1. 概述

    某鋼鐵集團能源動力公司擔負著整個鋼鐵集團能源供應的重要使命，下屬多個熱源廠，服務用戶幾十家，覆蓋面積約50平方公里。改革開放以來， 隨著集團經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，能源供應也日新月異，飛速發(fā)展。數(shù)千個附屬設備組成一個龐大復雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，其業(yè)務管理任務十分繁重。公司領導特別重視推廣先進科學技術，改進企業(yè)經(jīng)營管理、提高生產(chǎn)效率、提升服務水平。計劃進行能源管網(wǎng)自動化集控工程建設。能源管網(wǎng)自動化集控工程是一個以管理產(chǎn)能設備為核心內(nèi)容、監(jiān)控生產(chǎn)設備運行情況，并具備在局域網(wǎng)上共享管網(wǎng)信息的綜合信息系統(tǒng)，它能夠快速方便地對管網(wǎng)數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、分析，對管網(wǎng)運行中的突發(fā)事件進行緊急事故處理，顯示受影響區(qū)域，能夠自主地快速采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)資料進行實時的更新， 做到快速、規(guī)范、統(tǒng)一地將管線、設備運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)等綜合管理起來，實時地反映管網(wǎng)運行的最新狀態(tài)；為管網(wǎng)的日常維護、檔案資料保存、規(guī)劃設計、工程改造提供有力的科學決策依據(jù)。

    本控制方案主要考慮焦耐區(qū)域的設備控制、上位監(jiān)測、數(shù)據(jù)共享、調度控制等。焦耐區(qū)域主要控制點有：焦耐電站3號鍋爐、兩臺汽機、化學制水站、輸配電、兩座5.4萬氣柜與脫硫、減溫減壓站等六個模塊。

    2. 系統(tǒng)目標

    監(jiān)視焦耐區(qū)域管網(wǎng)設備運行狀態(tài)，對各測量點的溫度、壓力、差壓、瞬時流量、累計流量和產(chǎn)能設備的運行狀態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)測。對各實測參數(shù)設置報警限值，出現(xiàn)異常情況后，中心控制室及時發(fā)現(xiàn)問題，并發(fā)出報警。

    自主地快速采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)資料進行實時的更新，快速、規(guī)范、統(tǒng)一地將管線、設備運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)等綜合起來，真實地反映管網(wǎng)運行的最新狀態(tài)。

    測點各參量均由計算機自動讀取并記錄，免去人工記錄上報等中間環(huán)節(jié)，杜絕數(shù)據(jù)失準。

    上級主管部門可以監(jiān)視主要生產(chǎn)參數(shù)，可自動生成生產(chǎn)報表。

    按照生產(chǎn)需求將必要的參數(shù)通過局域網(wǎng)存儲到指定服務器。

    3. 系統(tǒng)方案

    根據(jù)本工程特點，將系統(tǒng)網(wǎng)絡分為三個層次。如圖1 。第一層為數(shù)據(jù)應用層，使用成熟先進的客戶機/服務器（Client/Server）體系結構來設計。第二層是數(shù)據(jù)采集層，由CAN總線采集控制模塊和上位機組成。第三層為設備控制層，由CAN總線采集控制模塊和現(xiàn)場一次儀表組成。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖

    A、系統(tǒng)組網(wǎng)協(xié)議說明

    由于熱能總廠測控區(qū)域內(nèi)附有局域網(wǎng)，考慮使用原網(wǎng)路，采用工業(yè)標準協(xié)議TCP/IP，該協(xié)議簡單實用，可連接各種檔次機器。TCP/IP協(xié)議是一套把因特網(wǎng)上的各種系統(tǒng)互連起來的協(xié)議組，保證因特網(wǎng)上數(shù)據(jù)的準確快速傳輸。參考開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、鏈路層。

    (1) 應用層

    網(wǎng)絡應用層是一個定義清晰的會話過程，如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)來自服務器和采集站，應用層只對大的數(shù)據(jù)報作打包拆包處理。

    (2) 傳輸層

    傳輸層讓網(wǎng)絡程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數(shù)據(jù)，如定義網(wǎng)絡連接的端口號等，實現(xiàn)該層協(xié)議的傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。在本系統(tǒng)中使用TCP數(shù)據(jù)報協(xié)議。　　

    (3) 網(wǎng)絡層

    網(wǎng)絡層讓信息可以發(fā)送到相鄰的TCP/IP網(wǎng)絡上的任一主機上，IP協(xié)議就是該層中傳送數(shù)據(jù)的機制。同時為建立網(wǎng)絡間的互連，應提供ARP地址解析協(xié)議,實現(xiàn)從IP地址到數(shù)據(jù)鏈路物理地址的映像。　　

    (4) 鏈路層

    控制同一物理網(wǎng)絡上的不同機器間數(shù)據(jù)傳送的底層協(xié)議。

    B、系統(tǒng)組網(wǎng)模式

    本系統(tǒng)采用客戶/服務器（C/S）模式。設置數(shù)據(jù)庫服務器一臺，其余各采集站、監(jiān)控站均為客戶機。C/S體系結構是指將系統(tǒng)的設計分為服務器端和客戶機，兩端分別設計并執(zhí)行，服務器提供數(shù)據(jù)操作的各項服務，客戶機則為用戶提供最終操作界面，由此平衡了服務器及客戶機的處理負荷，大大地提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率，優(yōu)化了系統(tǒng)的性能，減少了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量和數(shù)據(jù)傳輸。服務器端是指運行大型關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（RDBMS）的高性能服務器，客戶機是指由用戶操作的若干臺微機，在本系統(tǒng)中則為各采集站。在服務器上運行的大型關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要為業(yè)務數(shù)據(jù)庫的存儲、訪問、查詢、備份、恢復等操作提供一系列重要的服務，并且為數(shù)據(jù)的安全訪問等提供嚴格的權限控制；服務器端通常情況下對用戶而言是不透明的。客戶機上主要運行根據(jù)業(yè)務需求定制開發(fā)的處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計、匯總、查詢、打印等多種操作功能。

    C、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

    根據(jù)實際控制設備實際分布，設立6個監(jiān)控點，鍋爐監(jiān)控點設工程師站一個及一般監(jiān)控站一個，其余監(jiān)控點只設一臺上位，以上位機為核心組成一個計算機數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，通過下位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，它對測量數(shù)據(jù)的處理以及控制算法都是以數(shù)字計算為基礎，通過軟件實現(xiàn)。硬件由上位機