力控科技

管控一体化解决之道

城市燃气生产调度SCADA解决方案

项目概述

1.1 项目背景

      城市天然气企业众多的场站系统(几十个至几百个)地理位置分布广,调控指挥中心如果无法及时准确的获悉各重要场站的信息,这将给生产调度人员对整体的运营进行正确的评估及决策带来了很大的麻烦,给所辖门站下达准确的指导指令带来很大的困难,很难对未来的形势和环境进行准确的评估,因此,建设一个完善的燃气SCADA生产调度管理系统系统有助于改善企业的生产运行管理。

1.2 需求分析

      燃气SCADA生产调度管理系统需要实时采集生产现场数据,完资源实时调配与控制。完成设备运行管理,故障分析,生产报警管理等。

本次SCADA生产调度管理系统建设内容包括:有人值守门站监控系统建设,无人值守门站生产数据采集上传;调度中心调度管理平台建设,将原有门站的生产数据移植或无缝接入到新的监控平台上;在新增门站设置以计算机为核心的监控系统,实时采集所属区域的温度传感器、压力变送器、流量等设备的相关参数,并通过GPRS网络上传至集团。在新增的工业监测点各安装一台数据远传模块,采集相应流量计的实时数据,并通过以太网或GPRS网络直接上传给集团调度中心。

通过本次系统建设,将为企业提供一个稳定可靠可信并及时的SCADA系统,对各个门站和工业监测点运行参数进行采集筛选过滤统计分析计算应用等,以科学的数据为依据,优化企业生产调度管理

1.3 系统建设目标

      燃气SCADA生产调度管理系统是结合计算机、信息与控制技术最新发展,面向燃气调度监控,充分利用管网的数据信息,建立燃气管网运行模型,形成统一的管理平台和人机界面,监测管网的实时运行状态,生成调度策略和紧急抢修策略,保障燃气管网安全、连续、稳定运行,提高燃气企业管理水平和运营经济效益。

生产调度实时数据库管理平台主要完成对管网输配及场站系统数据采集和监视管理任务,将整个远程站的数据进行处理、分析、存档并向各远程站发送调度及控制指令。同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务。

主调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所提供/显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个管网的操作和管理。

1.4 系统建设内容

      城市燃气SCADA生产调度管理系统是以计算机为核心的分布式控制系统,由它完成对管网的监控。它由调度控制中心、容灾后备控制中心、门站区域控制站(有人值守站、无人值守站)、远程终端装置(RTU)、通信系统等组成。

监控中心将通过通信系统与各个工艺场站的站控系统互联,从而进行数据采集与监控,并实现输气调度、设备运行优化、计量管理、管道模拟等任务。监控中心SCADA系统的控制功能分为“中心控制”、“站场控制”、“就地控制”三级控制模式。监控中心的操作人员通过系统所提供的管线压力、温度、流量、设备运行状态等信息,完成对管道全线及场站的运行监控和管理。

1) 建立调度中心管控平台

建立调度中心管控平台负责实时、历史、报警数据的管理、存储、检索,通过实时数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据,作为指挥、决策的依据。

2) 建立场站监控系统平台

实时采集监测门站运行过程中工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等,可选用表格显示或条形图显示,还可进行组显示、特定显示等。

    1.5 系统设计原则

可扩展性系统的设计上一方面要全面满足当前环境下的需求及未来一段时间的应用需求,另一方面要能方便地进行功能扩展,可灵活增添删减功能模块。

可集成性从技术发展角度和用户需求来看,软件结构本身应能与上层应用系统集成,做到信息共享和资源数据共享。

系统整体结构

2.1 系统拓扑图

 

区域燃气调度中心网络拓扑图

2.2 系统介绍

2.2.1 调度中心管理系统

调度中心管理系统从功能上被分为实时服务器历史服务器应用服务器等三部分

1) 实时服务器

实时数据服务器主要为系统提供实时数据管理支撑,主要负责处理、存储、管理从站场和RTU采集传送来的实时数据,并为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。实时数据存放在实时数据库中,实时数据服务器中运行通信管理软件,完成与各站场及RTU的通信连接、协议转换、网络管理等任务。

2) 历史服务器

历史数据服务器主要完成历史数据的存储、管理,并为网络中的其它服务器和工作站提供数据服务。能自动恢复通信中断期间的数据。

3) WEB服务器

Web服务器是实时监控系统与管理应用系统之间的衔接服务器。实时监控系统将有关信息写入Web服务器,并对其实时更新。Web服务器在管理信息网络中以网站的形式出现,它既为管理系统提供生产信息,又避免了与生产实时监控系统等无直接关系的计算机直接访问实时监控系统服务器。

4) 部署服务器

部署服务器负责整个系统应用程序的管理,通过部署服务器可远程更新、修改、管理各服务器的运行程序。

5) 操作员工作站

操作员工作站是调度、操作人员与调度中心计算机监控系统的人机界面(MMI),它在调度控制中心计算机监控系统中作为客户机,操作员通过它可详细了解管网的运行状况并下达命令,它们通过LAN与服务器互联并交换信息。

6) 工程师工作站

工程师工作站是系统工程师的操作平台。工程师可通过它们对计算机监控系统的数据库等进行维护和管理;同时还可以对系统进行二次开发,实现其所允许的功能。

2.2.2 门站监控系统

站控系统设在各门站控制室,系统主要由操作站和RTUPLC等控制系统及组成。RTU完成对所属门站的温度、压力、流量、泄漏报警等各种参数的采集、处理及控制。站控计算机运行监控组态软件实现数据的采集处理和显示,以及异常情况的就地控制。

系统产品选型

3.1 数据库产品介绍

3.1.1 产品概述

实时数据库是两化融合的整体解决方案的核心,产品的分布式的结构设计保证了发挥系统最大的运行效率,完全可以满足企业生产信息化、综合自动化系统、SCADA生产调度系统、DCS系统、能源管理系统、自动化监控系统等“两化融合”应用的需要,使用户每天都在享受力控科技的优质服务和最新的科技成果。

现代化的智能工厂是利用工艺技术、自动化技术、信息技术、现代管理技术和智能技术将生产制造与业务信息系统进行综合集成,企业决策者通过管理驾驶舱就可以灵活快速的实现企业商业决策。运营管理人员可以通过管控一体化平台技术构建的生产实时运营管理系统来完成企业节能降耗、安全环保等生产运营目标。

工业企业在两化融合的大背景下,企业生产调度系统大规模集成整合与可视化进程速度加快,生产调度系统作为MES系统的核心,选用一体化数据平台进行深入数据挖掘已经成为必然。生产调度管理系统是以经济指标为目标,以生产过程优化运行、优化控制与优化管理为核心技术建立的企业模型,其中的企业级实时历史数据库和关系数据库一起构成了企业生产调度系统的数据支撑平台,对企业生产优化,提高运营水平起着极其重要的作用。

实时历史数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视,可在线存储每个工艺过程点的多年数据,它提供了清晰、精确的操作情况画面,可以提供工厂模型,生产运营管理、设备运行管理、历史追忆、生产报表等多种调度管理模块,可以说,实时历史数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”,是智能工厂的关键!

力控®企业级实时数据库pSpace是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强、跨平台的实时/历史数据库系统,可以用于采集、压缩、存储、加工、分析等任何带有时间特性的生产信息,pSpace提供全系列的工业通讯接口及ERP业务接口,实现生产监控到调度管理的完美整合。能极大地提高企业的智能化及决策的精度和速度。

3.1.2 产品架构

pSpace产品架构:

Ø pSpace Server实时数据库核心服务

Ø IOServer:数据采集服务

Ø psView:可视化图形客户端

Ø psAdmin:远程管理工具客户端

Ø 扩展工具

★  计算引擎pSpace CALCE:使用脚本进行计算。

★  转储工具SQLRouter:与关系数据库之间进行数据转储。

★  OPC服务器:pSpace数据以OPC标准进行发布。

★  同步工:在pSpacepSpace之间进行数据同步。

Ø APISDK

★  C API & SDK

★  .Net API & SDK

★  Java API & SDK

★  Web Service

★  IO Server SDK

★  Smart SDK

 

3.1.3 产品特点

1) 多平台支持能力

pSpace可运行于Windows以及RedHatUbuntuCentOS等多种Linux操作系统,除x86架构的计算机外,pSpace还可运行于使用麒麟操作系统和MIPS指令集的龙芯计算机上。


 

2) 灵活的分布式软件架构

pSpace的系统架构支持跨平台分布式部署,功能模块及组件程序可根据任务进行分布式部署,支持在线组态和远程配置与管理。支持把历史存储、报警、事件、IO采集等各个功能组件分别建立在同一网络不同的服务器上。

3) 完整的冗余技术

pSpace实时数据库平台软件支持硬冗余的配置方式,支持多服务器、双接口机、双网、双通道等多种冗余技术。支持系统集群配置,支持操作系统及第三方工具提供的冗余功能,如Windows故障转移群集、RoseHA等。

 

4) 稳定性与安全性

pSpace采用统一的进程管理,内置“看门狗”设计,系统各进程具备自诊断与自恢复功能,充分保证整个系统的稳定与安全。

pSpace支持负载均衡,使系统的工作任务得到分解,网络数据传输模块支持断线重连与恢复机制,保证进程之间的数据同步、网络通讯的可靠性。

pSpace支持断线回补来保证数据的完整性和一致性。

5) 层次化测点结构

允许将测点以节点方式来组织,可轻松完成现场实际生产结构的抽象模型,使得测点结构和实际生产单位相对应,更有条理且易于管理。

 

6) 优越的数据库性能

pSpace数据点可达到300万,读写数据峰值处理能力可达到50万条数据每秒,能够支持1000个以上并发客户端连接同时操作;pSpace群集可支持3000万数据点,读写数据峰值处理能力可达到800万条数据每秒,支持1万以上客户端同时操作。

7) 高效的压缩模式

数据采用二次压缩技术,一次有损压缩,二次无损压缩算法,只保存数据的关键特征,压缩率可达到40:1

 


8) 强大的计算引擎

pSpace计算引擎是一种具有时间确定性的在线计算引擎。pSpace计算引擎提供对pSpace数据进行二次计算和实施高级统计分析的功能。pSpace计算引擎具有分布式特性,可在整个企业范围内进行分布式计算。

pSpace计算引擎支持强大灵活的脚本语言,支持用户自定义函数及第三方用户库。任何用户都可将pSpace计算引擎看作统一灵活的二次开发平台,无限扩展自己的应用开发。

9) 灵活的性能调优参数

提供缓存大小,文件保存天数及点数等多个数据库调优参数,可根据现场实际应用情况定制您的pSpace

10) 丰富的数据处理功能集

支持OPC HDA 1.20标准中定义的数据处理功能集,支持数据的插入、替换、删除、按时间段删除等操作,支持22种数据统计查询方法。

提供对象模板功能,用户可将真实的设备、流程等抽象成数据点组成的模板,再将组态的模板保存于数据库中,通过对象模板可批量生成同类型的对象,极大的节省了组态工程的人力及时间消耗。

11) 全面而开放的接口

pSpace提供C API/ .NET API/ Java API/ WebService 等多种二次开发接口,同时还提供了OPC DAOPC UA等访问接口,可实现测点管理、安全管理、数据管理等多种功能,为用户二次开发提供有力支持。

12) 丰富实用的客户端

Ø 图形客户端psView

做为流程画面、报警、生产报表、趋势曲线的实时监控图形客户端,也可将组态画面发布成Web页面,方便用户使用浏览器来查看流程工艺等。

 

Ø 采集客户端IOServer

独立做为通讯服务器,用于现场生产过程数据的采集,支持断线缓存。

Ø 关系数据库转储工具SQLRouter

专为pSpace打造的关系数据库解决方案,用于pSpaceServer和关系数据库间的数据交互,转储方式灵活,支持多种表结构,同时提供数据统计转储,在线配置,二次开发接口等高级功能。

Ø pSpace同步工具

pSpace同步工具pSync能够解决不同pSpace Server之间数据同步的问题,通过同步工具可实现两台数据库服务器的数据镜像以及多台数据库服务器向一台中心数据库服务器进行数据汇集等多种功能。

 

Ø 管理客户端psAdmin

用于对pSpace中测点、数据、用户等进行管理,并能够监视数据库状态、提供报警、事件查询、数据仿真等功能。

 

3.2 eForceCon产品介绍

3.2.1 产品概述

力控SCADA平台组态软件eForceCon是力控产品家族的重要组成部分,是力控科技为企业用户的工业信息化应用提供的一个基础软件平台,该SCADA平台的设计涵盖从现场监控站到调度中心,为企业提供从下到上的完整的生产信息采集与集成服务,从而为企业综合自动化、工厂数字化及完整的“管控一体化”的解决方案提供支撑平台。

力控SCADA平台组态软件以分布式区域实时数据库为核心,分布式实时数据库技术可以保证生产数据精确输出并完成可视化,实时数据库无限的分层结构可使大型企业信息尽收眼底。力控SCADA平台组态软件具有灵活的系统应用架构,可以自由构建不同规模的应用,满足用户对企业信息化的多样性要求,用户在此基础上可以灵活的构建适合企业应用的解决方案。

力控SCADA平台组态软件支持独立的历史归档数据库,可进行海量历史数据归档,方便历史数据追忆。具备分布式的数据源管理模式,SCADA平台软件的可视化人机交互界面无需编程,直接通过远程数据源的组态方式就能与远程数据库进行信息交互,完成生产监控、查询、曲线分析等各项功能,满足企业“两化融合”的需要。

3.2.2 应用架构

力控SCADA平台组态软件eForceCon具备灵活的架构,能满足现有多种系统架构要求。力控产品提供了针对各行业业务特点的部署架构方案,即可以在生产调度系统中部署SCADA实现集中中控制模式,亦可以按照2级单位部署监控及调度系统来实现集中监视与分散控制管理,力控产品可适应多种架构模式来面对多种业务模式。

典型的SCADA系统架构图

 

1) 通信服务器

通讯服务器能以有线,无线等多种通讯方式与地理分散的控制设备进行实时采集与控制,通讯服务器将实时数据提供给SCADA系统的实时及历史服务器来完成数据的上传与指令下达。通信服务器支持冗余配置,支持设备冗余与链路冗余。SCADA平台组态软件的通讯服务程序可独立进行部署。

2) 实时数据服务器

分布式的实时数据库支持多种工厂模型的信息数据类型及结构,提供多种功能点类型。实时数据库的分层结构设计方便了“海量”的数据管理与历史数据归档管理,提供了参数的“动态”注册的负载均衡机制,图形监控系统与数据处理和归档采用分离结构可以构造复杂灵活的分布式生产调度系统。

3) 历史数据服务器

对实时数据进行海量历史数据归档,提供历史数据接口服务。历史数据存储归档支持数据定时存储、条件存储、变化压缩存储、趋势压缩存储等多种技术,具备更强大的生产数据分析与统计功能。

4) 报警服务器

报警服务器是一个灵活的分布式报警构架,具备强大的报警存储、统计、分析、显示、查询、事件触发、打印等功能,并可以和语音、视频、多媒体进行联动,来完成一个大型生产报警管理系统。

5) 远动及OPC服务器

以远动规约或者OPC服务方式向上一级系统提供数据。

6) Web服务器

提供监控组态画面的Web发布服务。Web客户端与网络服务器的实时数据传输采用事件驱动机制、变化传输方式,因此通过互连网远程访问力控Web服务器,IE“客户端显示的监控数据具有更好的实时性

7) 部署服务器

提供整个系统的开发部署、画面组态等功能。

8) C/S客户端

提供C/S架构的HMI客户端程序,完成生产实时流程画面、用户管理、实时及历史曲线、实时报警及历史报警查询、生产报表等可视化的监控及操作。

9) B/S客户端

提供B/S架构,IE做为“瘦”客户端,对系统进行可视化的监控操作。

3.2.3 产品特点

1) 灵活的系统架构

力控SCADA平台组态软件具有灵活的系统应用架构,可以自由构建不同规模的应用,从单用户的客户机/服务器系统到C/S、B/S、冗余等混合应用的大型系统,使用力控平台组态软件可以自由设计。系统具有灵活的扩展性,可方便的添加客户机,不会对现有系统造成任何影响。内置的Web服务器,经过简单配置就可以进行发布,实现在任何地方对生产过程的监控。

产品的分布式体系结构可以保证“复杂任务”的动态负载平衡,充分保证超过多个客户端并发访问时的系统稳定性。产品具备极大的“自由的伸缩性”,分布式可以表现在各个组件程序间的关系上,所有组件间通过一个内部的分布式实时数据库进行信息交互。系统把历史存储、报警、事件、IO采集等各个功能组件分别建立在同一网络不同的服务器上,通过同一数据层进行数据交互,这样数据采集、运算处理和变量记录就把负荷分散于整体系统的各个角落。

2) 分布式实时/历史数据库

力控科技在国内率先将分布式实时数据库的理论引入SCADA平台组态软件领域,并用之来描述大型生产企业数据模型。SCADA平台组态软件内嵌实时和历史数据库,具备分布式的数据源管理模式。支持按照区域部署的方式多层分级管理数据,区域实时数据库测点参数管理面向大型“工厂数字化模型”进行设计, 产品可适应大规模系统的数据管理与历史数据归档,具备良好的数据查询、备份、插入、导入、导出、查看机制,方便扩展应用,历史归档支持独立的历史服务器的设计和部署,历史归档支持数据的逻辑压缩和物理压缩算法。

 

3) 灵活方便的模板化设计环境

提供集成化的设计环境,用户可以打造自己的开发环境和操作风格,支持多人协作和工程分辨率的调整,支持系统一机多屏配置,方便构建大型调度系统。

支持工程模板、窗口模板、画面模板、对象模板等,支持工程模型的导入与导出、方便快速进行工程组态,提供了快速的曲线、报表、报警的模板。

具备丰富的“矢量”行业图库集,提供上千种丰富的图形元素,基本图元(直线,矩形,椭圆,多边形等),提供典型的如开关手操器、模拟手操器、PID手操器等面板,提供自定义图库开发工具,用户可以方便地生成自己的自定义图库。

可嵌入各种格式(BMPGIFJPGJPEGCAD等)的图片,图片浏览组件可方便浏览快照,画面图元和Flash图元支持多种动画连接方式来构建动态的流程画面。

 

4) 完整的冗余与容错技术

力控SCADA平台软件从系统架构设计、负载均衡、故障隔离、快速维护、冗余与容错等技术上采用了大胆的创新与探索以构建安全的系统。 

Ø 冗余技术

力控SCADA平台组态软件支持控制设备冗余、控制网络冗余、服务器冗余、系统网络冗余、系统网络客户端冗余等多种系统冗余方式。

实时服务器(实时数据库)支持以“软”冗余的“温备”工作方式,冗余的备用服务器周期性向工作服务器发送数据同步请求,工作服务器响应这些请求,实现两个服务器之间的实时、历史数据、时钟同步;实时服务器也支持双工热备冗余模式,在具备高可用的TCP网络下的双实时服务器工作策略,第一时间保证可视化工作站系统“零”消耗切换,实时数据库无间断运行;系统还支持“硬冗余”集群配置方式,依据硬件的可靠性实现系统冗余功能。

历史服务器(历史数据库)为保证数据的可用性及一致性,可采用高可用群集的方式来保证业务的连续性。一方面共享存储避免了数据同步带来的压力且保证了一致性,另外客户端也无需做任何处理便可直接访问服务。

网络客户端具备一套服务器冗余状态检测机制,分布式部署时根据冗余策略实现自动故障、网络异常等系统切换功能。

设备冗余支持设备冗余,通道冗余方式,支持普通的232485、以太网等控制网络的冗余,支持控制网络的异种通讯链路故障切换,多进程和多线程IO调度机制保证了通讯效率更高、速度更快。

Ø 容错技术

对图形与图像的“隔离”的封装设计、可视化与数据处理的分离的服务技术,避免了过多的图形及图像资源的消耗对数据层带来的干扰,使不同的用户根据行业要求可进行任意的动态图像与图形模式的选择,在保证绚丽的监控效果的同时,又保证了系统的稳定性。

负载均衡技术深入到分布式组件的设计,多进程与多线程的设计使系统的工作任务得到分解,“软”总线技术保证系统扩展方便,远程数据传输支持断线重连与恢复机制,使进程之间的数据同步、网络通讯的可靠性得到了飞跃的提高。

具备自诊断与自恢复技术,保证系统各进程的状态被随时监控,故障自恢复,从而保证整个系统的稳定与安全。通讯的负载均衡与通讯效率的动态优化,有效提高了数据读与写的通讯效率的平衡。

 

5) 便捷的第三方系统集成环境

力控SCADA平台组态软件提供丰富的集成插件,可通过后台标准化接口能够实现多个组件间的内部对象化操作,来完成外部系统的集成,典型的复合组件包括标准关系库集成工具、视频集成组件、GIS组件、条形码组件等。

力控SCADA平台组态软件可以完成对多种软件系统快速集成,如典型的地理信息系统、视频监控系统、多媒体系统等来构成了一个综合的监控系统。

Ø 多媒体插件

各类多媒体插件与视频、音频等技术完美结合,支持包括幻灯片播放、图片显示、GIF动画文件播放、FLASH文件播放,支持WINDOWS MEDIA PLAYER所支持的全部文件格式。该插件支持容器播放,至于数据类型不支持或者兼容性不能保证的情况下,可以放在VBAForm里通过力控界面里调用显示。

 

Ø GIS组件

GIS组件支持丰富的地图显示和地图操作功能,用户可以自由浏览地图,实现多种形式的地图变换。

 

Ø 视频组件

与视频监控系统进行良好的集成,支持SCADA画面如何与视频画面进行联动,可以与数字视频技术基于服务器端与客户端方式的开放融合。

 

可以完成视频图像的实时播放,视频图像的存储、捕捉和回放,可以播放各种格式的视频、音频文件,可以有效的集成视频监控。

6) 系统安全性与用户管理

力控SCADA平台组态软件提供完备的安全保护机制,以保证生产过程的安全可靠,用户管理具备多个级别,并可根据级别限制对重要工艺参数的修改,以有效避免生产过程中的误操作。

Ø 提供了安全区的概念,提供基于远程的用户管理,增加更多的用户级别及安全区,管理用户的远程登陆信息。

Ø 支持工程加密,没有此加密锁任何非法用户无法侵入,保护了自己的工程结构。

 

7) 强大的数据采集与转发能力

力控SCADA平台组态软件支持以多种通讯方式与不同种类的设备进行数据通讯,支持通过RS232、RS422、RS485、电台、电话轮巡拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM网络等方式和控制设备进行通讯。支持与国内外主流的PLC、SCADA软硬件、DCS、PAC、IPC等设备的通信与联网等;支持通过OPCODBC、OLEDB等方式与信息化系统进行数据采集。支持以OPC、MODBUS、101104等协议对外转发数据完成联网。支持IO通信多“进程”调度模式,根据实际需要可自由选择与分配信道与设备的数量。支持断线重连和续传,通讯故障后具备自动恢复功能,软件支持通讯事件的记录与存盘。软件提供3000个以上驱动程序,软件提供IO SDK开发包和IO快速开发工具,支持以协议宏命令的方式进行设备驱动程序开发。

 

8) Web网络发布功能

力控SCADA平台组态软件具备独立的Web发布功能,Web通讯的负载均衡使系统具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性,保证几百个Web客户端的并发访问。

软件提供Web方式的DrawCom控件进行网络发布,该控件增强了与调用者的交互机制,可通过内部的脚本函数输出信息给外部调用者来完成交互。

 

9) 系统接口及开放性

力控SCADA平台组态软件采用多进程与多线程的设计和开放式体系架构,全面支持DDEOPCODBC/SQLActiveX.NET标准,可以提供实时、历史和报警数据的远程访问接口,提供自定义图形的接口,以OLE、COM/DCOM、动态链接库等多种形式提供外部访问接口。

力控SCADA平台组态软件具备强大的对象及OCX容器,支持系统灵活扩展访问方式,开放的图形界面支持封装成ActiveX控件,通过“脚本”利用ActiveX控件容器可以完美的集成第三方的ActiveX插件,并且支持以WPF等.NET开发的程序可以集成到力控的图形界面环境中。

3.3 数据采集网关产品介绍

为了保证整个系统数据完整性,稳定性,在各门站使用工业数据采集通讯网关pFieldComm连接到网络进行数据采集。

3.3.1 产品概述

力控的工业数据采集通讯网关pFieldComm是一款解决目前过程自动化、电力自动化、楼宇IBMS、企业信息化中由于各软件系统、设备通信协议不一致这类问题的产品,使用pFieldComm可以简化系统中异种协议的转换和系统联网过程,使得异种协议容易接入并可转换为标准协议(如OPC方式)并与其它系统联网。

pFieldComm系列嵌入式工业通讯网关采用高性能的嵌入式计算平台,可以实现采集多个不同子系统的数据,进行数据集中汇总、分类和预处理,并对多个上级调度等平台系统进行数据转发。可作为分布式数据采集装置、工业协议转换网关、电力通讯服务器或通讯前置机等使用,广泛适用于SCADA、工业自动化、电力自动化和智能交通等行业。

pFieldComm带有多种采集和转发规约,同时可提供对国内国际主流平台软件系统,如ForceControl、InTouch、iFix、PI、PHD等的底层通讯接口,支持多级冗余通讯调度机制。其内置的实时数据处理引擎和相关控制与运算引擎,可方便的进行系统应用扩展,从而构成各种无人值守站和“黑匣子”为系统长久的数据分析提供可靠真实的数据平台。

 

3.3.2 产品特点


该设备具备以下主要功能特点:

Ø OPC身份认证机制和批量控制功能

Ø 支持远程集中配置及监视管理

Ø 集成断线缓存功能

Ø 实现采集多个不同子系统的数据,进行数据集中汇总、分类和预处理

Ø 对多个上级调度等平台系统进行数据转发

Ø 适用于物联网、石油、石化、冶金、电力、化工、楼宇、轨道交通等多行业

Ø 支持DCS、PLC、RTU、智能仪器仪表等千余种工业通讯协议


系统功能

4.1 生产监控与调度管理

调度控制中心是燃气输配管网自动控制系统的调度指挥中心,在正常情况下操作人员在调度控制中心通过计算机系统即可完成对输配系统的监控和运行管理等任务,调度中心采集各个门站、备用气源站、高中压调压站、重要工业用户、重点压力检测点、阀室等现场数据,并对采集的数据进行分析处理,做为整个管网调度依据。调度控制中心主要是对整个燃气输配管网进行生产调度,并对各个调压站、阀室、重点用户等现场设备状态进行监控,及时对设备异常状况进行维护调度,对突发事件进行抢修调度,对整个天然气输配管网进行科学的调度和维护。调度中心SCADA系统需要预留和负荷预测、管网仿真、GIS系统、抢修系统等通信接口。

 

调度中心生产监控及管理系统具有以下主要功能:

对管网输配系统数据采集和监视管理任务,将整个远程站的数据进行处理、分析、存档并向各远程站发送调度及控制指令。同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务。主调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所提供/显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个管网的操作和管理。

调度中心生产监控及管理系统其主要功能如下:

Ø 工艺流程的动态显示;

Ø 大型工业用户信息管理;

Ø 报警显示、报警管理以及事件的查询、打印;

Ø 实时数据的采集、归档、管理以及趋势图显示;

Ø 历史数据的归档、管理以及趋势图显示;

Ø 下达调度和操作命令;

Ø 生产统计报表的生成和打印;

Ø 标准组态应用软件和用户生成的应用软件的执行;

Ø 控制权限的确定;

Ø 发布ESD命令;

Ø SCADA系统设备管理及设备报警;

Ø 网络监视及网络设备管理;

Ø 通信通道监视及管理,通信通道故障时主备信道的自动切换;

Ø 调度功能(提供生产调度、维护调度、抢修调度模块);

Ø 与企业自动化管理平台连接,提供开放式数据接口,进行数据交换;

Ø 模拟培训;

Ø 场站视频监控。

 

4.2 实时监测管网数据

该功能的实现主要借助SCADA系统将分布在主城区各SCS站所采集的管网设备的运行参数汇集到MCC监控界面上来。并结合GIS系统提供的天然气管网地理信息,将管网各监测点的信息(压力、温度、流量等)实时地显示在MCC的大屏幕监视屏上。同时该信息还通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。

 

4.3 显示各站的动态工艺流程图

利用实时数据库和GIS系统强大的绘图工具可以根据用户的要求,随心所欲地绘制三维动态工艺流程画面,将整个工艺流程直观地在计算机上显示出来。可以看到相关开关量、设备的运行/停止、模拟量的实时变化等,图形目标的前景色、背景色及目标的动态移动方向均可任意指定,并可动态变化。

SCS站操作运行过程中,工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等,可选用表格显示或条形图显示,还可进行组显示、特定显示等。

这些信息还可通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。

 

4.4 实时和历史数据趋势图、棒状图显示

历史趋势:根据用户的需要我们可以将相关的监控点数据生成历史趋势图。通过历史趋势,用户可以查看以前特定某段(点)时间的历史图形记录,可以查找故障发生的时间,变化趋势,从而找出系统的故障原因。

实时趋势:同样可以生成实时趋势图,用于分析模拟量参数(如流量、温度、压力等)的变化趋势,以更好地让操作人员掌握系统参数的变化趋势,使系统保持最佳运行。

这些信息还可通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。

 

 


4.5 下达调度和操作命令

系统操作员可以根据管网输配气的需要,下达调度指令给各SCS站或直接操作任何可以操作的阀门或其它执行器,同时监视指令运行状况。

4.6 报警和事件管理

对于监控站的设备或系统部件故障报警、诊断报警等,管理软件能自动处理。对工艺过程报警管理软件进行报警组态后自动处理。系统对任一报警可以用监控站内置喇叭发出声报警,也可以用将重要参数报警组态为报警出现时输出到某个数字量输出点,以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报警发生时系统自动切换至报警参数所在画面,同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警信息。

每个报警可以组态是否需要打印及打印风格,工作站上显示的报警处均带有日期和时间,同时对报警参数恢复的日期和时间同样进行显示和记录。对于每个报警类型组态的方法是在报警组态的对话框内完成的。报警和打印的时间分辨率最高为1秒。

报警详细内容如下:

报警/事件具有优先显示权,除在流程上单点显示外,还报警或事件状况列表显示,表中至少包括标志符(位号)、数值、说明、时间(年、月、日、时、分、秒)、位置等。

报警具有容易引起警觉的声响输出,具有语音提示功能;报警显示可由操作员抑制或消除;对过程变量超限数值应给出警告、危险二级报警。

 

4.7 各种报表生成和打印

报表格式可以根据生产的实际要求,通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链接,任意定义各类表格及其格式,如班报表、日报表、月统计表,甚至年统计表等等。并且可以统计每一个报表的最大、最小值,做出相应的棒图、趋势图、X-bar图等数据分析方案,使整个管网运行、设备优化和企业管理进入全面量化控制过程。利用定时打印设置功能,可以设置定时自动打印各类报表,也可以根据需要人工干预,随时打印所需报表。

 

 

4.8 网络监视和管理

管理软件同样也能对系统自身的运行进行自诊断并形成报告,监视整个系统的工作运行状态,以便对系统进行管理和维护。系统具有以下管理功能。

系统的自诊断和故障分析功能

网络监视及管理功能

通信通道监视及管理功能

系统时间同步功能

设备管理功能

班组日常管理功能

 

4.9 权限管理

鉴于精细化管理的要求,系统所提供的所有功能均可以对不同用户进行授权,所有用户均可以具有不同的角色和用户组。权限管理主要包括三部分内容:用户管理、角色管理、用户组管理。

1) 用户管理

系统提供了对用户进行逐个授权的机制,即可以根据用户的实际职责,在系统中为其赋予不同的角色,而不同的角色会具有不同的功能,通过用户角色授权后,用户登录到系统中将只能使用那些可以看到的菜单项,从而实现了灵活的用户授权管理。

2) 角色管理

在进行用户授权时,对于每个用户是以其所具有的角色来确定其功能范围的,而角色就是与功能沟通的桥梁,每个角色可以具有一个或多个功能,这些功能共同构成一个角色,这样对用户进行授权时可以更加清楚简洁。每个单位可以具有其不同的角色定义,各单位之间互不冲突。

3) 用户组管理

考虑到一个单位内的多个系统用户可能具有同样的功能权限,系统提供了用户组的概念,即可以将需要具有同样功能的用户加到同一个用户组内,然后对这个用户组进行功能授权。每个单位可以具有不同的用户组,互不冲突。


系统软件清单