火电厂计算机集成过程系统

电力18讯：    沈阳电力高等专科学校 杨庆柏


计算机集成过程系统(Computer Integrated Process System，以下简称CIPS)是参照计算机 集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System，以下简称CIMS)得出的概念， 它是在过程生产中综合运用计算机现代化管理、自动控制、信息、系统工程、经营管理等技 术有机集成并优化运行的信息化系统，也可称为管控一体化系统。

一、计算机集成过程系统的特点

1CIMS的概念

CIMS是针对工厂所面临的激烈市场竞争形势而提出的组织工厂生产的一种概念，它的基本思 想是：

(1)制造工厂中的各个部分(即从市场分析、经营决策、工程设计、制造过程、质量监控、生 产指挥到售后服务)是一个互相紧密相关的整体。

(2)整个制造工厂的生产过程可以抽象成一个数据的搜集、传递、加工和利用的过程，最终 产品仅是数据的物化表现。

这个概念的前者就是一个集成的思想，后者就是信息制造观的思想。从功能构成来看，CIMS 是由管理信息系统(MIS)、工程设计系统(EDIS)、制造自动化系统(MAS)、质量保证系统(QSA )、计算机网络/数据库支撑系统组成。

2CIPS的特点

CIMS是以制造工业为默认研究对象的，而CIPS是以过程工业为研究对象的，其特点如下：

(1)火电厂没有明确的客户概念，所谓“销售”也是在瞬间完成的，所以没有一般意义上的 售后服务和客户管理。

(2)由于制造工业产品结构复杂，用户需求多变，工程设计任务繁重，工程设计是CIMS中最 重要的分系统。而火电厂则不然，其产品及工艺过程大多固定。有限的工艺设计和产品设计 主要用于设备改造、维修和小规模工艺调整，其设计与正常生产过程相分离，不必与生产过 程集成。所以火电厂中可以不存在工程设计系统。

(3)火电厂中产品质量的控制远没有制造工业复杂，可调整幅度也比较小，所以火电厂中的 质量控制一般是指设备检修质量的控制，而没有产品质量控制的概念。

(4)控制对象特性复杂，一般无法以整个过程为对象加以控制。因此，火电厂普遍采用分散 控制系统(DCS)进行控制，过程控制的重点和难点是如何合理地整定控制回路的被控量使之 等于给定值，并最终使控制质量达到预定的指标。这与制造工业中的“数控机床”、“柔性 制造”等概念相差甚远。

(5)火电厂的生产特点是设备多，而且长时间不间断运行，不宜频繁启停，生产实时数据量 大而且密集，运行环境较恶劣，大多数参数和变量不能直接测量。因此，与制造工业相比， 对测量技术、实时监控、故障预测和诊断、紧急情况处理、计算机网络/数据库的实时性等 方面的要求是完全不一样的。火电厂的事故停机常常会带来巨大的经济损失，而行之有效的 运行优化手段又会带来可观的经济效益。因此，安全生产、节能降耗是赢得市场、获得高利 润的关键，设备健康水平、机组经济性分析和管理是整个生产管理的核心。

火电厂的大部分问题和知识是难以结构化和公式化的，经常包含一些不确定信息和模糊信息 。因此，如何从大量历史数据中提取知识，一直是火电厂计算机应用的难点。

二、计算机集成过程系统的组成

火电厂CIPS主要由经营管理系统、过程自动化系统、过程分析系统和计算机网络/数据库支 撑系统等部分组成。

1经营管理系统

经营管理系统也可称为管理信息系统(MIS)，它主要由下面的子系统构成。

(1)财务管理。包括总帐、现金、固定资产、应收应付、成本核算和报价分析等。

(2)人力资源管理。包括人员档案、考勤、聘用解聘、薪金、保险和党政工团信息等。

(3)物料管理。包括发电原料、生产设备物料、生活办公物料的计划、购置、储存、发放和 核算等。

(4)档案管理。包括文档、财档、日常文件、企业知识的分类、保管和借阅等。

(5)办公管理。包括往来公文、接待、会议、大事记、值班及车辆调度等。

(6)工程项目管理。包括机组大小修、固定资产改造、科技开发、自建工程项目的计划、 审批、审计、执行、核算和总结等。

(7)设备维护。包括巡视、点检、标准化维修工艺、工时和工料管理等。

(8)安全和技术监督。

2过程分析系统

过程分析系统是从过程自动化系统和经营管理系统中获得设备信息和机组运行数据，实时显 示并长期保存，然后利用数学手段和计算机手段加以整理和提炼，从中发掘出相关知识来指 导设备维修和机组运行，提高机组的安全性和经济性。过程分析系统主要由下面的子系统构 成。

(1)设备管理。搜集和整理设备从购置、储存、使用到报废的全过程数据。利用各种检 测手段和信息处理技术，判断和提示设备健康水平。

(2)远程监视。将机组运行数据、分析结果和相关数据实时地、安全地在企业Web服务器上发 布，有权限的用户可以使用浏览器在Internet上实时观察这些数据。同时利用网络多媒体技 术，将现场的图象、声音等信息连入Internet，用户可以在远程直接看到、听到现场的情况 。在报警信号的驱动下，图像还可以自动切换到相应地点。

(3)运行优化。进行机组热力系统和主要辅机的定量、定性分析，诊断分析影响机组经济性 的各种因素和规律，通过调整运行方式来挖掘节能潜力、降低煤耗。实时耗差分析、负荷分 配、工况寻优都是这部分研究的方向。

(4)计算服务。提供企业常规工程工具、机组及主要辅机性能试验计算工具。

3过程自动化系统 过程自动化系统包括机组DCS、电气远动、输煤和化学水顺控等。这些自动化系统不仅要完 成对设备的控制功能，而且要向CIPS的其他系统提供数据。大多数DCS都提供了机组性能分 析模块，但数据发掘技术和历史数据的保存都存在相当大的限制。随着计算机技术的发展， 新的数据发掘技术也不断涌现，但对一个控制着发电机组运行的DCS来说，稳定和安全是其 首要目标，频繁修改模块对机组安全稳定运行不利。大多数DCS中，对历史数据一般只保存 一个月，但对分析金属寿命来说是远远不够的，所以，在管理网络上建立实时数据库，从过 程自动化系统以及其他数据源中提取数据并长期保存，动态分析才能满足用户的实际需求。

4计算机网络/数据库支撑系统

计算机网络/数据库支撑系统是CIPS的基础系统，是其他系统互相交换信息的纽带， 主要由现场工业网络、管理网络、服务器群、大型关系数据库、实时数据库以及用户计算机 组成。计算机网络/数据库支撑系统的特点是技术日新月异，升级投资无休无止，所以应保 持清醒头脑，全盘考虑，适可而止，尽可能降低总成本。

三、计算机集成过程系统的应用

CIPS在火电厂的真正应用寥寥无几，但作为CIPS的一部分(子系统)――管理信息系统(MIS) ，已在火电厂建设好多年了。目前已取得了可喜的成绩，MIS的一些模块已成为火电厂决策 者对信息化工作的信心支撑点。在这期间，DCS的应用也不断成熟起来，新建机组几乎无一 例外地上了DCS项目，老机组也在逐步进行DCS改造。不应该孤立地从生产角度看待DCS，而 应该从CIPS的观点看待DCS，即把火电厂的各种信息资源集成在一起，使之得到充分的利用 ，从而为火电厂在厂网分开，竞价上网的改革中提供市场竞争能力。

火电厂的CIPS建设在国内只是刚刚开始，许多火电厂都停留在MIS阶段，但随着计算机系统 集成化技术的进一步发展，CIPS的功能必将进一步完善，CIPS的进一步建设也将全面展开。 可以相信，CIPS项目的实施能进一步提高火电厂的自动化水平，给火电厂带来显著的经济效益。

资料来源：中国机械信息网