1．行業(yè)背景

　　1.1．現(xiàn)狀

　　鋼鐵企業(yè)是消耗能源的大戶(hù)，在有的國(guó)家要占全國(guó)總能耗的15%，在我國(guó)也要占10%左右，因此如何搞好鋼鐵工業(yè)的能源管理，以達(dá)到節(jié)能增效的目的，是發(fā)展鋼鐵工業(yè)的重要任務(wù)之一。我國(guó)噸鋼能耗比世界先進(jìn)水平高出20—30%，主要原因是鐵鋼比高，高爐余壓發(fā)電，干熄焦等大型有效的節(jié)能環(huán)保裝置配備率低，高爐，轉(zhuǎn)爐煤氣等余能余熱回收利用率低。同時(shí)，更重要的是鋼鐵工業(yè)節(jié)能措施，不能只對(duì)單個(gè)設(shè)備，單一工藝進(jìn)行節(jié)能，而應(yīng)從企業(yè)整體出發(fā)，進(jìn)行全流程綜合考慮和系統(tǒng)節(jié)能。這樣才能以較少的投入，實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能效果，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1.2．需求分析

　　鋼鐵廠(chǎng)的能源消耗約占鋼鐵成本的比例約20%-30%，不同的裝備水平，工藝流程，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源管理水平對(duì)能源消耗都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。把能源管理系統(tǒng)（EMS）作為大型企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分，不僅對(duì)能源的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率有重要作用，而且對(duì)于事故預(yù)案策略的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和及時(shí)判斷處理、能源供需的合理調(diào)整和平衡以及在客觀(guān)信息基礎(chǔ)上的能源實(shí)績(jī)分析、能源計(jì)劃編制、能源質(zhì)量管理、能源系統(tǒng)的預(yù)測(cè)等都將是十分有效的。

　　2．能耗計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)

　　2.1．方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

　　能源管理系統(tǒng)的建立不僅對(duì)濟(jì)鋼能源的統(tǒng)一調(diào)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗都將發(fā)揮重要作用，而且它對(duì)于事故預(yù)案的制定和執(zhí)行、事故原因的快速分析和事故的及時(shí)判斷處理、正常和異常情況時(shí)的能源供需的合理調(diào)整和平衡都是十分有效的。

　　鋼廠(chǎng)能源管理控制系統(tǒng)（Energy management system，簡(jiǎn)稱(chēng)EMS）是鋼廠(chǎng)信息化系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析，處理以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源設(shè)備、能源實(shí)績(jī)、能源計(jì)劃、能源平衡、能源預(yù)測(cè)等全方位的監(jiān)控和管理功能。

　　鋼廠(chǎng)能源管理控制系統(tǒng)（EMS）的設(shè)計(jì)，按照集過(guò)程監(jiān)控、能源管理、能源調(diào)度為一體的廠(chǎng)級(jí)管控一體化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的理念進(jìn)行。監(jiān)控管理的主要能源介質(zhì)有：電力、煤氣（焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、混合煤氣）、壓縮空氣、氧氣、氮?dú)?、氬、蒸汽、生產(chǎn)水、生活水等。能源管理控制系統(tǒng)的建立對(duì)濟(jì)鋼能源系統(tǒng)加快實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一調(diào)度、在公司層面優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散、提高環(huán)保質(zhì)量、降低噸鋼能耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和能源管理水平將起到十分明顯的促進(jìn)作用。通過(guò)能源管理控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)各種能源介質(zhì)的優(yōu)化決策調(diào)度，及時(shí)了解和掌握各種能源的生產(chǎn)、使用和運(yùn)行工況，做到科學(xué)決策，正確指揮，確保安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)型到分析型調(diào)度職能的轉(zhuǎn)變。

　　整個(gè)EMS系統(tǒng)分成煤氣調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、氣系統(tǒng)（氧氣、氮?dú)狻嚎s空氣）及蒸汽等調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2.2鋼廠(chǎng)能源系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

　　能源介質(zhì)數(shù)據(jù)采集、能源設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、基本能源管理。

　　1)數(shù)據(jù)采集功能

　　將全公司的能源數(shù)據(jù)采集進(jìn)入系統(tǒng)，供數(shù)據(jù)監(jiān)視、報(bào)警、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等用。

　　2)監(jiān)控功能

　　工藝監(jiān)視功能: 以大屏幕工藝圖或者常規(guī)操作員站工藝圖方式，對(duì)全廠(chǎng)能源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視。

　　報(bào)警功能： 對(duì)全廠(chǎng)能源系統(tǒng)的設(shè)備異常，工藝異常，能源質(zhì)量異常等給出分類(lèi)聲光警報(bào)；

　　歷史趨勢(shì)功能：通過(guò)數(shù)據(jù)歷史曲線(xiàn)和實(shí)施趨勢(shì)，進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析。

　　遠(yuǎn)程控制功能：對(duì)煤氣加壓混合系統(tǒng)，煤氣放散系統(tǒng)，發(fā)電變電系統(tǒng)用電調(diào)度，進(jìn)行能源中心遠(yuǎn)程遙控。

　　煤氣平衡預(yù)測(cè)功能：基于煤氣管網(wǎng)模型以及煤氣發(fā)生、耗用和放散歷史數(shù)據(jù)，對(duì)煤氣柜位進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，幫助調(diào)度人員進(jìn)行煤氣實(shí)時(shí)平衡調(diào)度。

　　運(yùn)行報(bào)表功能：自動(dòng)生成能源生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表。

　　3)基本能源管理功能

　　將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和整理，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃的數(shù)據(jù)，進(jìn)行能源管理工作，包括能源實(shí)績(jī)分析管理、能源質(zhì)量管理、能源平衡管理、能源預(yù)測(cè)分析、運(yùn)行管理支持等。

　　2.3 系統(tǒng)網(wǎng)拓?fù)鋱D

　　典型能源系統(tǒng)架構(gòu)包括能源調(diào)度管理中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元等三級(jí)物理結(jié)構(gòu)（如圖示）。

　　1） 以SCADA軟件為核心，建立I/O Server實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)的數(shù)據(jù)監(jiān)視、工藝操作和實(shí)時(shí)的能源管理功能；基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)具有模型背景的能源管理功能并對(duì)外提供接口。

　　2） 采用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，建立分區(qū)域的冗余環(huán)網(wǎng)，環(huán)與環(huán)之間采用耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，從而建立高可靠專(zhuān)有的能源數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)絡(luò)。

　　3） 以力控通信網(wǎng)管服務(wù)器pFieldComm產(chǎn)品為核心，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、通訊、協(xié)議轉(zhuǎn)換等技術(shù)手段，將能源介質(zhì)參數(shù)的采集與生產(chǎn)控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　3.  SCADA軟件

　　采用國(guó)際主流的SCADA軟件建立I/O Server實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器功能，通過(guò)在線(xiàn)的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)流程圖、參數(shù)表、趨勢(shì)曲線(xiàn)等監(jiān)控功能，并與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)建立通訊。

　　1) 對(duì)企業(yè)能源進(jìn)行集中監(jiān)視、測(cè)量、控制和管理，實(shí)現(xiàn)能源實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析、統(tǒng)計(jì)、分析功能，實(shí)現(xiàn)能源管理的自動(dòng)化。

　　2) 充分利用真實(shí)數(shù)據(jù)，作為節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)分析的依據(jù)，避免了人為判斷的疏失，幫助企業(yè)強(qiáng)化能源消耗、能源核算管理，使企業(yè)管理科學(xué)。

　　3) 幫助企業(yè)提高能源管理效率和質(zhì)量，減少人力成本，強(qiáng)化基礎(chǔ)信息設(shè)施建設(shè)，提高企業(yè)信息化水平。

　　4) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、大耗能設(shè)備的能源利用，分析各部門(mén)資源利用效率和節(jié)能潛力；統(tǒng)計(jì)各部門(mén)、各車(chē)間能源消耗狀況。

　　5) 為企業(yè)信息系統(tǒng)提供包括企業(yè)能耗成本、企業(yè)能耗定額的管理，為整個(gè)企業(yè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞與共享，提供一個(gè)完備的信息平臺(tái)。

　　6) 可根據(jù)需要設(shè)置或自動(dòng)生成企業(yè)能源管理所需的各類(lèi)報(bào)表(各類(lèi)能源運(yùn)行的值班記錄表、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)表等)

　　7) 編制、下達(dá)、調(diào)整旬、月、季和年度能源計(jì)劃，制定企業(yè)能源平衡表

　　技術(shù)特點(diǎn)如下：

　　軟件體系采用真正的客戶(hù)/服務(wù)器（C/S）體系結(jié)構(gòu)； 能夠完全做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器以及趨勢(shì)、報(bào)警、報(bào)表和文件等功能模塊的冗余； I/O通訊冗余，主通訊中斷時(shí)自動(dòng)切換到旁路；支持在線(xiàn)組態(tài)，即在不影響操作的情況下，允許全部或部分應(yīng)用程序進(jìn)行修改； 支持ODBC、OPC、API、DDE等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換方式； 網(wǎng)絡(luò)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議； 支持多種關(guān)系型數(shù)據(jù)，包括Oracle、SQL Server、dBASE等。系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置不同級(jí)別的用戶(hù)操作權(quán)限而防止越權(quán)操作保護(hù)系統(tǒng)的安全。

　　4.  SIXNET - 專(zhuān)業(yè)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)

　　SIXNET具有30余年的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，充分了解各種工業(yè)場(chǎng)合的應(yīng)用需求，并將其成熟的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念注入工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品中，使其能夠真正經(jīng)受各種惡劣工業(yè)環(huán)境的考驗(yàn)。SIXNET全系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有卓越的工業(yè)品質(zhì)，低功耗、無(wú)風(fēng)扇散熱電路設(shè)計(jì)，寬范圍工作環(huán)境溫度(-40°C~+85°C)，美國(guó)軍標(biāo)MIL-STD-1275防浪涌保護(hù)以及嚴(yán)格的國(guó)際質(zhì)量認(rèn)證(CE認(rèn)證,UL認(rèn)證,危險(xiǎn)場(chǎng)所Zone2防爆認(rèn)證、DNV認(rèn)證等)特性確保在各種惡劣工業(yè)環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、安全使用。適合冶金、電力、交通、石化、石油天然氣、水處理、煤礦、船舶、海上鉆井平臺(tái)、軍工等行業(yè)應(yīng)用。

　　5、力控?通訊網(wǎng)關(guān)pFieldComm?

　　由于能源管理系統(tǒng)涉及范圍廣、數(shù)量和類(lèi)別較多，所采用的通信協(xié)議不一致，各個(gè)部門(mén)所采用的計(jì)量設(shè)備也千差萬(wàn)別，同時(shí)由于監(jiān)控的設(shè)備種類(lèi)繁多、協(xié)議多樣化，并地理分散，企業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)控及信息化軟件標(biāo)準(zhǔn)又不統(tǒng)一，導(dǎo)致解決系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的問(wèn)題越來(lái)越突出，由于信息不能共享，已嚴(yán)重影響到自動(dòng)化系統(tǒng)的性能、工期、成本和系統(tǒng)穩(wěn)定。

　　力控科技推出的pFieldComm網(wǎng)關(guān)服務(wù)器可以解決信息集成中由于各信息化軟件系統(tǒng)、控制及數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊協(xié)議不一致、造成系統(tǒng)通訊連接和數(shù)據(jù)交換成本加大的困難，可廣泛應(yīng)用于發(fā)電、變電、化工、石油、樓宇、水利、冶金、機(jī)械、交通、環(huán)保等領(lǐng)域的異種系統(tǒng)互連及信息集成項(xiàng)目中。

　　5.1 力控通訊網(wǎng)關(guān)pFieldComm簡(jiǎn)介

　　力控pFeildComm系列工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān)采用高性能的嵌入式計(jì)算平臺(tái)，服務(wù)內(nèi)核軟件可運(yùn)行于桌面操作系統(tǒng)或嵌入式操作系統(tǒng)中，是一個(gè)脫離于具體硬件設(shè)備接口的通訊服務(wù)平臺(tái)，該系統(tǒng)擁有高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（原型為Unix下標(biāo)準(zhǔn)C開(kāi)發(fā)），具有多種通訊采集和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約庫(kù)?？梢詫?shí)現(xiàn)采集多個(gè)不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集中匯總、分類(lèi)和預(yù)處理，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)中異種協(xié)議的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)過(guò)程，異種協(xié)議容易接入并可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如OPC方式）與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

　　力控pFeildComm支持對(duì)多個(gè)上級(jí)調(diào)度等平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與上傳?？勺鳛榉植际綌?shù)據(jù)采集裝置、工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、電力通訊服務(wù)器或通訊前置機(jī)等使用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)互聯(lián)子系統(tǒng)之間的物理級(jí)安全隔離，同時(shí)結(jié)合了軟件和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、遠(yuǎn)程組態(tài)技術(shù)，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定、易于使用和維護(hù)。

　　5.2.  力控pFieldComm產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

　　力控pFieldComm系統(tǒng)是由嵌入式網(wǎng)關(guān)服務(wù)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)關(guān)）和應(yīng)用軟件包兩部分組成，嵌入式網(wǎng)關(guān)服務(wù)器自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)發(fā)，pFieldComm的應(yīng)用軟件包按照可以項(xiàng)目要求進(jìn)行組態(tài)，來(lái)選擇和配置相關(guān)采集與轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的通訊協(xié)議、物理地址、通道地址、參數(shù)名稱(chēng)等，完成系統(tǒng)應(yīng)用，所有數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)發(fā)均支持?jǐn)?shù)據(jù)的讀、寫(xiě)雙向訪(fǎng)問(wèn),根據(jù)安全需要可以設(shè)置成只讀方式，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)說(shuō)明如下：

　　1) 網(wǎng)關(guān)

　　網(wǎng)關(guān)由嵌入式硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)三部分組成。

　　嵌入式硬件平臺(tái)：采用的是集成了以太網(wǎng)、多串口功能的硬件平臺(tái)，由于具備低功耗、無(wú)風(fēng)扇、使用電子盤(pán)等特點(diǎn)，因此可以投運(yùn)在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

　　嵌入式操作系統(tǒng)：采用主流的嵌入式系統(tǒng)，并針對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行了裁剪和優(yōu)化。

　　嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、事件記錄等子系統(tǒng)。嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)占用的磁盤(pán)空間很小，運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)，出廠(chǎng)時(shí)由廠(chǎng)家工程人員自動(dòng)配置好。

　　2) 應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件組成

　　軟件由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)、協(xié)議開(kāi)發(fā)工具包（SDK）等構(gòu)成， 開(kāi)發(fā)維護(hù)軟件運(yùn)行在PC上，通過(guò)PC可以對(duì)通訊網(wǎng)關(guān)的運(yùn)行軟件進(jìn)行上傳、下載、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、報(bào)文監(jiān)測(cè)等功能。完成遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，

　　3) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理

　　pFieldComm系統(tǒng)適用于處理不斷更新的快速變化的數(shù)據(jù)及事件處理，能夠以各種方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種操作，包括：數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)處理、報(bào)警處理、服務(wù)請(qǐng)求等。

　　pFieldComm系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)技術(shù)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供時(shí)間驅(qū)動(dòng)調(diào)度和資源分配算法，針對(duì)不同的應(yīng)用需求和特點(diǎn)，它采用L樹(shù)索引技術(shù)、專(zhuān)用的內(nèi)存分配和管理方法、數(shù)據(jù)字典和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，并采用了多線(xiàn)程和并行處理方式等技術(shù)。

　　4) 物理級(jí)安全隔離

　　隔離措施：

　　•物理隔離：將以太網(wǎng)輸入/輸出轉(zhuǎn)化為485/232總線(xiàn)型輸出/輸入，將以太網(wǎng)進(jìn)行物理級(jí)安全隔離。

　　•安全通道隔離。即通過(guò)專(zhuān)用通信硬件和私有不可路由協(xié)議等安全機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)的隔離和數(shù)據(jù)交換，有效地把內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)隔離開(kāi)來(lái)，而且高效地實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全交換。

　　5) 通訊性能特點(diǎn)：

　　支持串口、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、電話(huà)撥號(hào)、電臺(tái)、GSM/GPRS/CDMA等多種通訊方式；

　　提供端到端的“協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)”方案，靈活可擴(kuò)展訊口多達(dá)32個(gè)；

　　支持?jǐn)?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為規(guī)范化文本格式（XML格式）的數(shù)據(jù)包；

　　支持“ 多” 轉(zhuǎn)“ 多” 的協(xié)議轉(zhuǎn)換模式，方便不同上級(jí)系統(tǒng)共享相同數(shù)據(jù)；

　　支持根據(jù)數(shù)據(jù)中心命令采集和主動(dòng)定時(shí)采集等數(shù)據(jù)采集模式，定時(shí)采集周期可靈活配置；

　　支持設(shè)備診斷，通訊中斷的時(shí)候可以本地存儲(chǔ)，同時(shí)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行斷點(diǎn)續(xù)傳；

　　數(shù)據(jù)采集器對(duì)數(shù)據(jù)中心（服務(wù)器）數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳時(shí)支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：OPCServer、ODBC/JDBC、MODBUS/TCP、 DNP傳送規(guī)范，支持OPC、DDE、ODBC等通訊方式的數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換；

　　可以提供基于C/C++接口的數(shù)據(jù)采集程序開(kāi)發(fā)包，可供用戶(hù)獨(dú)立增加、下載新的驅(qū)動(dòng)程序；

　　對(duì)于不便公開(kāi)的保密協(xié)議，用戶(hù)可利用驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)包自行開(kāi)發(fā)采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

　　5.3 力控pFieldComm系統(tǒng)特點(diǎn)

　　1）多對(duì)多的協(xié)議轉(zhuǎn)換：?jiǎn)闻_(tái)通訊服務(wù)期支持最多16個(gè)串口，6個(gè)以太網(wǎng)口。所有的端口均可自由指定接收或轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)議類(lèi)型。協(xié)議庫(kù)種類(lèi)達(dá)到上千種，包括國(guó)內(nèi)外主流PLC、DCS、智能儀表、智能模塊、IEC60870系列電力規(guī)約等；

　　2）完全工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品：系統(tǒng)搭載串口均支持RS422/485/232跳線(xiàn)轉(zhuǎn)換，支持RS485自動(dòng)數(shù)據(jù)流控制，端口加載3000V隔離裝置；采用千兆以太網(wǎng)；所有端口工作狀態(tài)均有前面板指示燈供觀(guān)察；所有芯片部件均采用高可靠元件；通過(guò)CE、EMC、FCC認(rèn)證；

　　3）安全隔離：當(dāng)數(shù)據(jù)采集接口網(wǎng)關(guān)為上位軟件提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，它一般位于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和上位軟件服務(wù)器之間，由于pFieldComm采用了多網(wǎng)段隔離和單項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可達(dá)到自動(dòng)化控制系統(tǒng)和上位軟件服務(wù)器之間的安全隔離目的；

　　4）實(shí)時(shí)穩(wěn)定：采用嵌入式低功耗設(shè)計(jì)，工業(yè)級(jí)DOM存儲(chǔ)介質(zhì)，導(dǎo)熱管散熱工藝，整機(jī)無(wú)任何機(jī)械部件；采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，搭載大容量工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性；

　　5）實(shí)用性強(qiáng)：pFieldComm不但支持通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，還可以支持多種協(xié)議的變種。例如，電力的國(guó)標(biāo)或國(guó)際規(guī)約通常各廠(chǎng)家的實(shí)現(xiàn)都不盡相同，pFieldComm已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)內(nèi)主流廠(chǎng)家的兼容；同時(shí)提供定制功能，對(duì)非標(biāo)協(xié)議或協(xié)議中的非標(biāo)部分均可進(jìn)行定制；

　　6）開(kāi)發(fā)維護(hù)簡(jiǎn)便：可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程組態(tài)，遠(yuǎn)程上傳、下載；不需要編寫(xiě)代碼；

　　7）多級(jí)冗余設(shè)計(jì)，支持網(wǎng)關(guān)之間的冗余和多臺(tái)網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)的擴(kuò)展功能；

　　8）多種數(shù)據(jù)集成接口：除了轉(zhuǎn)換成多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約外，pFieldComm同時(shí)提供對(duì)多種軟件的內(nèi)部接口，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)輕松組態(tài)，例如iFix、ForceControl、Intouch、PI、Infoplus、PHD等。在上述軟件中，均可通過(guò)其自身的底層接口對(duì)pFieldComm進(jìn)行組態(tài)和通訊；

　　5、4  pFieldComm軟件配置與管理

　　5.4.1pFieldComm的軟件簡(jiǎn)介

　　pFieldComm的軟件系統(tǒng)分為開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)，pFieldComm開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建I/O設(shè)備、轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、SOD，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，工程組態(tài)的工作可完全在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)完成。嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)創(chuàng)建的工程進(jìn)行解釋執(zhí)行，完成數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)通信等過(guò)程。 嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)安裝運(yùn)行在網(wǎng)關(guān)內(nèi)。當(dāng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)完成工程組態(tài)后，需要將工程文件下載到網(wǎng)關(guān)里，再由嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)解釋運(yùn)行。

5.4.2  pFieldComm的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

　　pFieldComm開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要由工程管理器和開(kāi)發(fā)工具Admin組成，工程管理器完成對(duì)多個(gè)工程數(shù)據(jù)的管理，開(kāi)發(fā)工具Admin完成創(chuàng)建I/O設(shè)備、轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、SOD，配置各種系統(tǒng)參數(shù)。Admin提供FTP功能，可以對(duì)網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)完成工程文件的上傳、下載，同時(shí)可通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停、在線(xiàn)報(bào)文查看等功能。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)單獨(dú)的軟件包，一般安裝在工程師站上，用于完成對(duì)網(wǎng)關(guān)的全部組態(tài)功能。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)主要包括：工程管理器、開(kāi)發(fā)工具Admin，分別用于應(yīng)用工程的管理、工程組態(tài)。

　　5.4.3  pFieldComm的運(yùn)行系統(tǒng)

　　pFieldComm通信服務(wù)器平臺(tái)軟件的運(yùn)行系統(tǒng)主要由AngelServer ，I/O驅(qū)動(dòng)程序、轉(zhuǎn)發(fā)器程序、NetOPCServer等幾部分組成：

　　AngelServer，進(jìn)程調(diào)度機(jī)。負(fù)責(zé)管理和守護(hù)pFieldComm的所有進(jìn)程，擁有完善的看門(mén)狗機(jī)制，同時(shí)與pFieldComm的硬件看門(mén)狗緊密配合；

　　IOServer，通訊調(diào)度機(jī)。負(fù)責(zé)通過(guò)不同的通訊鏈路與不同廠(chǎng)家的設(shè)備建立通訊，自身?yè)碛幸惶淄暾耐ㄓ嵳{(diào)度，故障排查，故障恢復(fù)，負(fù)載均衡機(jī)制，I/O驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)單獨(dú)的軟件包，包含了pFieldComm所支持的設(shè)備接口的配置文件。

　　DBServer，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。這是pFieldComm在通信服務(wù)器領(lǐng)域的一大突破。傳統(tǒng)的通信服務(wù)器，由于不具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，通常只能用于較小范圍的應(yīng)用。而搭載實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的pFieldComm，目前的最大支持?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)已達(dá)到12.6萬(wàn)點(diǎn)；

　　NetServer，網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度機(jī)。用于構(gòu)建通信服務(wù)器之間，或通信服務(wù)器與上級(jí)調(diào)度之間的網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)。該服務(wù)同時(shí)用于建立多級(jí)冗余機(jī)制；

　　DataServer，數(shù)據(jù)服務(wù)器。用于以多種方式向第三方系統(tǒng)，例如上級(jí)調(diào)度提供數(shù)據(jù)。支持多種鏈路和通訊規(guī)約。例如Modbus RTU，Modbus TCP，IEC60870-5-101，IEC60870-5-104等。轉(zhuǎn)發(fā)器程序是一個(gè)單獨(dú)的軟件包，包含了轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議接口的配置文件。

　　NetOPCServer：是一個(gè)單獨(dú)的軟件包，它為使用pFieldComm產(chǎn)品的用戶(hù)提供了標(biāo)準(zhǔn)OPC訪(fǎng)問(wèn)接口（DA2.0）。NetOPCServer可以安裝在具有OPC Client接口的SCADA工作站、通信前置機(jī)或其它運(yùn)行HMI系統(tǒng)的工作站上，通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)工作站與pFieldComm通信服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信。

　　配置與維護(hù)模塊。pFieldComm支持本地/遠(yuǎn)程配置方式，上述所有部件功能均通過(guò)該模塊進(jìn)行配置。配置與維護(hù)模塊可以安裝在任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)授權(quán)認(rèn)證登入。

　　5.5  力控pFieldComm的應(yīng)用

　　在本方案中主要用到的采集控制系統(tǒng)包括：

　　Modicon Quatumm PLC系統(tǒng)Siemens S7-200、Siemens S7-300、SiemensS7-400、GE VersaMax PLC系統(tǒng)、GE 90-30 PLC系統(tǒng)GE 90-70 PLC系統(tǒng)、AB PLC5、AB ControlLogix5000系統(tǒng)、okogawa的CS1000、CS3000系統(tǒng)、 ABB AC800M DCS系統(tǒng)等。產(chǎn)品涉及廠(chǎng)家多，設(shè)備種類(lèi)繁多、協(xié)議多樣化。

　　引入力控pFieldComm通訊網(wǎng)關(guān)解決方案，有效隔離能源系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)，徹底解決聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題:

　　1)、采用力控pFieldComm IOServer組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)已有控制系統(tǒng)，如S7-300、GE 90-70、GE 90-30以及GEVersaMax進(jìn)行通訊；

　　2）、采用力控pFieldComm NetServer組件，實(shí)現(xiàn)EMS系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)已有AB Controllogix5000系統(tǒng)進(jìn)行通訊；

　　3）、采用力控pFieldComm IOServer組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)TSX Quantum PLC、Siemens S7-400、ABB AC800M以及Siemens S7-200進(jìn)行通訊；

　　4）、采用力控pFieldComm NetServer組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)AB PLC5以及Yokogawa CS 1000和CS 3000 DCS系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

　　5）、采用先進(jìn)的通訊協(xié)議DNP3.0、IEC104、IEC102（電度量通訊協(xié)議）。煤氣系統(tǒng)和水系統(tǒng)采用DNP3.0，電力系統(tǒng)采用IEC104，IEC102協(xié)議。

　　6.總結(jié)

　　該鋼廠(chǎng)能源管理系統(tǒng)（EMS）通過(guò)力控pFieldComm將設(shè)備種類(lèi)繁多、協(xié)議多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)分散的數(shù)據(jù)采集和控制、集中的管理調(diào)度和能源供需平衡以及能源預(yù)測(cè)，為在生產(chǎn)全過(guò)程中較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗和環(huán)保的目標(biāo)創(chuàng)造條件。即對(duì)生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析，處理以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源設(shè)備、能源實(shí)績(jī)、能源計(jì)劃、能源平衡、能源預(yù)測(cè)等全方位的監(jiān)控和管理功能，達(dá)到企業(yè)節(jié)能增效的目的。