產(chǎn)品簡介

AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯(lián)網(wǎng)＋,、大數(shù)據(jù),、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度,、電纜及母線運行溫度,、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心,，集中存儲、統(tǒng)一管理,，方便使用,，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機,、PAD等各類終端鏈接訪問,、接收報警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作,。

詳情介紹

【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

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【服務保障】針對用戶側(cè)市場,，形成“值銷+經(jīng)銷"、“線上+線下",、“國內(nèi)+國外"營銷體系,。在全國各個主要省市都設(shè)立辦事處及系統(tǒng)集成商，為客戶提供當?shù)?、面對面,、及時卓效的溝通和服務。售前支撐,，售后快速響應,，覆蓋產(chǎn)品整個生命周期。

1.       云平臺：變電所運維云平臺,、分布式光伏運維云平臺,、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺,、遠程預付費管控云平臺,、宿舍預付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺,、智慧消防云平臺,、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺,；

2.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(tǒng),、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),、能耗管理系統(tǒng),、電能管理系統(tǒng)、馬達保護與監(jiān)控系統(tǒng),、動環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng),、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置,、防火門監(jiān)控系統(tǒng),、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng),；無線測溫系統(tǒng),；

3.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護裝置、微機保護裝置,、開關(guān)柜綜合測控裝置,、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置,、備自投保護裝置,、電容器保護裝置、PT檢測裝置,、低壓備自投裝置,、公共測控裝置、防孤島保護裝置,、電流互感器過電壓保護器,、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器,、CT取電無線測溫傳感器；

4.       電力監(jiān)控與保護：弧光保護裝置,、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器,、低壓線路保護器,、智能剩余電流繼電器、三遙單元,；

5.       電能管理：可編程交流電測儀表,、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表,、高精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表,、諧波表、電能質(zhì)量表,、高海拔儀表,、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表,、導軌式電能表,、面板表嵌入式電表、預付費表,、多用戶計量箱,、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表,、無線多回路環(huán)保檢測模塊,、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器,、智能照明控制裝置,；

6.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器,、靜止無功發(fā)生器,、濾波補償裝置、電力電容補償裝置,、集成式諧波抑制電力電容補償裝置,、投切開關(guān)、功率因數(shù)補償控制器,、自愈式低壓并聯(lián)電容器,、串聯(lián)電抗器；

7.       電氣安全：電氣火災監(jiān)控探測器,、剩余電流探測器,、電氣火災監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計量,、無線測溫顯示單元,、故障電弧探測器、故障電弧傳感器,、醫(yī)用隔離電源絕緣監(jiān)測裝置,、醫(yī)療機構(gòu)絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器,、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置,、電氣防火限流式保護器；

8.       新能源：光伏采集裝置,、電瓶車智能充電樁,、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置,；

9.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊,、機房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表,、母線監(jiān)控裝置,、電力監(jiān)控屏；

10.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機,、無線通信終端（無線通訊轉(zhuǎn)換器）,、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務器,；

11.       電量傳感器：低壓電流互感器,、開口式互感器、一次小電流互感器,、0.2級電流互感器,、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器,、羅氏線圈電流變送器,、模擬信號隔離器、有功功率變送器,、無功功率變送器,、直流電壓傳感器、浪涌保護器,；

12.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀,、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；

摘要：針對目前鋼鐵企業(yè)對能效要求的**,，企業(yè)需要建立一套能源管理系統(tǒng),。但是鋼鐵企業(yè)過程控制層控制設(shè)備繁雜，通信協(xié)議繁多,，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享,。為此，文中提出了一種基于工業(yè)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),，該系統(tǒng)作為一個標準的數(shù)據(jù)采集平臺，可實現(xiàn)對多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)采集,，為能源管理系統(tǒng)（EMS）以及后續(xù)的企業(yè)管理系統(tǒng)（ERP）提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù),。隨后，利用串口和Modbus工具對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行仿真實驗驗證,。

關(guān)鍵詞：實時數(shù)據(jù)采集,；工業(yè)網(wǎng)關(guān)；仿真

0引言

隨著這些年引進技術(shù)以及自主研發(fā),，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的自動化和信息化水平有了長足的進步,，各種新的信息化、自動化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛的應用,。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,，企業(yè)對采集和管理全生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)、運營數(shù)據(jù)有著迫切的需求,，以改善企業(yè)生產(chǎn)管理,，改進生產(chǎn)工藝[1]。但各種不同的技術(shù),、產(chǎn)品被部署到企業(yè)現(xiàn)場后,，出現(xiàn)了一些問題：

（1）設(shè)備種類多，地域分布廣,，通訊鏈路比較復雜,；

（2）傳輸標準多樣化，不同的通訊技術(shù)，通訊協(xié)議并存,；

（3）部署,、調(diào)試與維護管理的成本劇增。

鋼鐵企業(yè)的能源消耗直接決定了其生產(chǎn)成本,，因而降低能耗對**企業(yè)競爭力有著非常重要的意義,。同時，鋼鐵企業(yè)污染排放量大,，如果能合理使用與平衡調(diào)配能源,，對環(huán)境保護也有作用。能源管理系統(tǒng)（以下簡稱“EMS”）對全廠能源介質(zhì)計量實行集中監(jiān)視,，其主要功能是實現(xiàn)高爐煤氣,、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣,、水蒸氣,、氧氮氬、水,、電等數(shù)據(jù)計量采集,，對在公司層面優(yōu)化煤氣平衡、減少煤氣放散,、**環(huán)保質(zhì)量,、降低噸鋼能耗、**勞動生產(chǎn)率和能源管理水平將起到十分明顯的促進作用,。

但是鋼鐵企業(yè)過程控制層控制設(shè)備繁雜,，通信協(xié)議繁多，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享,。本文提出了一種基于工業(yè)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),，作為一個數(shù)據(jù)采集平臺，實現(xiàn)對多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)進行采集,，為能源管理系統(tǒng)（EMS）以及后續(xù)企業(yè)管理系統(tǒng)（ERP）提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù),。

1多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)

根據(jù)鋼鐵EMS系統(tǒng)的特點，對數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提出了以下幾個要求：

（1）可靠性,。需要能夠在比較嚴酷的工業(yè)現(xiàn)場長時間可靠地工作,，保證過程數(shù)據(jù)不丟失。

（2）適應性,。要求系統(tǒng)能提供企業(yè)現(xiàn)場多傳感器,、多協(xié)議的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，開放式可擴展的數(shù)據(jù)采集框架,，為數(shù)據(jù)后續(xù)的系統(tǒng)提供統(tǒng)一,、實時的數(shù)據(jù),。

（3）可擴展性?？紤]到能源系統(tǒng)隨主系統(tǒng)不斷拓展的特點,，數(shù)據(jù)采集的接口也需要能夠相應地拓展，以便將新的數(shù)據(jù)源接入到系統(tǒng)中來,。

（4）可維護性,。系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)在線診斷、遠程維護等功能,，方便找出有問題的采集結(jié)點并及時修復,，減少人工巡檢的成本。

（5）安全性,。一方面要確保采集到的數(shù)據(jù)能夠安全地傳送到EMS上層系統(tǒng),，另外一方面也要確保企業(yè)過程控制系統(tǒng)不受外部網(wǎng)絡(luò)威脅。

目前,，企業(yè)需要接入ERP系統(tǒng)的各個現(xiàn)場控制系統(tǒng)現(xiàn)狀如表1所列,。

表1某鋼鐵企業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

對原有PLC或DCS的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接入到上層系統(tǒng)即可,。對空壓系統(tǒng)和水系統(tǒng),，則需要對其進行相應的改造，實現(xiàn)系統(tǒng)的PLC控制或者DCS控制,，并用智能儀表來代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表,。

1.1異構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架設(shè)計

能源管理系統(tǒng)的構(gòu)架如圖1所示，在組網(wǎng)方式上,，考慮到各個廠區(qū)距離較遠，所以采用環(huán)形加心形的方式：各個工廠組成一個環(huán)網(wǎng),，而工廠里各個采集點采用心形連接接入到環(huán)網(wǎng)中,。將各個子系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)通過交換機傳輸?shù)椒掌髦小?/p>

圖1某鋼鐵企業(yè)EMS系統(tǒng)

1.2多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)標準化方案

為了滿足網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)貫通，面對大范圍的介入,，提供一種標準,、可用、易用,、易維護的方案,。針對企業(yè)中RTU和PLC等廠家眾多，在與EMS系統(tǒng)交互時,，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口的問題,，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過使用工業(yè)網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)對各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和標準化，從而將統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上傳到EMS系統(tǒng),，方便實時數(shù)據(jù)服務器對數(shù)據(jù)進行處理,。對于圖1所示的系統(tǒng)中就采用了Symlink智能工業(yè)網(wǎng)關(guān),。

該網(wǎng)關(guān)與一些只支持單一通信協(xié)議的網(wǎng)關(guān)相比，它能支持多種通信鏈路,，比如RS-232/485,、CAN總線、以太網(wǎng),、WiFi等,，可以非常方便地實現(xiàn)與現(xiàn)場設(shè)備進行交互；支持采集工業(yè)現(xiàn)場的多種工業(yè)設(shè)備協(xié)議,，并以多種工業(yè)設(shè)備協(xié)議向其他系統(tǒng)或設(shè)備提供數(shù)據(jù)分發(fā)服務,，如：OPC、Modbus,、IEC61850,、IEC60870、PLC等,；支持眾多功能,，如腳本系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲,、設(shè)備報警等,，并能通過互聯(lián)網(wǎng)進行應用開發(fā)、在線調(diào)試,、技術(shù)支持,；圖形化的操作配置也相對比較方便操作。以SymlinkXM4101為例,，其支持4路10/100Mb/s自適應以太網(wǎng)接口和10路RS232/485串口,，在與下層設(shè)備，比如PLC連接后,，并在與網(wǎng)關(guān)配套的配置軟件Symlink開發(fā)系統(tǒng)中,，進行對設(shè)備和相應通信協(xié)議的配置，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)發(fā),。在配置軟件中新建工程后,，系統(tǒng)嚴格的按照項目/裝置工程/應用三級進行分類管理，同時在磁盤上按樹狀結(jié)構(gòu)創(chuàng)建文件夾,。

2數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要從工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備上,，比如PLC，RTU或者智能儀表上獲取EMS系統(tǒng)所屬的數(shù)據(jù),。要完成這個過程,，需要在連接好網(wǎng)關(guān)和采集設(shè)備的基礎(chǔ)上，明確與掛載設(shè)備的通信協(xié)議,，同時建立起采集點和SymlinkIO中的映射關(guān)系,，從而在系統(tǒng)讀出現(xiàn)場采集,、控制設(shè)備上的信息。利用Modbus工具和虛擬串口工具來對數(shù)據(jù)采集過程進行仿真,。

2.1采集通道的建立

建立工程后,，在采集服務下可以選擇新建通道，按提示對通道進行設(shè)置,。以燃氣系統(tǒng)為例,，其采用西門子的S7-300PLC，所以在通道配置下選擇和S7-300通信的規(guī)約,，廠家和規(guī)約信息會自動填入到軟件中,。規(guī)約庫里內(nèi)容非常豐富，基本涵蓋了目前常用的通信規(guī)約,，對于一些特殊的通信協(xié)議,，也可以根據(jù)協(xié)議開發(fā)出相應的規(guī)約驅(qū)動，加載到規(guī)約庫中,。配置好通信規(guī)約后,，繼續(xù)配置通訊所需要的主端口參數(shù)。建立通道后可以在通道下掛載設(shè)備,，一個通道下可以掛載多個設(shè)備,，可以定義每個設(shè)備的名稱，描述設(shè)備型號等信息,。如圖2所示,，建立采集通道C1并在通道配置中選擇通信規(guī)約，如ModbusRTU,，然后配置串口參數(shù),。

圖 2 建立采集通道

2.2采集點的建立

系統(tǒng)中的IO點是對所采集的底層設(shè)備（如PLC，智能設(shè)備,，儀表等）中的信號映射,。通過IO點的名稱、描述等屬性,，可以準確表達所采集的底層設(shè)備（如PLC，智能設(shè)備,，儀表等）中的信號（如溫度,，壓力等）。在數(shù)據(jù)屬性中,，我們可以定義有關(guān)該數(shù)據(jù)的描述,、數(shù)據(jù)類型以及在目標設(shè)備中的寄存器地址如圖3所示。該數(shù)據(jù)的類型包括模擬量,、數(shù)字量,、字符量,、數(shù)據(jù)塊、信號量等類型,，在IO點類型中我們可以選擇所采集的IO點對應的數(shù)據(jù)類型,。

圖 3 數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)通過樹狀結(jié)構(gòu)來管理、展現(xiàn)采集點信息,，對數(shù)據(jù)點采用的是分組管理的方式,。這也體現(xiàn)在IO點的命名規(guī)則上，如在通道chn1設(shè)備PLCS7-300下有一個組G1中的信號TAG1,，那該數(shù)據(jù)所對應的名稱是db.chn1.PLCS7-300.G1.TAG1,。在采集通道下新建設(shè)備B1后，即可以在里面添加采集點,。簡單地采集燃氣**,、溫度壓力等信息，設(shè)置其信號類型,，以及在PLC中的數(shù)據(jù)地址,，數(shù)據(jù)類型等。采集到的數(shù)據(jù)可以在數(shù)據(jù)監(jiān)視工具Symlink網(wǎng)關(guān)軟件中查看,，只要在設(shè)備列表中添加設(shè)備,，填入Symlink工業(yè)網(wǎng)關(guān)的IP，就可以查看其采集到的數(shù)據(jù)信息,。同時還包括轉(zhuǎn)發(fā)服務,、通信報文、設(shè)備狀態(tài),、日志信息等,。工程師可以利用這款軟件監(jiān)控工業(yè)網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)，進行遠程的診斷維護等,。系統(tǒng)監(jiān)控畫面如圖4所示,。

圖4系統(tǒng)監(jiān)視畫面

2.3數(shù)據(jù)服務

采集到的數(shù)據(jù)要傳送到實時數(shù)據(jù)服務器中去，這個通過網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)服務來實現(xiàn),。類似數(shù)據(jù)采集,，在數(shù)據(jù)服務下新建通道，選擇好通信協(xié)議后,，在通道配置界面下選擇加載采集信息,。在數(shù)據(jù)采集中定義的IO采集點會被加載到該界面下。采集點添加完成后,，還需要將采集點與轉(zhuǎn)發(fā)通道的協(xié)議進行地址信息關(guān)聯(lián),，否則，第三方系統(tǒng)還是無法獲取采集點的數(shù)據(jù),。

3控制系統(tǒng)安全隔離

企業(yè)PCS與ERP,、MES系統(tǒng)之間需要通過網(wǎng)絡(luò)進行必要的互通互聯(lián),，完成經(jīng)營、生產(chǎn)管理層對過程控制層的雙向信息交互,，保證企業(yè)對生產(chǎn)情況的掌握和控制,。但是確保過程控制網(wǎng)絡(luò)的安全性不受外部通過企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)對控制網(wǎng)絡(luò)進行攻擊，控制網(wǎng)絡(luò)一旦受到病毒,、蠕蟲等攻擊,，可能導致整個工廠的自動化生產(chǎn)線停產(chǎn)[6]。目前主要采用物理隔離或者防火墻的方式來對系統(tǒng)進行隔離,。但是物理隔離的方式往往需要通過人工來進行數(shù)據(jù)拷貝,、抄表等比較低效的方式。我們采用Symlink-GAP工業(yè)網(wǎng)關(guān),，硬件上利用兩個單獨的主機與內(nèi)網(wǎng)和SCADA控制網(wǎng)絡(luò)相連接,，兩臺主機之間采用一塊隔離通信卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)從內(nèi)網(wǎng)向外網(wǎng)的單向傳輸。通過這種硬件上的設(shè)計,，既可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳,，又能夠確保過程控制系統(tǒng)的安全。