摘要：上海大眾燃?xì)釹CADA系統(tǒng)監(jiān)測范圍包括：
3個儲配站、20個調(diào)壓站，5個流量站，監(jiān)測通訊量為每分鐘470條工況數(shù)據(jù)，近8MB數(shù)據(jù)流量，形成完整的、相對獨(dú)立的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。同時，調(diào)度室與公司本部、輸配所以及市燃?xì)馓幗M成廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的設(shè)備主要分布在各遠(yuǎn)程站現(xiàn)場、供氣部調(diào)度中心、公司本部和輸配所。該系統(tǒng)是大型的廣域?qū)崟r監(jiān)控SCADA系統(tǒng)，系統(tǒng)目前所采用的技術(shù)水平處于先進(jìn)和實(shí)用的水平，采用了羅克韋爾自動化先進(jìn)的RSView SE和ControlLogix產(chǎn)品，該系統(tǒng)特別在系統(tǒng)通訊方面提供了通信方式和管道，體現(xiàn)了本系統(tǒng)的最大特色。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 自動化控制 RSView SE ControlLogix
一、系統(tǒng)概述
上海大眾燃?xì)庥邢薰境袚?dān)著上海市蘇州河與黃浦江之間地區(qū)的城市燃?xì)夤?yīng)任務(wù)，隨著上海城市建設(shè)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對城市燃?xì)獾墓?yīng)服務(wù)質(zhì)量和燃?xì)夤?yīng)量提出了越來越高的要求，并且，上海城市燃?xì)獾默F(xiàn)代化水平也必須與上海作為國際性大都市的形象和地位相適應(yīng)。因此，上海大眾燃?xì)庥邢薰窘⒕哂邢冗M(jìn)水平的燃?xì)釹CADA系統(tǒng)是勢在必行的。
上海大眾燃?xì)釹CADA系統(tǒng)項(xiàng)目于2002年7月正式進(jìn)入實(shí)施階段，新建的燃?xì)釹CADA系統(tǒng)的監(jiān)測范圍包括： 3個儲配站、23個數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)，監(jiān)測通訊量為每分鐘470條工況數(shù)據(jù)，近8MB數(shù)據(jù)流量，形成完整的、相對獨(dú)立的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。同時，調(diào)度室與公司本部、輸配所以及市燃?xì)馓幗M成廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
SCADA系統(tǒng)中心調(diào)度室，不僅實(shí)時采集各遠(yuǎn)程監(jiān)測站點(diǎn)的管網(wǎng)工況信息，并直接存入SQL
Server數(shù)據(jù)庫，同時將各類信息分別處理，根據(jù)燃?xì)馓?、公司本部、以及公司其他部門對不同信息的需求，向各部門提供有關(guān)的數(shù)據(jù)，使中心調(diào)度室成為上海大眾燃?xì)庥邢薰救嬲莆杖珔^(qū)域內(nèi)燃?xì)廨斉溥\(yùn)行工況的信息中心，以及公司內(nèi)的各部門間、公司與燃?xì)庑袠I(yè)間的有關(guān)輸配生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳遞的信息樞紐。
二、SCADA系統(tǒng)監(jiān)測對象
本SCADA系統(tǒng)的監(jiān)測對象包括：揚(yáng)高路儲配站、漕寶路儲配站、徐涇儲配站、焦化廠計(jì)量站、揚(yáng)家渡計(jì)量站、蘇州河吳淞路橋管流量站、蘇州河成都路橋管流量站、20個調(diào)壓站、3個流量檢測點(diǎn)。系統(tǒng)規(guī)模共計(jì)1個調(diào)度中心、23個遠(yuǎn)程監(jiān)測站點(diǎn)，從而構(gòu)成具有一定規(guī)模的、布局合理的城市區(qū)域燃?xì)廨斉浔O(jiān)測網(wǎng)。
壓力站點(diǎn)所監(jiān)測和控制的工況數(shù)據(jù)主要是：調(diào)壓站中壓壓力值、低壓壓力值、壓力報警限值、站點(diǎn)通訊狀態(tài)。流量計(jì)量站實(shí)時采集一次流量儀表輸出的累積流量、瞬時流量、校正流量等數(shù)值，經(jīng)PLC處理后，通過通訊信道向調(diào)度室傳送。
三、SCADA系統(tǒng)總體框架
上海大眾燃?xì)庥邢薰維CADA系統(tǒng)，是一個具有一定規(guī)模、較為復(fù)雜的多類型混合系統(tǒng)，不同類型的遠(yuǎn)程站，有不同的數(shù)據(jù)要求，而不同遠(yuǎn)程站的環(huán)境條件和數(shù)據(jù)內(nèi)容，需要有不同的通信方式相匹配，系統(tǒng)既有工業(yè)控制范疇的內(nèi)容，又有信息管理的技術(shù)要求?！ ?/p>
基于大眾燃?xì)庹{(diào)度SCADA系統(tǒng)的技術(shù)條件，本系統(tǒng)在總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，分成三個層次：
底層為基本監(jiān)測站點(diǎn)層，即23個PLC現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端，其主要任務(wù)是采集所在調(diào)壓站或流量站的實(shí)時工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場處理，并通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)向上轉(zhuǎn)發(fā)站點(diǎn)工況數(shù)據(jù)，接受調(diào)度端的遠(yuǎn)程指令。
中間層為實(shí)時監(jiān)測層，即調(diào)度室互為冗余的上位機(jī)監(jiān)測平臺，接受從遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)傳送上來的站點(diǎn)實(shí)時工況信息，并接受信息層調(diào)度主機(jī)的調(diào)度控制指令。
最上一層是信息管理層，除了調(diào)度室的調(diào)度主機(jī)、群集服務(wù)器外，還包括與公司本部、輸配部以及市燃?xì)馓幍倪h(yuǎn)程廣域網(wǎng)。
大眾燃?xì)釹CADA系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖一所示：
作為一種分析的方法，系統(tǒng)以各部分設(shè)備的不同定位來響應(yīng)系統(tǒng)各技術(shù)層面不同的功能要求，在圖一中，系統(tǒng)按功能特點(diǎn)劃分了三層，其中，信息層追求的是信息的完整性，該層面強(qiáng)調(diào)的是“量”?？刂茖又氐氖菙?shù)據(jù)的可靠性，因此，該層面突出的是“質(zhì)”。而設(shè)備層要求的是數(shù)據(jù)的真實(shí)性，因此，該層面必須確保數(shù)據(jù)的“真”。按照這種分析的方法，可將系統(tǒng)按信息層結(jié)構(gòu)組成和控制層結(jié)構(gòu)組成示意如圖二和圖三。
本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖三所示。
1、本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上以供氣調(diào)度室為核心，以群集服務(wù)器系統(tǒng)為數(shù)據(jù)樞紐，以SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，形成公司燃?xì)廨斉渖a(chǎn)的信息平臺，該信息平臺的中心內(nèi)容是所有輸配生產(chǎn)信息的匯集、分類和信息流程的控制。
2、在該系統(tǒng)中，供氣調(diào)度室承擔(dān)燃?xì)廨斉渖a(chǎn)環(huán)節(jié)信息中心的任務(wù)，所有有關(guān)輸配生產(chǎn)的信息均匯集于公司調(diào)度室的群集服務(wù)器，并由供氣調(diào)度室提供信息分類整理和遞送的服務(wù)。
3、供氣調(diào)度室是整個系統(tǒng)信息層和控制層的結(jié)合處，信息層與控制層的信息交換通過本地局域網(wǎng)，并按TCP/IP傳輸協(xié)議進(jìn)行通信，但內(nèi)層協(xié)議采用EtherNet/IP。EtherNet/IP是一種在現(xiàn)有商用以太網(wǎng)基礎(chǔ)上開發(fā)的以太網(wǎng)工業(yè)（應(yīng)用）協(xié)議，它利用了現(xiàn)有以太網(wǎng)的通訊芯片、物理介質(zhì)和TCP/IP
套件，在工業(yè)控制應(yīng)用中進(jìn)行實(shí)時控制、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和數(shù)據(jù)采集。
4、根據(jù)對信息的傳送量、信息的傳送速度以及經(jīng)濟(jì)上的考慮，采用多種通信模式，其中信息層之間的遠(yuǎn)程通信采用幀中繼、控制層之間大信息量站點(diǎn)的通信采用X.25、小信息量站點(diǎn)的通信采用Mobitex，漕寶路儲配站則采用無線擴(kuò)頻通信。
5、信息層內(nèi)設(shè)備間的通信，供氣調(diào)度室內(nèi)設(shè)備間的通信通過本地局域網(wǎng)，供氣調(diào)度室與外部網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程通信通過幀中繼方式，所有信息層內(nèi)設(shè)備間的通信均采用普通的TCP/IP協(xié)議。
6、所有控制層內(nèi)設(shè)備間的通信均在供氣調(diào)度室與遠(yuǎn)程站之間，其中通過X.25和無線擴(kuò)頻的通信采用外層為TCP/IP、內(nèi)層為EtherNet/IP的通信協(xié)議，通過Mobitex的通信采用DF1協(xié)議的UDP方式。
7、在供氣調(diào)度室中，作為信息平臺的實(shí)時數(shù)據(jù)部分，PLC將完成所有的控制層信息的遠(yuǎn)程通信和實(shí)時數(shù)據(jù)的緩存，為信息層提供全部的實(shí)時數(shù)據(jù)映射。而作為信息平臺的歷史數(shù)據(jù)部分，由服務(wù)器的SQL Server完成所有歷史數(shù)據(jù)庫的管理。
8、供氣調(diào)度室的實(shí)時監(jiān)測計(jì)算機(jī)，以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為核心，該實(shí)時數(shù)據(jù)庫主要用于管網(wǎng)工況趨勢圖查詢分析、管網(wǎng)報警和操作事件的記錄和查詢。
9、服務(wù)器的RSSql和RSLinx完成實(shí)時數(shù)據(jù)向歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移，通過RSSql和RSLinx與PLC的數(shù)據(jù)綁定以及時間段的設(shè)置，服務(wù)器將自動獲得SQL數(shù)據(jù)庫的定時記錄。
四、SCADA系統(tǒng)的通信
在SCADA系統(tǒng)中，實(shí)時調(diào)度網(wǎng)的通信技術(shù)性能是全面衡量整個系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要內(nèi)容，實(shí)時工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)性能包括通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)約等。根據(jù)大眾燃?xì)夤廨斉湔{(diào)度的管網(wǎng)區(qū)域規(guī)模和監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)量規(guī)模，以及實(shí)際調(diào)度管理和信息管理情況，本系統(tǒng)采用了多種類型的通訊方式，并對不同的通訊方式進(jìn)行整合，使得所有調(diào)度監(jiān)測數(shù)據(jù)都可以透明地傳送到供氣調(diào)度室，而與采用什么樣的通訊手段無關(guān)。
1．Mobitex衛(wèi)星通訊：
Mobitex是一種通過基站和衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)平臺，建立在蜂窩移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上，采用分組交換傳輸方式。系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)控制中心、交換機(jī)、基站、衛(wèi)星等部分組成。
在本系統(tǒng)中Mobitex承擔(dān)了管網(wǎng)測壓點(diǎn)、部分橋管和計(jì)量站以及徐涇儲配站等大部分調(diào)度區(qū)域站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。Mobitex通信鏈路如下所示：
由于Mobitex通過基站和衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，特別是Mobitex提供了對通訊的檢測和控制手段，從而使得通訊的可靠性和效率有了很大的提高。
考慮到管網(wǎng)監(jiān)測的通訊成本，本系統(tǒng)對Mobitex的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性作了進(jìn)一步的探究。由于Mobitex采用按信息流量計(jì)費(fèi)的方式進(jìn)行結(jié)算，為此，本系統(tǒng)各測壓站點(diǎn)采用“逢變即報”的方式，基本的通信過程以各子站作為啟動方，采用事件啟動方式和時間啟動方式，主站作為接收方。壓力測點(diǎn)的各子站（包括測壓點(diǎn)和調(diào)壓站）設(shè)置壓力變化閾值，事件啟動方式以壓力變化過閾值作為通信啟動事件，目前已配置或?qū)⒁渲玫膬x表有滿量程分別為100kPa和10kPa中壓和低壓變送器，均為4~20mA的輸出范圍，中壓和低壓的變化閾值分別設(shè)為1kPa和0.1kPa，壓力測點(diǎn)PLC的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集掃描周期設(shè)定為60秒，當(dāng)數(shù)值變化超過設(shè)定閾值，一方面啟動通信，同時以新數(shù)值作為比較變化的基礎(chǔ)值。主站應(yīng)定時啟動對各子站的通信，以掌握各子站的通信在線狀態(tài)，定時的時間間隔定為30分鐘。
2．x.25公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)：
x.25公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)是比較流行的廣域數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，在應(yīng)用技術(shù)上是沒有障礙的。本系統(tǒng)的x.25通訊鏈路定義如圖所示：
3．無線擴(kuò)頻通訊：
部分儲配站與供氣調(diào)度中心的相對位置比較特殊，相距不遠(yuǎn)，但卻無法直接連接通訊，經(jīng)實(shí)地研究，認(rèn)為采用無線擴(kuò)頻的方式比較合適。
本系統(tǒng)使用美國DataLinc集團(tuán)的SRM系列擴(kuò)展頻譜無線電通訊系統(tǒng)，該無線擴(kuò)頻系統(tǒng)能在端口以最大無壓縮的115.2K波特率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的最大特點(diǎn)是直接提供TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，從而大大提高了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)兼容性。DataLinc無線擴(kuò)頻的通訊鏈路結(jié)構(gòu)如圖所示。
五、調(diào)度主站系統(tǒng)
5.1 系統(tǒng)主站結(jié)構(gòu)
本SCADA系統(tǒng)調(diào)度主站采用以群集服務(wù)器為核心的Client/Server的方式。
整個調(diào)度端由兩臺工作內(nèi)容并行的服務(wù)器為中心，數(shù)據(jù)倉庫建立在海量的磁盤陣列中，通過磁盤控制器，形成完整的高性能群集服務(wù)器結(jié)構(gòu)。同時，通過交換器和100Base-T
12口HUB組成調(diào)度中心局部網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上可根據(jù)用戶?枰醫(yī)映械２煌撾竦墓ぷ髡荊庵志植客緄男問澆峁咕哂邢嗟庇旁降奶匭院屠┱鼓芰Α?
鑒于供氣調(diào)度室為整個輸配生產(chǎn)系統(tǒng)提供信息服務(wù)的重要性，系統(tǒng)對調(diào)度室的主要硬件配置進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)劃：
1、配置2臺監(jiān)控工作站，集中用于管網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測，并可同時多畫面對輸配生產(chǎn)的運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視和跟蹤，多計(jì)算機(jī)配置也加強(qiáng)了系統(tǒng)的冗余性能。同時，配置了調(diào)度管理工作站和統(tǒng)計(jì)查詢工作站，以強(qiáng)化供氣調(diào)度管理的功能。
2、信息服務(wù)器采用雙服務(wù)器加磁盤陣列柜的配置，系統(tǒng)運(yùn)行證明該配置可有效的保證系統(tǒng)信息的安全。
?。场⑴渲眯阅苤笜?biāo)較高的UPS，該UPS具有100%在線、維護(hù)方便、元件和電池可熱更換，可為中心調(diào)度室提供高品質(zhì)電源。
4、選用羅克韋爾自動化自動化公司的ControlLogix產(chǎn)品作為SCADA系統(tǒng)的中心通信控制器和實(shí)時數(shù)據(jù)的映像平臺，ControlLogix是羅克韋爾自動化公司最具代表性的具有最新科技的產(chǎn)品，其中的一個核心特性是集成的網(wǎng)關(guān)功能，可提供不同最新網(wǎng)絡(luò)之間的橋接，所有的網(wǎng)絡(luò)橋接無須專門的程序就可以實(shí)現(xiàn)，保證了通訊的性能。
5.2 系統(tǒng)主站的操作系統(tǒng)和軟件平臺
本著系統(tǒng)先進(jìn)、可靠的原則，結(jié)合國際上和我國國內(nèi)的軟件應(yīng)用狀況和發(fā)展潮流，本系統(tǒng)調(diào)度平臺的操作系統(tǒng)選用Microsoft Windows 2000 Server（中文版）。Windows 2000 Server是基于NT Server構(gòu)架的工業(yè)級操作系統(tǒng)，在國內(nèi)居于主導(dǎo)地位，該系列操作系統(tǒng)已被證實(shí)是強(qiáng)壯的，具有很高的運(yùn)行可靠性和數(shù)據(jù)安全性，是具有代表性的主流操作系統(tǒng)。Microsoft Windows2000 Server其內(nèi)核雖然建立在NT Server的構(gòu)架之上，但在可靠性和安全性上有了更進(jìn)一步的改進(jìn)，是當(dāng)前最先進(jìn)的操作系統(tǒng)之一。
系統(tǒng)的工控平臺選用著名的工業(yè)控制MMI產(chǎn)品RSView SE v3.0，該產(chǎn)品是美國羅克韋爾自動化公司2003年推出的以MFC（微軟基礎(chǔ)級）和DCOM（分布元件對象模式）為基礎(chǔ)的新一代網(wǎng)絡(luò)級人機(jī)監(jiān)控軟件包，是第一個在圖形顯示中利用Client/Server構(gòu)架、ActiveX，Visual Basic Application，OPC （面向過程控制的OLE）的MMI產(chǎn)品，提供了分布式SCADA系統(tǒng)調(diào)度平臺的全部功能。
作為一個著名的工控平臺，其主要特點(diǎn)
?。?RSView SE的Domain域控制技術(shù)，提供了網(wǎng)絡(luò)式信息監(jiān)視控制的高效方法，數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議傳輸，實(shí)現(xiàn)互連網(wǎng)上的安全通信。
?。璕SView SE 增強(qiáng)了Client/Server結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)的冗余安全功能。
?。哂袠?biāo)準(zhǔn)程序接口的ActiveX控件，極大地豐富了RSView32應(yīng)用的擴(kuò)展功能。
?。捎没贛S Windows的標(biāo)準(zhǔn)圖形工具，能夠編制、編輯及顯示畫面，還提供有豐富的面向?qū)ο蟮膱D形庫和動畫功能，
?。?xiàng)目級的安全措施給予用戶多級的權(quán)限，可對所使用的顯示畫面、命令、標(biāo)簽加以不同的限制。
－－支持SQL Server或ODBC關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，也可將數(shù)據(jù)記錄于ODBC支持的DBF格式的文件中。
?。赏瑫r提供OPC數(shù)據(jù)的Client和Server功能。
供氣調(diào)度室管網(wǎng)監(jiān)測主機(jī)的系統(tǒng)軟件配置如圖7所示：
作為完整的Client/Server結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，RSView32 /RSView SE軟件包括服務(wù)器宿主構(gòu)架和客戶端平臺，服務(wù)器宿主平臺和客戶端平臺，采用同一安裝軟件的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)定進(jìn)行安裝，體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體和方便性。
RSView SE運(yùn)行于系統(tǒng)的服務(wù)器內(nèi)，由于系統(tǒng)所有的開發(fā)和運(yùn)行文件均在服務(wù)端系統(tǒng)內(nèi)并在服務(wù)端進(jìn)行操作，用戶可以在各工作站方便地對服務(wù)器進(jìn)行訪問，甚至可以進(jìn)行遠(yuǎn)程注冊登錄訪問。
RSView SE客戶端軟件運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上各監(jiān)控工作站上，RSView SE使各工作站實(shí)施了與服務(wù)器相一致的安全機(jī)制，調(diào)度員在工作站上進(jìn)入系統(tǒng)操作，同樣要進(jìn)行操作員登錄、輸入密碼等操作。根據(jù)用戶的需要RS View SE支持將各個工作站配置成諸如：控制操作端、報警管理端、趨勢圖顯示端等承擔(dān)不同任務(wù)的客戶端。
在技術(shù)上，RSView SE不僅支持LAN的訪問，而且，可以通過Internet網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程客戶訪問。RSView32 SE ver 3.0是目前技術(shù)最先進(jìn)、符合技術(shù)發(fā)展潮流的SCADA系統(tǒng)監(jiān)控主站客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)方式。
5.3 編程軟件RSLogix5000
RSLogix 5000是用于5000系列的處理器包括集成控制平臺ControlLogix，分布式控制FlexLogix，緊湊型一體化控制CompactLogix，基于PC技術(shù)的開放式控制SoftLogix的編程軟件。RSLogix 5000編程軟件運(yùn)行在Windows操作環(huán)境下， 具有友好的引導(dǎo)性的使用界面、可靠的通訊、高級診斷功能等。
5.4 PLC數(shù)據(jù)通訊服務(wù)軟件RSLinx
RSLinx是專門為羅克韋爾自動化品牌的系列PLC產(chǎn)品所開發(fā)的數(shù)據(jù)通訊服務(wù)軟件。運(yùn)行于Window 95/98/2000操作環(huán)境下，提供自動控制系統(tǒng)和其它基于PC的應(yīng)用軟件如編程軟件、HMI軟件等的數(shù)據(jù)通訊驅(qū)動和接口。其功能包括：廣泛的設(shè)備連接能力。提供羅克韋爾自動化品牌的全系列自動控制系統(tǒng)連接能力。從老的PLC-5產(chǎn)品到最新技術(shù)的ControlLogix集成網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，從自有協(xié)議到開放的現(xiàn)場總線協(xié)議；
提供集成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備瀏覽環(huán)境，提供驅(qū)動設(shè)置、故障診斷等功能。提供網(wǎng)絡(luò)、站點(diǎn)、DDE/OPC通訊診斷功能；OPC通訊驅(qū)動支持。RSLinx??可以作為OPC服務(wù)器，向其它的OPC客戶機(jī)提供應(yīng)用數(shù)據(jù)存取必要的接口。除此之外，RSLinx還提供通用DDE 、FAST DDE、Advance DDE等多種數(shù)據(jù)通訊方式。RSLinx提供PLC產(chǎn)品企業(yè)級的連通能力。RSLinx??客戶機(jī)能夠通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)訪問RSLinx網(wǎng)關(guān)設(shè)備，數(shù)據(jù)的通訊同樣可以通過DDE/OPC實(shí)現(xiàn)，而且支持遠(yuǎn)程OPC應(yīng)用，可以和車間級進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、記錄、趨勢圖等。
5.5 企業(yè)級控制數(shù)據(jù)事務(wù)處理軟件RSSql
RSSql是基于Windows NT/2000的工業(yè)事務(wù)處理系統(tǒng)，提供控制系統(tǒng)和企業(yè)級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的雙向連接。RSSql是羅克韋爾軟件面向企業(yè)級用戶的軟件套件RSBizware中最基礎(chǔ)的一個軟件。在控制系統(tǒng)方面，RSSql提供向RSLinx、RSView32、或者其他任何的AdvanceDDE或OPC的服務(wù)器相連接。在企業(yè)一側(cè)，RSSqlL可以與微軟SQL Server 7.0 通過OLE-DB、或者與 Oracle通過 Oracle Callable Interface (OCI)，或者與任何ODBC兼容的數(shù)據(jù)庫提供連接。
5.6 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的設(shè)計(jì)
供氣調(diào)度室的實(shí)時監(jiān)測平臺主要承擔(dān)如下任務(wù)：
1、提供管網(wǎng)監(jiān)測界面，實(shí)時刷新各站點(diǎn)的工況信息；
2、儲配站監(jiān)測管理及數(shù)據(jù)查詢；
3、流量站計(jì)量監(jiān)測及數(shù)據(jù)查詢；
4、管網(wǎng)操作事件的記錄和查詢；
5、報警事件的處理、告示和記錄；
6、管網(wǎng)實(shí)時信息的存儲、統(tǒng)計(jì)、分析，建立管網(wǎng)站點(diǎn)信息實(shí)時數(shù)據(jù)庫；
7、各站點(diǎn)的信息管理；
8、系統(tǒng)安全性管理；
根據(jù)上述任務(wù)要求，可以初步制定如下功能模塊結(jié)構(gòu)：
針對上述泵站管理的基本要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如下監(jiān)控管理功能構(gòu)架：
上述框圖描述了系統(tǒng)調(diào)度平臺功能的主要部分，其中各模塊功能設(shè)計(jì)分述如下：
a.主菜單界面
進(jìn)入系統(tǒng)后，將顯示如圖九所示的登錄界面。在該界面上有一個紅色鎖狀圖案，提示操作員進(jìn)行登錄。點(diǎn)擊將出現(xiàn)如圖十顯示的登錄對話框。
在登錄對話框中，操作員左鍵單擊“工號輸入”，將會出現(xiàn)一個小鍵盤，點(diǎn)擊鍵入工號，并在小鍵盤上確認(rèn)。同樣，點(diǎn)擊“密碼輸入”進(jìn)行密碼輸入，并在小鍵盤上確認(rèn)。
最后，在左圖上左鍵單擊確認(rèn)，即完成了登陸輸入工作。如果工號與密碼不匹配，則登陸失敗，系統(tǒng)顯示登陸失敗信息。如果工號與密碼匹配，則登陸成功，進(jìn)入如下操作界面。
登錄成功后，系統(tǒng)顯示主菜單：(圖十一)。
b.主監(jiān)控平臺
主監(jiān)控平臺應(yīng)全面、準(zhǔn)確和實(shí)時地顯示整個市南燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行工況，作為系統(tǒng)的主要操作圖頁，其內(nèi)容包括：
(1)以上海城市南區(qū)作為背景，顯示各儲配站、調(diào)壓站、流量站和壓力監(jiān)測點(diǎn)的地理位置、燃?xì)夤芫W(wǎng)布局，并以實(shí)時數(shù)字和圖形方式動態(tài)顯示各站點(diǎn)燃?xì)廨斉渥兓娜中誀顩r；
(2)通過點(diǎn)擊主監(jiān)控頁面上的各站點(diǎn)圖標(biāo)，可進(jìn)入該站點(diǎn)的分頁面進(jìn)行專門的監(jiān)視和站點(diǎn)操作；
(3)儲配站圖標(biāo)旁顯示有儲配站的儲量、壓力、壓送機(jī)開機(jī)臺數(shù)等關(guān)聯(lián)管網(wǎng)調(diào)度平衡的主要工況數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生儲量或壓力越下限時，該圖標(biāo)閃爍提示，同時彈出報警框；
(4)調(diào)壓站旁顯示有該站點(diǎn)的壓力數(shù)值和緊急切斷閥的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生管網(wǎng)壓力越限或緊急切斷閥動作時，該圖標(biāo)閃爍提示，同時彈出報警框；
(5)流量站旁顯示有該站點(diǎn)的瞬時流量和本日六點(diǎn)（零點(diǎn)）起的累計(jì)流量；
(6)壓力監(jiān)測站應(yīng)旁應(yīng)顯示該站點(diǎn)壓力狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生管網(wǎng)壓力越限時，該圖標(biāo)閃爍提示，同時彈出報警框；
(7)當(dāng)發(fā)生事故報警時，在主監(jiān)控平臺上彈出報警對話框，顯示時間、站點(diǎn)、報警說明等信息，計(jì)算機(jī)發(fā)出警報聲，在畫面上該站點(diǎn)圖標(biāo)不斷閃爍，直至調(diào)度人員確認(rèn)該報警事件后，停止上述報警；
(８)系統(tǒng)報警頁面，可查詢所有的報警記錄，也可分類查詢相關(guān)的報警事件；
(９)在調(diào)度管理頁面上，實(shí)時顯示諸如氣候、季節(jié)、節(jié)假日等調(diào)度相關(guān)信息，并提供調(diào)度員的輸入接口。
c. 站點(diǎn)監(jiān)測窗口
每一座儲配站、調(diào)壓站、流量站、測壓點(diǎn)均建立該站點(diǎn)對應(yīng)的監(jiān)測窗口，監(jiān)測窗口包含以下內(nèi)容：
(1)以直觀的圖形方式顯示站點(diǎn)的工藝流程圖，以動態(tài)圖標(biāo)的形式，顯示諸如氣柜存量、壓力、瞬時流量、本日累計(jì)流量、壓送機(jī)狀態(tài)、切斷閥狀態(tài)等主要輸配指標(biāo)；
(2)顯示站點(diǎn)當(dāng)前通訊狀態(tài)：通訊鏈路正常/斷開、通訊成功/失?。?br />
(3)對該站點(diǎn)的遙控設(shè)備進(jìn)行單設(shè)備遙控點(diǎn)動操作（如果有的話）的模擬面板；
(4)可對站點(diǎn)的某些暫時不能正確顯示的誤信號設(shè)置其禁用狀態(tài)，此時，該信號不再上報信息，頁面上以灰色標(biāo)記注明，同時，當(dāng)點(diǎn)擊該圖標(biāo)時可以確定該信號重新運(yùn)用；
(5)提供調(diào)度員設(shè)置站點(diǎn)輸配壓力的上下限限值、流量上下限限值等工藝參數(shù)的接口，調(diào)度員必須經(jīng)登錄后。方可對工藝參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)定，同時也可以恢復(fù)缺省值；
(6)可設(shè)定站點(diǎn)正常投運(yùn)狀態(tài)和暫時脫離調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的休眠狀態(tài)；
(7)每個站點(diǎn)均有本站點(diǎn)的“報警和事件記錄庫”和工況趨勢圖，實(shí)時記錄報警事件和工況數(shù)據(jù)，同時記錄所有工藝參數(shù)設(shè)置修改操作等重要操作事件及操作人。這一“報警和事件記錄庫”可按站點(diǎn)分類查詢。
d. 儲配站監(jiān)測調(diào)度
在儲配站監(jiān)測調(diào)度界面上操作員可以看到不同儲配站的實(shí)時信息：每個站點(diǎn)中各儲氣柜的實(shí)時高度，實(shí)時儲量，實(shí)時壓力；整個站點(diǎn)中各種壓機(jī)（漕寶站中有往復(fù)型壓機(jī)、2D型壓機(jī)；徐涇站中只有2D型壓機(jī)；楊高站中有2D型壓機(jī)、H型壓機(jī)）的開機(jī)數(shù)量；各儲配站的總儲量，出口壓力。
e.計(jì)量站
燃?xì)庥?jì)量參數(shù)頁面使用戶了解到各燃?xì)夤竞腿細(xì)庥?jì)量站的一些實(shí)時數(shù)據(jù)流量信息和工況。如圖中，各種流量、溫度和壓力這類模擬量信號都被用數(shù)字清楚的統(tǒng)計(jì)出來。
f.燃?xì)鈽蚬軈?shù)頁面
橋管參數(shù)包括：瞬時流速、瞬時流量、北向南小時流量、南向北小時流量、北向南日流量、南向北日流量、北向南月流量、南向北月流量、瞬時壓力、瞬時溫度等。
g.事件記錄頁面
事件記錄是用戶可以用來查看各類事件發(fā)生的情況。登錄是指各用戶（操作員）進(jìn)出系統(tǒng)的情況的記錄；設(shè)置則是該操作員對哪些參數(shù)在什么時間進(jìn)行了何種設(shè)置的記錄；此外還對各儲配站的報警和工況情況進(jìn)行了詳細(xì)的記錄。用戶只要在標(biāo)題欄中左鍵單擊選擇想查看的事件記錄，就可以瀏覽對應(yīng)的詳細(xì)記錄了。所有的事件記錄均是按時間來排序的。
h. 事故報警處理
(1)站點(diǎn)發(fā)生壓力越限或設(shè)備故障時，站點(diǎn)立即將事故報警上報系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站在接到報警事件后，彈出報警框，并發(fā)出警報聲，報警框內(nèi)容：日期、時間、報警站點(diǎn)、報警說明。
(2)當(dāng)報警事件同時發(fā)生并上報時，系統(tǒng)按上報接受到的次序，彈出報警框，調(diào)度員逐一點(diǎn)擊報警框上的確認(rèn)鍵；
(3) 報警框彈出后，要求調(diào)度員按確認(rèn)鍵確認(rèn)，消除報警框，系統(tǒng)將記錄報警事件得到確認(rèn)并寫庫；
(4)所有報警事件均按站點(diǎn)分別記錄在相應(yīng)的站點(diǎn)報警庫內(nèi)，既可以總覽全部報警事件，也可以按站點(diǎn)分類查詢報警事件；
(5)報警事件將注明：發(fā)生日期時間、確認(rèn)日期時間、消除日期時間。
i. 趨勢圖顯示
(1)站點(diǎn)工況趨勢圖：
－－氣柜儲量趨勢圖；
－－壓力趨勢圖；
?。髁口厔輬D；
(2)對于系統(tǒng)調(diào)度平臺，不僅要分析各站點(diǎn)的實(shí)時工況趨勢，而且，在某些情況下，需要將相關(guān)站點(diǎn)的指定工況參數(shù)（如壓力）的趨勢組合在同一趨勢圖中進(jìn)行分析比較，以及不同時間段的工況參數(shù)比較。因此，調(diào)度平臺提供工況趨勢比較頁面，進(jìn)行輸配調(diào)度分析功能；
(3)允許調(diào)度員對趨勢圖進(jìn)行時間坐標(biāo)移動、放大、縮小、顯示最大值、最小值、平均值等操作；
(4)歷史趨勢圖與實(shí)時趨勢圖在同一趨勢圖的時間軸上連續(xù)顯示，調(diào)度員通過移動時間坐標(biāo)，可以查看幾周以前和幾個月前的歷史趨勢。
j.在線診斷
調(diào)度中心可以對遠(yuǎn)方站點(diǎn)的PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程在線診斷，工程師在調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)上啟動RSLogix 5000軟件，在連接上遠(yuǎn)程的PLC后，即實(shí)現(xiàn)了PLC的遠(yuǎn)程在線診斷，并以此檢測PLC工作是否正常。
k. 登錄管理
本系統(tǒng)作為上海城市南區(qū)的燃?xì)廨斉湔{(diào)度中心，必須有嚴(yán)格的安全措施，確保燃?xì)廨斉湔{(diào)度指揮的安全性，因此，凡進(jìn)入本系統(tǒng)操作的人員必須先進(jìn)行登錄，計(jì)算機(jī)將檢測你的合法性，如果登錄檢測非法，系統(tǒng)將拒絕你的操作。同時計(jì)算機(jī)也將檢測你的級別，本系統(tǒng)設(shè)立2級訪問級別：系統(tǒng)管理員級、調(diào)度操作員級。系統(tǒng)管理員可訪問系統(tǒng)的所有模塊，包括進(jìn)入系統(tǒng)維護(hù)模塊進(jìn)行系統(tǒng)查詢和修正操作。調(diào)度操作員僅允許進(jìn)行日常的調(diào)度操作，包括修改各站點(diǎn)的報警限值，但不能修改重要的調(diào)度參數(shù)，如全局性的樣板壓力參數(shù)只能由系統(tǒng)管理員進(jìn)行修改。
當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)有操作員登錄在案，按鍵可以進(jìn)行撤消登錄操作，作為一項(xiàng)規(guī)章制度，調(diào)度操作員或系統(tǒng)管理員在當(dāng)班前或進(jìn)入系統(tǒng)前應(yīng)進(jìn)行登錄，計(jì)算機(jī)在確認(rèn)其身份后，才允許其操作，并將其所有的操作活動都記錄在系統(tǒng)內(nèi)備查，當(dāng)操作員下班或系統(tǒng)管理員操作完畢，均應(yīng)撤消登錄，一旦發(fā)生問題和事故，在計(jì)算機(jī)內(nèi)都將有稽可查。因此，登錄管理為分清責(zé)任、加強(qiáng)調(diào)度業(yè)務(wù)的管理提供了技術(shù)保障，是保證系統(tǒng)安全性的主要手段之一。
l. 系統(tǒng)維護(hù)
系統(tǒng)維護(hù)模塊提供最常用的系統(tǒng)維護(hù)功能：
?。?jì)算機(jī)系統(tǒng)清理，包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫整理、內(nèi)存釋放、硬盤清理等；
?。o態(tài)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的更新（如站點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)庫、站點(diǎn)配置信息庫）等；
－－系統(tǒng)時鐘校正。
除了上述系統(tǒng)操作功能外，系統(tǒng)主站具備下列功能??
?。ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器和其他工作站交換數(shù)據(jù)；
?。诰€幫助，在不同的操作頁面上，通過按“幫助文件”按鈕，可打開針對該頁面操作的幫助提示。
六、各站點(diǎn)子系統(tǒng)
6.1 漕寶路儲配站
基于信息平臺的設(shè)計(jì)理念，本過程對漕寶路儲配站原有的監(jiān)控和管理系統(tǒng)按照如圖九所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，將系統(tǒng)分成：管理層、控制層、設(shè)備層，以HUB作為站點(diǎn)子網(wǎng)的中心，所有的設(shè)備連到同一個節(jié)點(diǎn)。
在圖二十一中，系統(tǒng)中所有的設(shè)備全部連至以太網(wǎng)上，形成了網(wǎng)絡(luò)分布的結(jié)構(gòu)模式，將只能在規(guī)定設(shè)備間進(jìn)行的點(diǎn)對點(diǎn)的串聯(lián)通信改為可在任意設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)上的的并聯(lián)通信。由于擴(kuò)頻通信在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的連接是透明的，供氣調(diào)度室通過擴(kuò)頻電臺接入漕寶路儲配站系統(tǒng)的局域網(wǎng)，使中心調(diào)度室與漕寶路儲配站系統(tǒng)同處一個局域網(wǎng)的相同網(wǎng)段中，從而實(shí)現(xiàn)了SCADA系統(tǒng)在控制層面上的連接。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了開放的、可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)平臺，系統(tǒng)的資源可以得到更合理的應(yīng)用，系統(tǒng)的信息和功能可在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備間進(jìn)行合理的分配，系統(tǒng)任何部分的內(nèi)容增減和功能改變、不會對系統(tǒng)帶來全局性的影響和結(jié)構(gòu)上的變化，系統(tǒng)中任何單臺設(shè)備的失效，不會使系統(tǒng)的信息流程控制產(chǎn)生崩潰。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上將能適合各種調(diào)度模式下進(jìn)行監(jiān)控的要求，包括通過遠(yuǎn)程城域網(wǎng)完成全局性樣板壓力控制的遠(yuǎn)期目標(biāo)，系統(tǒng)改造的增值效果非常明顯。
6.2 揚(yáng)高路儲配站
揚(yáng)高路儲配站與漕寶路儲配站的主要區(qū)別在于揚(yáng)高路儲配站系統(tǒng)是通過X.25城域網(wǎng)與供氣調(diào)度室進(jìn)行虛電路聯(lián)接的，揚(yáng)高路儲配站系統(tǒng)與供氣調(diào)度室分屬不同局域網(wǎng)，然而，通過路由器的路由作用，同樣可在邏輯上達(dá)到不同局域網(wǎng)異網(wǎng)段間的透明連接。
由于揚(yáng)高路儲配站有4座氣柜，相應(yīng)有4套氣柜測高儀，需增加一個串口的通信，為此，在揚(yáng)高路儲配站系統(tǒng)改造中增加了1個1路串口的網(wǎng)關(guān)。其余有關(guān)改造的內(nèi)容均相同于漕寶路儲配站系統(tǒng)。
6.3 徐涇儲配站
徐涇儲配站與揚(yáng)高路儲配站的情況基本一致，主要的區(qū)別在于由于徐涇儲配站系統(tǒng)所在地X.25不能直接到達(dá)，所以，采用Mobitex直接經(jīng)衛(wèi)星與供氣調(diào)度室進(jìn)行通信聯(lián)接。
6.4 燃?xì)夤?br />
燃?xì)夤臼侵?、售雙方的結(jié)算環(huán)節(jié)，盡管公正站都有本地局域網(wǎng)絡(luò)，并且具備了提供遠(yuǎn)程連接的條件，公正站所有數(shù)據(jù)送入燃?xì)馓?，調(diào)度中心從燃?xì)馓帿@得公正站的數(shù)據(jù)。各燃?xì)夤镜慕Y(jié)構(gòu)示意如圖二十四所示。
6.5 天然氣揚(yáng)家渡流量站和焦化廠流量站
天然氣揚(yáng)家渡流量站和焦化廠流量站目前已經(jīng)設(shè)有PLC，原來的系統(tǒng)是由PLC串口接MODEM，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過電話定時撥號連接現(xiàn)場PLC，獲得存儲在PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)。為滿足SCACDA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求和通信模式，方案采用在流量站原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加以太網(wǎng)的接口，調(diào)度中心與流量站間通過X.25方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其中焦化廠流量站X.25需經(jīng)過DDN的擴(kuò)接。天然氣揚(yáng)家渡流量站和焦化廠流量站的改造示意如圖二十五所示。
6.6蘇州河橋管流量站/調(diào)壓站/測壓點(diǎn)/大用戶計(jì)量站
所有的監(jiān)測站點(diǎn)均通過Mobitex網(wǎng)絡(luò)與供氣調(diào)度室進(jìn)行通信，站點(diǎn)設(shè)備統(tǒng)一采用羅克韋爾自動化公司的CompactLogix系列的PLC產(chǎn)品（其中有2個調(diào)壓站例外），CompactLogix提供了一個可配置、可擴(kuò)展的系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的需要對I/O的數(shù)量、內(nèi)存的大小和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選擇配置。CompactLogix處理器可以使用64K或者256K的用戶內(nèi)存。在本系統(tǒng)中，使用64K的處理器即可以在遠(yuǎn)程站本地存儲大于40天的數(shù)據(jù)（以每站采集10個數(shù)據(jù)、每15分鐘記錄一次的密度計(jì)算）。
管網(wǎng)測壓點(diǎn)站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)組成如圖二十六所示。
6.7 通訊故障監(jiān)測及報警
本系統(tǒng)對管網(wǎng)工況數(shù)據(jù)的監(jiān)測通過三種不同的通信方式：Mobitex通信、DataLinc無線擴(kuò)頻通信和x.25公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)通信。而對公司本部、市燃?xì)馓幖肮据斉洳縿t采用幀中繼方式。本系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)以及確保本系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)，無疑是系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，為了確保系統(tǒng)通訊的可靠運(yùn)行，本系統(tǒng)除了在內(nèi)核程序上做了一系列的保護(hù)措施和自動恢復(fù)措施，同時，對系統(tǒng)通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦通信發(fā)生故障，系統(tǒng)立即發(fā)出報警，通知調(diào)度員進(jìn)行處理，同時，將通信故障事件記錄到數(shù)據(jù)庫中。
鑒于Mobitex網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了大部分的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)，為了確保通信的安全，本系統(tǒng)對Mobitex設(shè)置了備用的電話熱線，一旦Mobitex通信發(fā)生故障，通過電話線可以從Mobitex主站直接獲取已經(jīng)中轉(zhuǎn)到主站的管網(wǎng)實(shí)時工況數(shù)據(jù)。
七、結(jié)束語
“上海大眾燃?xì)釹CADA系統(tǒng)”是一個比較大型的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，目前，系統(tǒng)所采用的設(shè)備架構(gòu)和功能分層模式，無疑均處于比較先進(jìn)和實(shí)用的水平，系統(tǒng)特別在遠(yuǎn)程通信方面提供了多種通信方式，體現(xiàn)了本系統(tǒng)的最大特色。
文章來源：上海遠(yuǎn)動科技有限公司 陳宗梁、胡介民
