PI数据库及其在电厂生产实时数据平台系统中的应用

《工业控制计算机》２００７年２０卷第１２期３５

ＰＩ数据库及其在电厂生产实时数据平台系统中的应用

王秋东

金

达

徐治皋（东南大学能源与环境学院，江苏南京２１００９６）

摘要

基本组成、数据流程等信息，详细讨论了ＰＩ数据库的各种数据发布技术的功介绍了ＰＩ实时／历史数据库的系统框架、

能及优点，并结合某电厂生产实时数据平台系统实际，介绍了这些技术的应用效果，最后指出ＰＩ的各种数据发布技术可以满足该系统在实施过程中遇到的各种需求。

关键词：电站，ＰＩ，数据发布，数据平台

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｓｏｍｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｆｒａｍｅ，ｂａｓｉｃｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｎｄｄａｔａｆｌｏｗｏｆｔｈｅＰＩｄａｔａｂａｓｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｓｉｔｓｖａｒｉｏｕｓｄａｔａｐｕｂｌｉｃｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄａｎｄｉｔ＇ｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｂｅｓｉｄｅ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｍａｎｕｆａｃｔｏｒｙｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄａｔａｐｌａｎｔｆｏｒｍｏｎａｃｅｒｔａｉｎｐｏｗｅｒｐｌａｎｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｏｉｎｔｏｕｔｔｈａｔｔｈｏｓｅｄａｔａｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇｔｅｃｈｏｌｏｇｉｅｓｃａｎｓｔａｔｉｓｆｙｖａｒｉｏｕｓｄｅｍａｎｄｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｏｒｙｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄａｔａｐｌａｎｔｆｏｒｍｉｎｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ，ＰＩ，ｄａｔａｐｕｂｌｉｓｈ，ｄａｔａ

ｐｌａｎｔｆｏｒｍ

ＰＩ（ＰｌａｎｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＰＩ）实时／历史数据库是美国ＯＳＩ软件公司的产品。随着ＰＩ在电力系统中的广泛应用，对ＰＩ数据库

的系统框架、数据流程、数据发布等问题展开研究，有助于更好地在实际问题中运用ＰＩ数据库。

轮的数据测试：数据例外测试和数据压缩测试。如图２所示。

１ＰＩ数据库简介１．１ＰＩ系统构成

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。

图２

ＰＩ数据流程

１．１．１服务器端模块

通用数据服务器（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＤａｔａＳｅｒｖｅｒ，ＵＤＳ）是主要的服务器端模块。ＵＤＳ通常被安装在称作ＰＩ主节点的网络节点上。图１为ＵＤＳ的系统框架。

ＰＩ数据发布技术

功能强大的数据发布方式。它支持ＰＩ数据库拥有种类众多、

原始的ＡＰＩ数据操作、组件化的ＳＤＫ、标准的ＯＤＢＣ以及ＤａｔａＬｉｎｋ等高级应用。２．１ＰＩ－ＡＰＩ

ＰＩ－ＡＰＩ（ＰＩ－ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＩｎｔｅｒｆａｃｅ）为处于不同的软硬件环境的用户提供了一个统一访问ＰＩ数据的方法。ＰＩ－ＡＰＩ涉及的内容丰富，具有强大的数据处理功能。２．２ＰＩ－ＳＤＫ

ＰＩ－ＳＤＫ（ＰＩ－ＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＫｉｔ）是一个支持访问ＰＩ数据库的软件开发包。ＰＩ－ＳＤＫ以Ａｃｔｉｖｅ－Ｘ的方式驻留在ＰＩ客户端程序。因此，ＰＩ－ＳＤＫ可以在几乎所有的Ｗｉｎ３２开发环境

中使用。

２

图１ＰＩ实时数据库服务器系统体系机构图

接口、ＵＤＳ系统主要包括核心子系统、ＰＩ网络管理器、ＰＩ－ＡＰＩ

和ＰＩ－ＳＤＫ、性能计算调度程序、重新计算子系统、汇总子系统等。１．１．２客户端模块

ＰＩ实时／历史数据库拥有丰富的，功能强大的客户端工具，主要包括：ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ、ＰＩ－ＤａｔａＬｉｎｋ、ＰＩ－ＢａｔｃｈＶｉｅｗ、ＰＩ－Ｐｒｏｆｉｌｅ、ＰＩ－ＣｏｎｔｒｏｌＭｏｎｉｔｏｒ、ＰＩ－ＭａｎｕａｌＬｏｇｇｅｒ、ＰＩ－ＯＤＢＣＤｒｉｖｅｒ、ＰＩ－ＳＱＣ、ＰＩ－ＡｌａｒｍＶｉｅｗ、ＰＩ－ＡｃｔｉｖｅＶｉｅｗ等。１．２ＰＩ数据流程

现场各种生产控制系统的实时生产数据，经过数据接口，进入ＰＩ系统。在存入ＰＩ实时数据库之前，这些数据需要通过１～２

ＰＩ－ＳＤＫ以一种面向对象的方式，实现了ＰＩ－ＡＰＩ大部分的

功能，同时添加了很多ＰＩ的新特性，大大降低了ＰＩ数据库的使用难度，提高了程序的开发效率。另外，ＰＩ－ＳＤＫ支持多线程编程，用户可以通过ＰＩ－ＳＤＫ开发功能强大的多线程应用。２．３ＰＩ－ＯＤＢＣ

开放数据库互ＯＤＢＣ（ＯｐｅｎＤａｔａｂａｓｅＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）是“

连”的简称，它基于ＳＱＬ（ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＱｕｅｒｙＬａｎｇｕａｇｅ），并把

它作为访问数据库的标准。

ＰＩ－ＯＤＢＣ完全遵循ＯＤＢＣ规范，是对ＰＩ数据库访问的包装，允许用户通过ＯＤＢＣ，是用ＳＱＬ语言来访问ＰＩ数据库的信息，如图３所示。２．４ＰＩ－ＤａｔａＬｉｎｋ

ＰＩ－ＤａｔａＬｉｎｋ是加载在Ｅｘｃｅｌ应用程序中的宏，它提供了一种直接在Ｅｘｃｅｌ中与ＰＩ数据库交换信息的途径。通过ＰＩ－

３６

４所示。

ＰＩ数据库及其在电厂生产实时数据平台系统中的应用

该系统需要完成＃１、脱硫系统、辅网程＃２机组ＤＣＳ系统、控系统以及ＲＴＵ远动等系统的ＰＩ数据接口；实现全厂整体和各机组生产流程、主辅设备的安全和经济信息的生产实时监视，同时实现实时监控的Ｗｅｂ发布；提供基础类报表及统计信息类报表的生成和维护功能。

图３ＰＩ－ＯＤＢＣ

体系图

３．１ＤＣＳ数据接口该厂＃１、＃２ＤＣＳ系统采用了Ｌ＆Ｎ公司的ＭＡＸＤＮＡ系统。考虑到ＤＣＳ系统和生产实时数据平台系统的安全，数据接口采用基于ＵＤＰ协议的数据报数据交换。在ＤＣＳ侧，由工程师站负责将现场的实时数据以ＵＤＰ数据包的方式向生产实时数据平

台系统网络的指定端口进行广播；在生产实时数据平台侧，在

ＤａｔａＬｉｎｋ可以方便地对实时数据库中的数据进行分析统计，在Ｅｘｃｅｌ中生成一些统计报表，大大提高了报表和数据计算的效率

以及准确性，并可对数据库中历史数据进行多种形式的分析，方便用户寻找其中潜在的规律。

ＤＣＳ接口机上的指定端口接收由ＤＣＳ广播来的数据，经过必要的处理后，通过ＰＩ－ＡＰＩ将数据写入ＰＩ数据库。如图５所示。

２．５ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ

ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ是运行在客户端计算机上的流程画面组态工具，以流程图和趋势图的方式组织和显示来自ＰＩ实时数据

库及其它关系数据库的数据。主要功能包括：绘制工艺流程图、动态更新数据点、棒图和趋势图，支持从多个ＰＩ数据库浏览数据，可通过ＯＤＢＣ获取非ＰＩ中的数据，支持ＯＬＥ组件，支持

图５

ＤＣＳ接口数据流程图

ＶＢＡ编程等。

通过ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ提供了一种图形化展示数据的方式。棒图、ＶＢＡ可以对ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ中的许多对象（曲线、Ｄｉｓ－

ｐｌａｙｓ等）编写脚本，从而实现一些ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ中没有提

供的功能。

ＰＩ－ＡＰＩ包含丰富的函数集，而且有很高的执行效率，因此能够很好地满足ＤＣＳ接口的性能要求。同时，ＰＩ－ＡＰＩ支持ＰＩ数据库的另一数据缓存功能模块ＰＩ－Ｂｕｆｆｅｒ。如果在ＤＣＳ接口机上正确的安装并配置了ＰＩ－Ｂｕｆｆｅｒ功能模块，使用ＰＩ－ＡＰＩ开

发的接口程序就具有了数据缓存的功能。

该厂＃１机组和＃２机组的模拟量、开关量等共有近２万点，每个机组配置一台接口机。现场运行的效果表明，ＰＩ－ＡＰＩ在功能和效率上完全能够满足开发ＤＣＳ数据接口的各种要求。

３ＰＩ数据库应用

某电厂计划在本地建立独立的生产网络和生产实时数据平

台系统。其生产数据通过网络物理隔离装置传输至同集团公司内的其它电厂管理网络，供日常查询和分析利用。同时电厂的主要生产数据通过广域网传输至集团公司总部ＰＩ数据库，并完成查询界面的定制，实现信息共享。

３．２生产实时监视

生产实时监视提供全厂整体和各机组生产流程、主辅设备的安全和经济信息的监视和综合管理功能，以趋势图、棒图、报表等形式协助用户分析生产数据。运行监视基于管理层的需要，按照系统划分将生产数据在实时流程画面上反映出来，作为

ＤＣＳ画面的扩展和补充。生产实时监视主要包括：

包括各机组日／月／年发电量，机组负１）全厂生产数据监视。

荷、全厂负荷率、厂用电量等全厂主要生产数据。

针对发电厂各机组的锅炉、汽轮２）机组生产流程数据监视。

机、发电机及其他部分的运行状况进行实时监视。

厂高变／低变电线路电压３）电气系统数据监视。包括主变、和电流，备用电系统和母线电压、电流等。

包括水冷壁、过热器、再热器、４）锅炉受热面金属温度监视。省煤器等各处的温度监视。

包括对锅炉受热面温度、蒸汽温度等的监５）辅助报警管理。控报警及变化速率报警。

再现事故发生时流程图上的数据变化，用于查６）事故追忆。找事故原因。

ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ可以根据用户的需要组态各种中文流程

图画面、棒图、参数图、趋势图等，设定页面的刷新周期，实时显

图４

某电厂网络配置图

因集团公司总部及所属各电厂均采用ＰＩ数据库作为生产实时数据平台，因此该电厂２×６００ＭＷ机组生产实时数据平台系统也采用ＰＩ数据库作为其核心数据平台。本文结合生产实时数据平台系统在建设中遇到的各种实际情况，介绍ＰＩ数据库的各种数据发布技术在现场的应用情况。现场的网络配置图如图

示各种类型的数据，从而实现对各生产流程进行统一的监视和查询。

ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ支持ＶＢＡ，用户的各种个性化需求可以

得到更好的满足。同时结合ＰＩ－ＡｃｔｉｖｅＶｉｅｗ实现生产实时监视的Ｗｅｂ发布，完成生产实时监视在厂网的发布。现场实际应用表明：采用ＰＩ－ＰｒｏｃｅｓｓＢｏｏｋ结合ＰＩ－ＡｃｔｉｖｅＶｉｅｗ

实现生产实

《工业控制计算机》２００７年２０卷第１２期

时监视是可行的，效果是良好的，整个系统具有较好的安全性、稳定性和较高的运行效率。

３７

功能上实现了系统的需求，而且在各项性能，如报表的生成速度报表数据的完整性、统一性等，都得到了很好的保证。

３．３报表系统

报表与统计是为了让管理者能够清楚了解电厂的实际运行情况而开发的。典型的报表系统一般是基于Ｅｘｃｅｌ来实现的，考虑到Ｅｘｃｅｌ具有的各种优点以及用户对Ｅｘｃｅｌ报表的认可程序，本系统也采用基于Ｅｘｃｅｌ的方式来实现报表系统的开发。

本报表系统需要完成两种基本类型的报表：基础数据类报表和统计信息类报表。

（１）基础数据类报表

基础数据类报表通常与日常生产、运行人员操作和维护密切相关，包括如锅炉运行日／月／年报、汽轮机运行日／月／年报、电量报表、飞灰可燃物报表、锅炉受热面金属温度报表等。此类报表的数据直接来源于生产现场，可以直接从ＰＩ数据库中获得。ＰＩ数据库中的ＰＩ－ＤａｔａＬｉｎｋ可以很好地满足上述要求：在快速、高效地获取ＰＩ数据库的实时／历史数Ｅｘｃｅｌ中可以方便、

据。利用ＤａｔａＬｉｎｋ具有获取某一标签在某一特定时刻的数值，或者获取某一标签的累积值、最小值、最大值、标准偏差、算术平均值、累积平均值等功能，实现上述基础数据类报表。

（２）统计信息类报表

统计信息类报表多数为综合信息，如全厂生产综合报表、全厂经济指标报表、机组生产数据报表、运行值小指标报表、可靠性分析报表等。此类报表的数据需要通过过滤、统计、计算等过现有的报表系统一般都设置一个后程，才能最后进入统计报表。

台过滤、统计及计算平台来支持系统生成统计信息类报表。这类系统不仅系统结构相对复杂，同时数据的完整性和统一性得不到较好的满足。本文的报表系统借助：①ＰＩ－ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＥ－

４结束语

ＰＩ实时数据库作为目前国内外应用比较成熟的工业级实时

数据库已经得到了业界内的认可。本文介绍了ＰＩ实时／历史数据库的系统框架、基本组成、数据流程等信息，详细讨论了ＰＩ数

据库的各种数据发布技术的功能及特点。结合某电厂生产实时数据平台系统实际，介绍了ＰＩ数据发布技术的现场应用情况及运行效果。

实践证明：ＰＩ数据库的一系列数据发布技术可以满足现场应用在数据发布方面的各种要求。目前，此电厂生产实时数据平台系统已经通过现场测试、验收和移交，并投入商业运行，系统运行状况良好，为电厂厂级生产和管理提供了大量有价值的数据信息、决策支持及统计报表，为节能降耗工作提供了重要的技术数据和手段，提高了电厂的整体运行和管理水平。

参考文献

［１］彭春华，等．ＰＩ实时数据库及其在电厂ＳＩＳ系统中的应用［Ｊ］．工业控

制计算机，２００３（６）：２８－３０

［２］袁桂丽，等．电厂实时信息系统ＰＩ的研究与应用［Ｊ］．电站系统工程，

２００４（６）：５０－５１

［３］冯胜波，等．ＰＩ－ＡｃｔｉｖｅＶｉｅｗ在基于Ｂ／Ｓ模式的电厂实时监控中的应

用［Ｊ］．电站系统工程，２００５（６）：５１－５３

［４］郭强，等．ＰＩ实时数据库在株洲电厂ＳＩＳ系统中的应用［Ｊ］．中国动力

工程学报，２００５（１）：７８－８３

［５］洪慧，等．ＰＩ数据库及其在信息交换技术在电厂中的应用［Ｊ］．电力自

动化设备，２００５（３）：６０－６３

［６］吴涛，等．在ＰＩ系统中报表功能实现及应用［Ｊ］．热力发电，２００５（３）：

ｑｕａｔｉｏｎ数据在在线计算功能，实现数据的在线计算；②ＰＩ－获ＤａｔａＬｉｎｋ可以实现获得当给定表达式为真时的标签采样值、

得包含某一标签的表达式的数值、获得当给定标签表达式为真时的累计时间、获得标签的累积值、最小值、最大值、标准偏差、算术平均值、累积平均值等功能，实现直接从ＰＩ数据库实现数据的过滤和统计，从而保证报表统计数据的完整性和一致性。

基于ＰＩ－ＤａｔａＬｉｎｋ及相关ＰＩ模块实现的报表系统，不仅在

５５－５７

［７］张鹰，等．ＳＣＡＤＡ与ＰＩ间的数据接口及通讯规约设计［Ｊ］．电网技

术，２００６（增刊）：１９５－１９７

［８］ＯＳＩＳｏｆｔ．ＰＩＵｎｉｖｅｒｓａｌＤａｔａＳｅｒｖｅｒＤａｔａｂａｓｅｓ．Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００２［９］ＯＳＩＳｏｆｔ．ＧｅｔｔｉｎｇＳｔａｒｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＰＩＳｅｒｖｅｒ．Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００２［１０］ＯＳＩＳｏｆｔ．ＰＩＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｒＩ：ＥｓｓｅｎｔｉａｌＳｋｉｌｌｓ．Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００２［１１］ＯＳＩＳｏｆｔ．ＰＩＳｙｓｔｅｍＭａｎａｇｅｒＩＩ：ＡｄｖａｎｃｅｄＴｏｐｉｃｓ．Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０

［收稿日期：２００７．８．２２］

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第３４页）

读取数据子程序ＬＣＤ＿ＲｅａｄＤａｔｅ（）、判断读写指令和读Ｓｔａｔｅ（）、

写数据是否允许子程序ＬＣＤ＿ＴｅｓｔＳｔａＢｉｔ０１（）、数据自动写状态是否允许子程序ＬＣＤ＿ＴｅｓｔＳｔａＢｉｔ０２（）、写无参数命令子程序ＬＣＤ＿ＷｒｉｔｅＴＣｏｍｍａｎｄｌ（）、写单参数命令子程序ＬＣＤＷｒｉｔｅＴ－

写双参数命令子程序ＬＣＤ＿ＷｒｉｔｅＴＣｏｍｍａｎｄ３（）、Ｃｏｍｍａｎｄ２（）、

写１字节数据子程序ＬＣＤ＿ＷｒｉｔｅＴＤａｔａｌ（）、ＬＣＭ初始化子程序

在指ＬＣＤ＿Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ（）、ＬＣＤ以图形填充子程序ＬＣＤ＿Ｆｉ１ｌＡｌ１（）、

定位置上画点刷新某一点子程序ＬＣＤ＿ＵｐｄａｔｅＰｏｉｎｔ（）和ＬＣＭ全屏刷新子程序ＬＣＤ＿ＵｐｄａｔｅＳＣＲ（）等。程序清单如下：

ｖｏｉｄＴａｓｋ３（ｖｏｉｄIｐｄａｌａ）J

ＬＣＤ＿Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ（）KＧＵＩ＿ＦｉｌｌＳＣＲ（０ｘ００）K

Ｅｘｔｅｒｎｕｉｎｔ８ｇｕｉ＿ｄｉｓｐ＿ｂｕｆ［ＧＵＩ＿ＬＣＭ＿ＹＭＡＸ］［ＧＵＩ＿ＬＣＭ＿ＸＭＡＸ／８］KｖｏｉｄＧＵＩ＿ＦｉｌｌＳＣＲ（ｂｕｆ［］）J

ｕｉｎｔ３２ｉ，ｊK

ｆｏｒ（ｉ＝０Kｉ＜ＧＵＩ＿ＬＣＭ＿ＹＭＡＸKｉ＋＋）J

ｆｏｒ（ｊ＝０Kｊ＜ＧＵＩ＿ＬＣＭ＿ＸＭＡＸ／８Kｊ＋＋）

Jｇｕｉ＿ｄｉｓｐ＿ｂｕｆ［ｉ］［ｊ］＝ｂｕｆ［］K

^

^

／I填充ＬＣＭI／ＬＣＤ＿ＦｉｌｌＡｌｌ（ｂｕｆ［］）K^^

３结束语

本文设计了一种应用互联网实现数据采集的远程终端，可

定时采集８路模拟信号。在本地显示的同时，可将采集数据通过

ＴＣＰ／ＩＰ协议上传到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，从而在通用的网络上实现工业现

场数据的远程传输。

参考文献

［１］肖随贵．远程数据采集系统实现方法［Ｊ］．计算机工程与设计，２００６，

２０（２７）：３９２５－３９３０

［２］吴胜昔．基于嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议的数据采集器［Ｊ］．微型电脑应用，

２００６，２２（１）：２８－３１

［收稿日期：２００７．７．１０］