動(dòng)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(dòng)化朝著智能化方向的發(fā)展，動(dòng)力孤立的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)集成為集中監(jiān)控平臺(tái)成了日后發(fā)展的大趨勢(shì)。利用集成各個(gè)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(shí)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(dòng)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(guò)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(wú)信息交互。但是動(dòng)力作為全廠的能源供給、轉(zhuǎn)換、使用和監(jiān)管部門(mén)，從設(shè)備操作、負(fù)荷調(diào)整和能源調(diào)度等方面幾個(gè)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(tái)成為必然趨勢(shì)，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(shí)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(dòng)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(dòng)力、鍋爐、能源3個(gè)監(jiān)控室：動(dòng)力監(jiān)控室包含了空壓、真空、空調(diào)、制冷、配電5個(gè)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(gè)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(gè)個(gè)信息孤島，無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。

（1）各個(gè)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(jiàn)表1）。

（2）網(wǎng)絡(luò)為獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)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(dòng)力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)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(tái)的發(fā)布和MES系統(tǒng)的交互。

2.2 建立虛擬化平臺(tái)

選用2臺(tái)高性能的服務(wù)器以及存儲(chǔ)設(shè)備建立一套資源池，利用VMware軟件構(gòu)建一套云端平臺(tái)，將應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行在虛擬化平臺(tái)，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(tái)創(chuàng)建OPC應(yīng)用服務(wù)器，運(yùn)行Kepware軟件，可實(shí)時(shí)采集各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。Kepware支持多種通信協(xié)議，可以采集各個(gè)廠家控制器的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)OPC協(xié)議將數(shù)據(jù)送到SCADA軟件平臺(tái)。

2.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

在虛擬化平臺(tái)創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用服務(wù)器，采用GENSIS64自動(dòng)化套件中的Hyper History實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，與OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊，采集opc實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并以1 s的時(shí)間間隔進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.5 SCADA服務(wù)器

在虛擬化平臺(tái)創(chuàng)建SCADA應(yīng)用服務(wù)器，采用組態(tài)軟件GENSIS64自動(dòng)化套件中的GraphWorX組件，對(duì)動(dòng)力的各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中組態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及狀態(tài)（見(jiàn)圖3）。

另外，SCADA服務(wù)器與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)曲線的展示。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這次網(wǎng)絡(luò)、虛擬平臺(tái)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(shí)性。實(shí)現(xiàn)了可靠、完整的集中監(jiān)控平臺(tái)，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(zhuān)家?guī)臁?D自動(dòng)巡檢等數(shù)據(jù)應(yīng)用功能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

同時(shí)，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(hù)管理，操作審計(jì)記錄等安全措施，使得整個(gè)系統(tǒng)更加安全可靠。

[參考文獻(xiàn)]

[1]昭通卷煙廠.能管建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)方案[Z].昭通卷煙廠，2018.

[2]日本OPC協(xié)會(huì).OPC程序應(yīng)用入門(mén)[Z].鄭立，譯.OPC中國(guó)促進(jìn)會(huì)，2010.

[3]美國(guó)標(biāo)志科技.GENESIS64中文標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)手冊(cè)[Z].美國(guó)標(biāo)志科技，2015.