呂斐

摘要 宣鋼能源管控中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)是以數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用三大部分的設(shè)計(jì)需求和功能設(shè)計(jì)實(shí)施系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一二級(jí)能源計(jì)量?jī)x表和自動(dòng)化工控系統(tǒng)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集，為能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

[關(guān)鍵詞]能源中心 數(shù)據(jù)采集 SCADA

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

宣鋼實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)建設(shè)主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)的改造接入這幾部分工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一二級(jí)能源計(jì)量?jī)x表和自動(dòng)化工控系統(tǒng)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集，通過(guò)特定數(shù)據(jù)協(xié)議將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到能源網(wǎng)后轉(zhuǎn)發(fā)到SCADA數(shù)據(jù)平臺(tái)，為能源監(jiān)控系統(tǒng)、基礎(chǔ)能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集IO服務(wù)器及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

在中心機(jī)房搭建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集IO服務(wù)器、容錯(cuò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器并配套部署相應(yīng)軟件。IO服務(wù)器實(shí)時(shí)采集分布在現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)與SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器己采集的數(shù)據(jù)，并將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到容錯(cuò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐?；A(chǔ)能源管理系統(tǒng)則調(diào)用容錯(cuò)服務(wù)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)處理后提供各種應(yīng)用。

1.2 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

宣鋼工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)采用按區(qū)域劃分的模塊化設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。宣鋼工業(yè)網(wǎng)絡(luò)整體劃分為四個(gè)大的環(huán)形，分別由兩條鏈路雙路由接入核心交換機(jī)。宣鋼東廠區(qū)匯聚層三個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)全部采用24芯單模層絞式鎧裝光纜，實(shí)現(xiàn)兩條鏈路雙路由（線路冗余、路由冗余）的方式接入網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)，保證網(wǎng)絡(luò)具有良好的自愈保護(hù)能力，使系統(tǒng)建設(shè)達(dá)到較高可靠性。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)改造與數(shù)據(jù)采集

2.3.1 計(jì)量?jī)x表改造

改造并完善公司一二級(jí)動(dòng)力、水、電能計(jì)量表，更換不具備通訊接口的二次儀表，增設(shè)區(qū)域性數(shù)據(jù)采集站、無(wú)線采集服務(wù)器以及電能采集器，由Modbus、Profibus等專有通訊協(xié)議直接讀取計(jì)量二次儀表的表底數(shù)據(jù)完成能源計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集專網(wǎng)直接上傳到服務(wù)器處理。

2.3.2 自動(dòng)化系統(tǒng)改造

為了滿足能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制站點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性改造和功能完善，對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸集，通過(guò)了解能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)的監(jiān)視需求，按照需求點(diǎn)表制作網(wǎng)關(guān)工程，以統(tǒng)一的格式對(duì)在各系統(tǒng)中對(duì)所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并在通信網(wǎng)關(guān)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置和集中、將通訊協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成MODBUS方式后轉(zhuǎn)發(fā)到SCADA平臺(tái)，為能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有控制系統(tǒng)功能進(jìn)行完善與適應(yīng)性改造、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化改造、為重要工序配備控制系統(tǒng)，使生產(chǎn)控制系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)外發(fā)接口，滿足數(shù)據(jù)采集需求。

數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)以下幾種方式：

（1）基于OPC的應(yīng)用：OPC通訊標(biāo)準(zhǔn)由于其開放性和高效性，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域及生產(chǎn)信息管理中。上位系統(tǒng)多數(shù)具備OPC接口，對(duì)于上位軟件中不具備OPC組件的DCS系統(tǒng)，為其安裝OPC Server組件，采用OPC的方式采集。

（2）基于PLC的應(yīng)用：在不具備OPC數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)中，采用網(wǎng)關(guān)直接采PLC控制器的方法，安全隔離網(wǎng)關(guān)具有直接采集西門子、AB、施耐德等PLC的專有驅(qū)動(dòng)程序，可以直接在PLC的寄存器中，對(duì)寄存器地址中的不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

2.3.3 變電站改造

通過(guò)變電站站控層適應(yīng)性改造、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化改造，以IEC104、IEC102電力專用協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)電力綜自設(shè)備及多功能電表的通訊和自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)使用配套的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)完成數(shù)據(jù)集中、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、通訊信息管理配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、控制指令下達(dá)等功能，實(shí)現(xiàn)公司級(jí)專業(yè)調(diào)度對(duì)變電站的監(jiān)控。

2.4 能源過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA平臺(tái)）

能源過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA平臺(tái)）作為直接面向用戶的核心軟件之一，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源、環(huán)保信息的集中管控、展示等功能。該系統(tǒng)將應(yīng)用于能源管控中心大廳、部分廠區(qū)、處室等多個(gè)領(lǐng)域，主要以模擬動(dòng)態(tài)畫面形式對(duì)各類計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中展示和處理，具有很強(qiáng)的直觀性，使不同層級(jí)的用戶可以隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，真正做到管理部門對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀的實(shí)時(shí)監(jiān)控、決策以及聯(lián)動(dòng)滿足精細(xì)化管理的需要。

該系統(tǒng)在物理部署架構(gòu)中采用了大量穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)通訊采集及管理專業(yè)軟硬件設(shè)備，通過(guò)設(shè)置ModBus、ProfiBus、IEC104、IEC102等工業(yè)通信專有協(xié)議進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高效采集，完成現(xiàn)場(chǎng)工控儀表設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)交互。該系統(tǒng)主要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備、管網(wǎng)物理分布情況進(jìn)行工藝動(dòng)態(tài)界面繪制，采集了多種類型的檢測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3 實(shí)施效果

宣鋼實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行良好穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性高，為宣鋼能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

截止目前為止，生產(chǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行良好穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性高，為宣鋼能源管理系統(tǒng)、產(chǎn)銷系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。生產(chǎn)調(diào)度可對(duì)全公司生產(chǎn)及消耗的全流程以及重點(diǎn)生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)當(dāng)前生產(chǎn)組織工況進(jìn)行直觀的同步實(shí)時(shí)監(jiān)視，免去了之前的總調(diào)打電話詢問(wèn)崗位、崗位再向總調(diào)上報(bào)，溝通后總調(diào)再向崗位發(fā)布生產(chǎn)命令的時(shí)間，保障了指導(dǎo)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將全公司所有生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、工藝計(jì)量數(shù)據(jù)、能源管理等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。平臺(tái)實(shí)施過(guò)程中改造并完善了公司自動(dòng)化設(shè)備及一二級(jí)動(dòng)力、水、電能計(jì)量表，提升了整體的硬件水平。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為公司的能源調(diào)度、管理提供了科學(xué)依據(jù)。數(shù)據(jù)信息極大程度的共享，快速提升了員工獲取信息的效率，降低了人工抄錄、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的頻率。

參考文獻(xiàn)

[1]馬殿同.馬鋼公司能源管理系統(tǒng)[J].冶金自動(dòng)化，2008，2 （02）：172 -175.

[2]王永川，陳光明，鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)方案研究[J].冶金能源，2003，6 （06）：23-26.

[3]陸建偉，能源過(guò)程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用[J]，中國(guó)制造業(yè)信息化，2006，10 （01）：36-39.

[4]朱宏超，于向軍，呂震中.Modbus協(xié)議在智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]，測(cè)控技術(shù)，2006，2 （02）：10.