控制网

    1. 概述

    某钢铁集团能源动力公司担负着整个钢铁集团能源供应的重要使命，下属多个热源厂，服务用户几十家，覆盖面积约50平方公里。改革开放以来， 随着集团经济建设的迅速发展，能源供应也日新月异，飞速发展。数千个附属设备组成一个庞大复杂的管网系统，其业务管理任务十分繁重。公司领导特别重视推广先进科学技术，改进企业经营管理、提高生产效率、提升服务水平。计划进行能源管网自动化集控工程建设。能源管网自动化集控工程是一个以管理产能设备为核心内容、监控生产设备运行情况，并具备在局域网上共享管网信息的综合信息系统，它能够快速方便地对管网数据进行查询、统计、分析，对管网运行中的突发事件进行紧急事故处理，显示受影响区域，能够自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新， 做到快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合管理起来，实时地反映管网运行的最新状态；为管网的日常维护、档案资料保存、规划设计、工程改造提供有力的科学决策依据。

    本控制方案主要考虑焦耐区域的设备控制、上位监测、数据共享、调度控制等。焦耐区域主要控制点有：焦耐电站3号锅炉、两台汽机、化学制水站、输配电、两座5.4万气柜与脱硫、减温减压站等六个模块。

    2. 系统目标

    监视焦耐区域管网设备运行状态，对各测量点的温度、压力、差压、瞬时流量、累计流量和产能设备的运行状态参数进行实时监测。对各实测参数设置报警限值，出现异常情况后，中心控制室及时发现问题，并发出报警。

    自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新，快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合起来，真实地反映管网运行的最新状态。

    测点各参量均由计算机自动读取并记录，免去人工记录上报等中间环节，杜绝数据失准。

    上级主管部门可以监视主要生产参数，可自动生成生产报表。

    按照生产需求将必要的参数通过局域网存储到指定服务器。

    3. 系统方案

    根据本工程特点，将系统网络分为三个层次。如图1 。第一层为数据应用层，使用成熟先进的客户机/服务器（Client/Server）体系结构来设计。第二层是数据采集层，由CAN总线采集控制模块和上位机组成。第三层为设备控制层，由CAN总线采集控制模块和现场一次仪表组成。

图1 系统网络图

    A、系统组网协议说明

    由于热能总厂测控区域内附有局域网，考虑使用原网路，采用工业标准协议TCP/IP，该协议简单实用，可连接各种档次机器。TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互连起来的协议组，保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互连(OSI)模型，TCP/IP通常采用一种简化的四层模型，分别为：应用层、传输层、网络层、链路层。

    (1) 应用层

    网络应用层是一个定义清晰的会话过程，如通常所说的Http、Ftp、Telnet等。在本系统中，数据来自服务器和采集站，应用层只对大的数据报作打包拆包处理。

    (2) 传输层

    传输层让网络程序通过明确定义的通道及某些特性获取数据，如定义网络连接的端口号等，实现该层协议的传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。在本系统中使用TCP数据报协议。　　

    (3) 网络层

    网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上，IP协议就是该层中传送数据的机制。同时为建立网络间的互连，应提供ARP地址解析协议,实现从IP地址到数据链路物理地址的映像。　　

    (4) 链路层

    控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议。

    B、系统组网模式

    本系统采用客户/服务器（C/S）模式。设置数据库服务器一台，其余各采集站、监控站均为客户机。C/S体系结构是指将系统的设计分为服务器端和客户机，两端分别设计并执行，服务器提供数据操作的各项服务，客户机则为用户提供最终操作界面，由此平衡了服务器及客户机的处理负荷，大大地提高了系统的执行效率，优化了系统的性能，减少了网络数据吞吐量和数据传输。服务器端是指运行大型关系型数据库系统（RDBMS）的高性能服务器，客户机是指由用户操作的若干台微机，在本系统中则为各采集站。在服务器上运行的大型关系型数据库系统主要为业务数据库的存储、访问、查询、备份、恢复等操作提供一系列重要的服务，并且为数据的安全访问等提供严格的权限控制；服务器端通常情况下对用户而言是不透明的。客户机上主要运行根据业务需求定制开发的处理系统，包括数据统计、汇总、查询、打印等多种操作功能。

    C、数据采集监控

    根据实际控制设备实际分布，设立6个监控点，锅炉监控点设工程师站一个及一般监控站一个，其余监控点只设一台上位，以上位机为核心组成一个计算机数据采集监控系统，通过下位机实现数据的采集，它对测量数据的处理以及控制算法都是以数字计算为基础，通过软件实现。硬件由上位机