動力SCADA系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)交互技術(shù)探究

胡忠福　汪華聰

摘 要：隨著工廠自動化朝著智能化方向的發(fā)展，動力孤立的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)集成為集中監(jiān)控平臺成了日后發(fā)展的大趨勢。利用集成各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互使用，有利于提高設(shè)備的操作、監(jiān)視效率及負(fù)荷調(diào)整的及時性，降低生產(chǎn)成本；有利于打破系統(tǒng)間不同通信協(xié)議而造成儀器儀表難于接入的瓶頸，降低配件成本的重復(fù)投資。所以，文章著重探究集成數(shù)據(jù)的交互技術(shù)。

關(guān)鍵詞：SCADA；系統(tǒng)集成；交互技術(shù)；opc；Kepware；GENSIS64

動力空壓、制冷、空調(diào)、真空、鍋爐、市政供水、配電是獨(dú)立的能源生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。能源系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了水、蒸汽、壓縮空氣、電4種能源的計(jì)量和數(shù)據(jù)采集。各系統(tǒng)之間獨(dú)立運(yùn)行，相互間無信息交互。但是動力作為全廠的能源供給、轉(zhuǎn)換、使用和監(jiān)管部門，從設(shè)備操作、負(fù)荷調(diào)整和能源調(diào)度等方面幾個系統(tǒng)之間密不可分地聯(lián)系在一起。所以，孤立的監(jiān)控系統(tǒng)集成為集中監(jiān)控平臺成為必然趨勢，這樣有利于提高設(shè)備的操作、監(jiān)視效率及負(fù)荷調(diào)整的及時性，降低生產(chǎn)成本；有利于打破系統(tǒng)間不同通信協(xié)議而造成儀器儀表難于接入的瓶頸，降低配件成本的重復(fù)投資。

1 現(xiàn)狀

目前動力系統(tǒng)各自建立了SCADA系統(tǒng)，因工作需要及地理位置形成了動力、鍋爐、能源3個監(jiān)控室：動力監(jiān)控室包含了空壓、真空、空調(diào)、制冷、配電5個獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)；鍋爐監(jiān)控室包含了鍋爐、供水兩個獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)；能管系統(tǒng)包含了全廠水、汽、氣、電用能監(jiān)控。造成一個個信息孤島，無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。

（1）各個系統(tǒng)之間控制及采集的PLC不同，也就造成了不同的通信協(xié)議（見表1）。

（2）網(wǎng)絡(luò)為獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，沒有互聯(lián)互通，如圖1所示。

2 解決方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

建立動力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（見圖2）：結(jié)構(gòu)為星形，采用10 M/100 M/ 1 000 Mbps自適應(yīng)以太網(wǎng)，支持TCP/IP協(xié)議。將孤立系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。并和工廠的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)連通，方便集中監(jiān)控平臺的發(fā)布和MES系統(tǒng)的交互。

2.2 建立虛擬化平臺

選用2臺高性能的服務(wù)器以及存儲設(shè)備建立一套資源池，利用VMware軟件構(gòu)建一套云端平臺，將應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行在虛擬化平臺，可在線調(diào)整應(yīng)用服務(wù)器的資源配置。

2.3 OPC服務(wù)器

在虛擬化平臺創(chuàng)建OPC應(yīng)用服務(wù)器，運(yùn)行Kepware軟件，可實(shí)時采集各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)。Kepware支持多種通信協(xié)議，可以采集各個廠家控制器的數(shù)據(jù)，同時通過OPC協(xié)議將數(shù)據(jù)送到SCADA軟件平臺。

2.4 實(shí)時數(shù)據(jù)庫

在虛擬化平臺創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服務(wù)器，采用GENSIS64自動化套件中的Hyper History實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件，與OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊，采集opc實(shí)時數(shù)據(jù)并以1 s的時間間隔進(jìn)行存儲。

2.5 SCADA服務(wù)器

在虛擬化平臺創(chuàng)建SCADA應(yīng)用服務(wù)器，采用組態(tài)軟件GENSIS64自動化套件中的GraphWorX組件，對動力的各個監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中組態(tài)，實(shí)時監(jiān)控各個系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及狀態(tài)（見圖3）。

另外，SCADA服務(wù)器與實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)交互，在GraphWorx中利用TrendWorXView控件抽取實(shí)時數(shù)據(jù)庫所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢曲線的展示。

3 結(jié)語

通過這次網(wǎng)絡(luò)、虛擬平臺的建設(shè)，利用Kepware軟件支持多種通信協(xié)議的功能，打破了系統(tǒng)間不同通信協(xié)議而造成儀器儀表難于接入的瓶頸；并利用ICONICS公司的GENESIS64組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提高了設(shè)備操作、監(jiān)視效率及負(fù)荷調(diào)整的及時性。實(shí)現(xiàn)了可靠、完整的集中監(jiān)控平臺，又有很強(qiáng)的橫向和縱向擴(kuò)展功能。也為大數(shù)據(jù)分析、專家?guī)臁?D自動巡檢等數(shù)據(jù)應(yīng)用功能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

同時，在工廠生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)原有的安全防護(hù)基礎(chǔ)上，增加了系統(tǒng)端口封堵，底層電腦禁用USB接口、安裝防毒軟件、操作采用C/S架構(gòu)、多用戶管理，操作審計(jì)記錄等安全措施，使得整個系統(tǒng)更加安全可靠。

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