时数据网的连接，使电厂SIS系统管理人员使用更加简单，大幅度减少故障出现几率，降低投入成本等优势;容错服务器正在中国发电企业中引发一场应用热潮，成为国内发电企业信息化建设中必不可少的中端服务器产品选择。