王翔宇

（山東核電有限公司，山東 海陽 265116）

0 引言

核電企業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的終端出于對過程控制需要和系統(tǒng)安全的考慮，往往放置在集中控制室或電子設(shè)備站內(nèi)，導(dǎo)致管理人員或技術(shù)人員對實時數(shù)據(jù)的管理和分析存在障礙。同時由于管理和技術(shù)人員需求的多樣性以及現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，往往需要開發(fā)各類高效且具有針對性的應(yīng)用來幫助用戶進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的分析。

實時信息管理系統(tǒng)（該文簡稱RIMS）開發(fā)的數(shù)據(jù)來源主要是各機(jī)組DCS控制系統(tǒng)，此外還有一些公共系統(tǒng)，如廠址廢物處理設(shè)施、網(wǎng)控樓系統(tǒng)等。其開發(fā)功能的需求來源于管理及技術(shù)人員的各類有針對性的數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計要求。

1 AP1000數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

西屋公司在AP1000項目儀控系統(tǒng)設(shè)計中，提供了EDS（企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)器）系統(tǒng)，其通過CWG單向網(wǎng)關(guān)從DDS主控室WPIS工作站中讀取電站控制過程點(diǎn)信息，并將其存儲在配置好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過預(yù)設(shè)的6個客戶端實現(xiàn)對各類信息的查詢和簡單編譯工作，6個客戶端均布置在生產(chǎn)控制大區(qū)，其中技術(shù)支持中心4臺、運(yùn)行支持中心1臺、應(yīng)急指揮中心1臺。但由于該系統(tǒng)具有以下幾個方面的限制，使其無法滿足實時信息管理系統(tǒng)的功能要求：

EDS系統(tǒng)不能實現(xiàn)除DCS（OVATION）系統(tǒng)外的其他生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入；EDS客戶端不能同時對多臺機(jī)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，不利于機(jī)組之間的數(shù)據(jù)分析和比對，也不便于其他第三方系統(tǒng)通過EDS系統(tǒng)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)；EDS系統(tǒng)本身只有過程畫面顯示、趨勢分析、報警顯示、點(diǎn)信息查詢、生產(chǎn)報表5個功能模塊，而擬建設(shè)的實時信息管理系統(tǒng)共有6大類26個功能模塊。大部分功能都需要定制開發(fā)，其廠家沒有開發(fā)經(jīng)驗且價格昂貴。

經(jīng)過對國內(nèi)各核電廠實時信息管理系統(tǒng)建設(shè)狀態(tài)的了解，已建成的和在建的實時信息管理系統(tǒng)均能夠采用實時數(shù)據(jù)庫對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，系統(tǒng)具有高實時性及高壓縮率的海量歷史數(shù)據(jù)的存儲能力，相關(guān)軟硬件技術(shù)比較成熟。同時由于實時信息管理系統(tǒng)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，其建設(shè)及運(yùn)行經(jīng)驗也為全廠的實時信息管理系統(tǒng)的建設(shè)提供了有力保障。

基于EDS本身局限性和實時信息管理系統(tǒng)的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)開發(fā)一套功能和結(jié)構(gòu)滿足現(xiàn)場實際需要的實時信息管理系統(tǒng)有其必要性和可行性。

2 開發(fā)可行性分析

2.1 可行性分析方法

系統(tǒng)的主要功能是能夠?qū)崟r讀取生產(chǎn)控制系統(tǒng)的各類參數(shù)及過程點(diǎn)信息，并實現(xiàn)匯總、存儲功能。首先確定項目潛在的可選實施方案。以便進(jìn)行評估和比較，從而最終選擇最佳的實施方案。在進(jìn)行具體分析的過程中，從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、社會因素等多方面分別進(jìn)行分析。

實時信息管理系統(tǒng)方案的可行性分析方法采用面對對象的項目可行性分析方法，其中涉及的數(shù)據(jù)及材料，主要來源于其他核電相同或相關(guān)行業(yè)的調(diào)研以及AP1000相關(guān)技術(shù)文件。

在對實時信息管理系統(tǒng)項目方案的可行性分析和選擇時，主要考察兩方面因素：該項目的經(jīng)濟(jì)性效益，根據(jù)實際開發(fā)情況給出經(jīng)濟(jì)性對比；技術(shù)可行，目前國內(nèi)的技術(shù)可以完成相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)的要求。

2.2 技術(shù)可行性分析

2.2.1 DCS接口硬件方式分析確定

可通過兩種不同方式將全廠DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接出，即從EDS系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫接出或從OVATION網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部某站點(diǎn)直接接出。兩種方式接口對比表見表1。

從系統(tǒng)目標(biāo)及功能角度分析，EDS數(shù)據(jù)實時性雖然弱于OVATION實時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，但其小于10s的采樣周期已能完全滿足實時信息管理系統(tǒng)的功能要求。

從安全角度以及最大程度地降低對工業(yè)控制系統(tǒng)影響的角度分析，相對于從EDS接口，直接從OVATION讀取數(shù)據(jù)將有可能增大工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)負(fù)荷，且增加了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險性。

經(jīng)濟(jì)性上兩種方式的接口需要類似的接口軟件，且外部硬件設(shè)備相同，但由于國內(nèi)外采購的差異以及西屋技術(shù)支持的內(nèi)容差異，故經(jīng)濟(jì)性上OVATION接口較EDS接口差。

表1 OVATION、EDS接口方式對比表

分析結(jié)果：選用從EDS接口方式完成DCS數(shù)據(jù)讀取。

2.2.2 主體硬件框架分析

擬建設(shè)的實時信息管理系統(tǒng)需實現(xiàn)從工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)至企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸。根據(jù)電監(jiān)會《核電站二次系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)規(guī)定（試行）》在生產(chǎn)控制大區(qū)與管理信息大區(qū)之間，必須部署經(jīng)國家指定部門檢測認(rèn)證的電力專用橫向單向安全隔離裝置。在充分考慮系統(tǒng)安全性、冗余性以及盡可能降低其對工業(yè)控制系統(tǒng)的影響等多方面因素后，規(guī)劃其硬件框架結(jié)構(gòu)按照業(yè)務(wù)功能分別部署在生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。

即通過單向隔離網(wǎng)閘將實時信息管理系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)從EDS、網(wǎng)控NCS、SRTF等系統(tǒng)中取出，并通過核心交換機(jī)轉(zhuǎn)入實時數(shù)據(jù)庫A和B中，A/B為完全冗余配置。數(shù)據(jù)存儲和備份通過存儲交換機(jī)存至冗余配置的磁盤陣列和磁帶庫內(nèi)。本層網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一規(guī)劃為三級網(wǎng)絡(luò)且歸屬為生產(chǎn)控制大區(qū)中的非控制區(qū)，其與管理信息大區(qū)實現(xiàn)物理隔離。

在企業(yè)數(shù)據(jù)管理層（二級網(wǎng)絡(luò)）中配置實時數(shù)據(jù)庫，將所有三級網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)都鏡像存儲，供各類最終用戶和應(yīng)用調(diào)用。所需開發(fā)的各類應(yīng)用放至企業(yè)數(shù)據(jù)管理層的應(yīng)用服務(wù)器中，用戶及該層網(wǎng)絡(luò)的配置數(shù)據(jù)存入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。該層歸屬為管理信息大區(qū)。

2.2.3 DCS接口協(xié)議方式分析確定

DCS（OVATION）數(shù)據(jù)接口讀取方式需滿足其內(nèi)部通信數(shù)據(jù)協(xié)議要求，現(xiàn)階段能夠選擇的方式包括OPC方式和API方式，表2為兩種接口方式的比較。

表2 OPC與API接口方式對比表

通過對比分析，OPC接口方式雖然其數(shù)據(jù)量和響應(yīng)效率較API方式差，但已能完全滿足實時信息管理系統(tǒng)要求。

安全性API較OPC差，與系統(tǒng)本身目標(biāo)及功能不符，且開發(fā)難度大將直接反應(yīng)在經(jīng)濟(jì)性上。

分析結(jié)果：選用OPC方式實現(xiàn)DCS數(shù)據(jù)讀取。

3 結(jié)語

實時信息管理系統(tǒng)為電站高層管理人員及技術(shù)人員提供生產(chǎn)實時信息，便于即時掌握生產(chǎn)狀態(tài)，故障情況下快速對故障進(jìn)行分析、響應(yīng)，從而提高電站可用率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)各運(yùn)行核電站及在建核電站實時信息管理系統(tǒng)、國內(nèi)火電廠SIS系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，實時信息管理系統(tǒng)在技術(shù)上不存在障礙，該文中給出的幾種接口方法可以作為AP1000或OVATION電站的開發(fā)參照。