宣鋼能源管理系統實時數據采集平臺的設計與實現

呂斐

摘要 宣鋼能源管控中心實時數據采集平臺是以數據采集與傳輸、數據存儲與處理、數據應用三大部分的設計需求和功能設計實施系統平臺實現對一二級能源計量儀表和自動化工控系統的重點數據實時自動采集，為能源管理系統、產銷系統提供數據支撐。

[關鍵詞]能源中心 數據采集 SCADA

1 系統設計

宣鋼實時數據采集平臺建設主要包括實時數據庫平臺、工業網絡、現場的改造接入這幾部分工作，從而實現對一二級能源計量儀表和自動化工控系統的重點數據實時自動采集，通過特定數據協議將實時數據上傳到能源網后轉發到SCADA數據平臺，為能源監控系統、基礎能源管理系統、產銷系統提供數據支撐。

1.1 實時數據采集IO服務器及實時數據庫

在中心機房搭建實時數據采集IO服務器、容錯實時數據庫服務器并配套部署相應軟件。IO服務器實時采集分布在現場的各類數據與SQL關系型數據庫服務器己采集的數據，并將采集的實時數據傳送到容錯實時數據庫服務器進行存儲，同時為實時數據監控平臺提供數據支撐。基礎能源管理系統則調用容錯服務器存儲的數據，經系統處理后提供各種應用。

1.2 工業網絡

宣鋼工業網絡平臺建設采用按區域劃分的模塊化設計思路，進行整體結構設計。宣鋼工業網絡整體劃分為四個大的環形，分別由兩條鏈路雙路由接入核心交換機。宣鋼東廠區匯聚層三個環形網絡全部采用24芯單模層絞式鎧裝光纜，實現兩條鏈路雙路由（線路冗余、路由冗余）的方式接入網絡核心交換機，保證網絡具有良好的自愈保護能力，使系統建設達到較高可靠性。

2.3 現場改造與數據采集

2.3.1 計量儀表改造

改造并完善公司一二級動力、水、電能計量表，更換不具備通訊接口的二次儀表，增設區域性數據采集站、無線采集服務器以及電能采集器，由Modbus、Profibus等專有通訊協議直接讀取計量二次儀表的表底數據完成能源計量數據自動采集，經數據采集專網直接上傳到服務器處理。

2.3.2 自動化系統改造

為了滿足能源管理系統、產銷系統對數據采集的要求，對現場控制站點進行適應性改造和功能完善，對控制系統內的數據進行整理和歸集，通過了解能源管理系統、產銷系統的監視需求，按照需求點表制作網關工程，以統一的格式對在各系統中對所需的數據進行匯總，并在通信網關中對數據進行配置和集中、將通訊協議統一轉換成MODBUS方式后轉發到SCADA平臺，為能源管理系統、產銷系統提供數據基礎。

通過對現有控制系統功能進行完善與適應性改造、數據接口標準化改造、為重要工序配備控制系統，使生產控制系統具備數據外發接口，滿足數據采集需求。

數據采集主要通過以下幾種方式：

（1）基于OPC的應用：OPC通訊標準由于其開放性和高效性，現在已被廣泛應用于自動化控制領域及生產信息管理中。上位系統多數具備OPC接口，對于上位軟件中不具備OPC組件的DCS系統，為其安裝OPC Server組件，采用OPC的方式采集。

（2）基于PLC的應用：在不具備OPC數據采集的控制系統中，采用網關直接采PLC控制器的方法，安全隔離網關具有直接采集西門子、AB、施耐德等PLC的專有驅動程序，可以直接在PLC的寄存器中，對寄存器地址中的不同類型數據進行采集。

2.3.3 變電站改造

通過變電站站控層適應性改造、數據接口標準化改造，以IEC104、IEC102電力專用協議實現對電力綜自設備及多功能電表的通訊和自動采集，實現使用配套的遠動機完成數據集中、通訊協議轉換、通訊信息管理配置、數據轉發、控制指令下達等功能，實現公司級專業調度對變電站的監控。

2.4 能源過程監控系統（SCADA平臺）

能源過程監控系統（SCADA平臺）作為直接面向用戶的核心軟件之一，實現對能源、環保信息的集中管控、展示等功能。該系統將應用于能源管控中心大廳、部分廠區、處室等多個領域，主要以模擬動態畫面形式對各類計量檢測數據進行集中展示和處理，具有很強的直觀性，使不同層級的用戶可以隨時掌握現場各個關鍵節點的生產動態，真正做到管理部門對生產現狀的實時監控、決策以及聯動滿足精細化管理的需要。

該系統在物理部署架構中采用了大量穩定高效的數據通訊采集及管理專業軟硬件設備，通過設置ModBus、ProfiBus、IEC104、IEC102等工業通信專有協議進行現場數據的實時高效采集，完成現場工控儀表設備、實時數據庫、組態軟件之間的數據關聯交互。該系統主要依據現場實際設備、管網物理分布情況進行工藝動態界面繪制，采集了多種類型的檢測實時數據。

3 實施效果

宣鋼實時數據采集平臺中生產數據數據采集系統運行良好穩定，實時性和準確性高，為宣鋼能源管理系統、產銷系統提供了穩定可靠的數據基礎。

截止目前為止，生產數據數據采集系統運行良好穩定，實時性和準確性高，為宣鋼能源管理系統、產銷系統提供了穩定可靠的數據基礎。生產調度可對全公司生產及消耗的全流程以及重點生產工序環節當前生產組織工況進行直觀的同步實時監視，免去了之前的總調打電話詢問崗位、崗位再向總調上報，溝通后總調再向崗位發布生產命令的時間，保障了指導生產的實時性。

4 結束語

實時數據采集系統將全公司所有生產過程監控數據、工藝計量數據、能源管理等數據實時采集到實時數據采集平臺。平臺實施過程中改造并完善了公司自動化設備及一二級動力、水、電能計量表，提升了整體的硬件水平。

實時數據采集系統平臺的設計實現為公司的能源調度、管理提供了科學依據。數據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、統計數據的頻率。

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