e.机组设备控制层：利用各种控制模型和控制算法对发电过程实施控制，通过执行机构对生产过程中的设备直接进行控制，检测设备装置，采集与电力生产过程有关的模拟量、数字量、状态量、脉冲累加等；采集器采集信号后经过简单处理，再送到过程控制层。
（3）发电厂CIMS的主要功能
根据发电厂CIMS的层次结构，可以把它划分为生产指挥、过程自动化、经济运行、计算机支撑等4个分系统。
a.生产指挥分系统。包括经营决策、信息管理和生产调度。该系统将全厂生产的年、季统计分析信息反馈给有关部门，同时依照上级分配的发电指标及市场信息，制定年、季生产计划和及时处理涉及全局的事宜。该系统对发电厂的人、财、物进行综合自动化管理和决策。该系统根据上级部门下达的日调电计划，结合电厂的实际生产情况，对发电生产过程进行优化调度，对机组进行负荷分配。
b.经济运行分系统。发电厂的经济运行管理是指在保证安全性和供电质量的前提下，在电能生产过程、电能输送过程、电能消费过程中以经济性为主要指标的计算机综合管理系统。其功能包括智能数据采集、运行状态监视和操作指导、故障诊断、负荷分配、经济调度、能耗分析、机组开停机决策、生产统计和经济指标竞赛、网控管理等，目标是减少煤耗，提高机组运行的安全性和经济性。
c.过程自动化分系统。其功能包括：发电机组及发电过程有关数据的快速、精确、可靠、稳定的实时采集；对生产过程进行优化管理；对各回路根据工艺要求进行优化设定；对机炉进行协调控制；通过DCS对设备和生产装置进行直接控制。
d.计算机支撑分系统。网络和数据库是信息化的基础，发电厂CIMS的支撑环境与其他企业CIMS的支撑环境类似，所要考虑的特殊问题是上层信息系统和低层DCS集成的问题，其关键是实时数据库与管理数据库之间的相互访问。目前流行的实时数据库有INFoplus、PI、ONSPEC等，它们都具有与关系数据库的友好、开放的接口。
（4）实施的关键问题
实现发电厂的信息集成，关键是建立集成环境和实现有关的功能。
a.集成环境：首先要确定计算机体系结构，解决网络拓扑结构、通信协议、网络流量、传输介质等问题；其次，要选择数据库，管理数据库要支持分布处理，并且能够与实时数据库集成；第三，要研究各种接口技术，包括数据库之间的接口、各种应用软件之间及异种机与异构网络互连的接口。
b.有关的功能：包括优化经济调度的实现、过程优化控制和专家操作指导、机组协调控制技术和先进控制技术、设备故障诊断等。
发电厂的信息化应该以总体设计为指导，采取分期实施、重点突破的方针，一般应从上到下进行设计，自下而上分步实施。
8.5.2典型企业案例
（1）企业概况
清河发电厂是东北电力总公司直属企业，是我国自行设计安装的第一座超过100万kW容量的大型火力发电厂。该厂现有发电机组8台，总装机容量120kW，年发电量70亿kW·h。是东北电网的主力发电厂。该厂是凝汽式燃用煤粉的发电厂，其生产过程是一系列能量转换的过程。煤粉在锅炉中燃烧，把化学能转换为烟气的热能。烟气通过锅炉，把热能传给水、蒸汽和空气。产生的新蒸汽从锅炉进入汽轮机后开始膨胀，蒸汽的部分热能就转换为汽流的动能。高速汽流推动汽轮机的叶片，带动叶轮和整个转子旋转，把汽流的动能转换为汽轮机轴的机械能。汽轮机再通过联轴器带动发电机转动而发电，机械能最后被转换为电能。
由此可见，清河发电厂主要组成部分包括热力和电气两大部分，锅炉、汽轮机和发电机为三大核心设备。其生产系统包括输煤和制粉系统、燃烧系统、热力系统、电厂冷端系统、电气系统。
清河发电厂的生产方式目前还属于执行上级发电计划的指令型生产，其运行计划是执行东北电网调度中心下达的日调电计划。在保证完成日调电计划的条件下，进行电厂经济运行管理，对降低成本、提高经济效益起着非常重要的作用。
（2）系统设计
清河发电厂CIMS的总体结构分为5个层次，从下到上依次为：机组设备控制层、过程监控层、生产调度和运行管理层、信息管理层、生产经营决策层。分为以下4个分系统：生产指挥分系统、经济运行管理分系统、过程自动化分系统、支撑环境分系统。
a.生产指挥分系统。包括经营决策、计划管理、技术管理、财务管理、人事管理、物资供应管理、燃料管理、安全管理、环保管理、质量管理、技术管理、能源管理、生产调度管理等。它覆盖CIMS的3个层次：生产经营决策层、信息管理层、生产调度和运行管理层。
b.经济运行管理分系统。包括电网调度计划、生产统计管理、指标竞赛管理、负荷分配、经济调度、能损分析、故障诊断、操作指导、智能数据采集等。它覆盖CIMS所有的5个层次。
c.过程自动化分系统。包括过程优化、过程监控、设备控制，以及与DCS有关的输煤和制粉系统、燃烧系统、热力系统、电气系统等。它覆盖了CIMS的两个层次：过程监控层，机组设备控制层。
d.支撑环境分系统。计算机体系结构采用客户/服务器模式，网络协议选用TCP/IP。它既能支持异种机、异构网的互连，又能支持多种类型的数据库。网络底层协议按不同场合选择不同的协议，厂级计算机选用以太网，厂内分散的计算机通过电话线或者专用线入网。与厂外连接采用X.25协议。DCS系统采用Tokenbus协议。保留目前电厂已有的管理系统，由Novell网所使用的SPX/IPX协议与使用TCP/IP协议的网连接。数据库选用Oracle。
（3）经济运行的模式
发电厂与其他行业一样，以降低成本、提高经济效益为主要目标。在保证完成日调电计划的前提下，经济运行管理对降低成本起着非常重要的作用。
经济运行模式采用两层网络结构，即实时网和管理网。一般说来，监控系统可以建立两种工业测控网络，即集中式网络和分布式网络。集中式工业测控网络是将现场监测信息由电缆引入控制室内的主机接口板上；分布式工业测控网络采用多机网络拓扑结构，再由主机对前端机进行统一管理。
清河发电厂通过比较并结合企业实际情况，采用了分布式测控网络。
（4）效益分析
清河发电厂实施经济运行的CIMS后在安全性、可靠性、经济性等方面都取得了很好的效益，各项指标均得到提高。每台机组每小时可多发电1000kW·h，高峰时可达2000kW·h，同时可使煤耗降低，这两项直接经济效益为730万元/年。主汽温平均温度可提高10℃～14℃，可使全厂耗煤量平均下降1.44kg/（kW·h），再热汽温平均可提高12℃，使煤耗下降0.81kg/（kW·h）。真空的提高、厂用电率的降低、排烟温度的降低等，也都获得了一定的效果。这几项产生的经济效益约为720万元/年。另外，由于采用了自动采集、统计、输出报表，一方面提高了数据的准确性和及时性，另一方面大大减轻了统计工作的劳动量。该系统还可以使运行人员实现最优操作，及时发现故障，合理安排大修，提高设备的利用率。
8.6小结
本章针对不同类型的企业，简单介绍了几个企业级信息化工程——CIMS的案例。从这些案例可以看出，信息化对于所有企业都是发展的必由之路。不同的企业实施信息化工程既有共性也有各自的特点。CIM的哲理是共同的，对信息的理解是共同的，信息集成的原理和系统设计方法是共同的，支撑技术也是共同的。由于不同类型企业的不同特点，某个具体企业实施信息化工程时，还应该特别关注该企业的特点，有针对性地进行设计和实施。
