抚顺新钢铁能源管理系统

• 关键词：能源管理系统,SCADA,工业以太网交换机
• 摘要：EMS系统的设备选型首要考虑在可靠性和安全性的前提下选用集先进性和高性价比于一身的产品，因此用户选用美国SIXNET公司的IPM系列RTU产品做为网关数据采集站和SIXNET公司的工业以太网交换机构建能源计量网络。

项目概述
       以SCADA产品和技术为核心构建能源计量管理系统，结合工业以太网通讯、分布式数据采集产品建立先进的、符合钢铁企业管理应用功能的能源计量系统。

       EMS系统的设备选型首要考虑在可靠性和安全性的前提下选用集先进性和高性价比于一身的产品， 因此用户选用美国SIXNET公司的IPM系列RTU产品做为网关数据采集站和SIXNET公司的工业以太网交换机构建能源计量网络。 

系统规模
      抚顺新钢铁的能源计量区域分布在烧结采集区、轧钢采集区、炼钢采集区、炼铁采集区、氧气厂采集区和供电采集区6个区域，仪表采集数据小于300点，与PLC/DCS系统通讯15套，与多功能电能表通讯100余台，其他智能流量计若干，合计系统采集规模约4000 点。目前采用SIXNET工业管理型交换机构建能源管理系统冗余环网并投运近40套数据网关采集站RTU。

系统结构
新抚钢能源管理SCADA系统由三部分组成。系统的任务是将其进行整合、集成。
— 能源计量监控中心
— 远程数据采集站
— 网络通讯系统

能源计量监控中心： 
       以SCADA软件为核心，建立 I/OServer实时数据服务器，实现在线数据监视、操作和能源管理功能，实现基本报表统计分析功能；提供标准数据通讯接口，实现能源数据信息化平台共享。

通讯网络：
       采用工业级以太网交换机，建立分区域的冗余环网，中心站服务器与监控工作站采用双网结构进行联结，从而建立高可靠、专有的能源计量数据采集通讯网络。

数据采集站：
        网关数据采集站RTU完成各采集区的水、电、蒸汽、压缩空气等能源综合数据采集、监视、累积和存储，及与智能仪表、过程PLC/DCS 系统通讯等实时任务。将能源介质参数的采集与生产控制系统隔离，提供连续、真实、可靠的数据依据，并执行和接受能源计量监控中心的指令及下传的数据。

产品应用
网关数据采集站部分：
以SIXNETIPm™ RTU产品为网关数据采集站，实现主要功能：
‹  采集现场模拟量信号，I/O 通道可以扩展
‹  智能仪表通信，标准协议通讯或定制协议通讯
‹  过程控制系统通信，同时实现网络隔离

网关数据采集站 RTU与PLC/DCS等系统建立单向数据通讯，包括：
SIXNET RTU与西门子 S7-300/400 系统通讯
SIXNET RTU与西门子 PCS7 系统通讯
SIXNET RTU与施耐德昆腾系列控制系统通讯
SIXNET RTU与福克斯波罗控制系统通讯
SIXNET RTU与 GE90-30/70 控制系统通讯
SIXNET RTU与英格索兰控制系统通讯
SIXNET RTU与 DL/T645 多功能电能表通讯
SIXNET RTU与私有协议智能流量计通讯   

网关数据采集站高级功能：数据记录功能
       SIXNET  RTU提供高级灵活的数据记录（Datalogging）功能，可按时间、事件等方式启动数据记录，将数据记录到大容量、非易失数据存储内存中；该功能实现 RTU 在通讯故障和服务器异常等情况下对重要数据的备份存储，将计量数据以通用.CSV 格式数据库补传到指定的一台或多台计算机中，方便数据库接口补写数据，可以确保计量数据不丢失，维护计量数据库的完整性。

网关数据采集站高级功能：网络防火墙功能 
       防火墙功能-IP安全性设置（IP Security）用于设置采集站基于IP级的安全访问设置，该功能不仅可以从网络层隔离过程控制网络和能源计量网络，而且可以有效防止对采集站进行非授权的下载配置，操作数据等访问功能，杜绝误操作带来的危害。

通讯网络部分：
       能源计量系统的通讯网络采用SIXNET工业级管理型以太网交换机构建100/1000M全双工冗余环网拓扑主干网络。

       各个采集区独立构建冗余环网，从不同的采集站光纤耦合相切冗余地接入主干网络，构成冗余环-环网络。此网络方案在充分考虑了SCADA网络系统的可靠性、实时性和易维护性的同时，也符合敷设网络的施工方便性和扩展性要求。

功能描述
        系统数据完整性：数据采集站通过信号前端处理、计量模式功能和数据记录等功能，保证计量数据在中心数据库记录的完整性。
 
数据完整性方案 1——采集的流量信号提供时(当前和前小时)、日（当日和前日）、月（当月和签约）和总累积流量，设定小流量信号切除限（流量正常显示，但不累积）

数据完整性方案 2—— 数据采集站对于采集的流量等仪表信号进行计量前端补偿处理

数据完整性方案 3——适应各种工况的计量补偿模式，满足仪表检修、标定和工艺问题等原因导致非正常计量状态

数据完整性方案 4——掉电保持和自动/人工流量补偿

数据完整性方案 5——数据记录和断点补传的应用

       系统通讯隔离：网关数据采集站和工业以太网相结合，实现能源网络和生产系统之间的通讯、数据等隔离。

       网络安全性方案 1——数据采集站RTU防火墙功能用于设置采集站基于IP级的安全访问设置，不仅可以从网络层隔离过程控制网络和能源计量网络，而且可以有效防止对采集站进行非授权的下载配置、操作数据等访问功能，杜绝误操作带来的危害。

       网络安全性性方案 2——数据采集站可以支持多个子网（不同网段 IP地址），通过合理规划能源计量网络IP网段和接入通讯的 PLC/DCS系统 IP网段，可以实现基本的网络隔离。

       网络安全性性方案 3——各个采集站的 SIXNET 工业以太网交换机通过有效规划VLAN，将能源网络和生产系统 PLC/DCS 划分为不同的 VLAN 后即可实现进一步网络隔离，限制相互间的访问。

应用总结
        抚顺新钢铁能源管理系统目前稳定、可靠运行，公司能够及时、准确、科学地掌握风、水、电、气（汽）等各种能源及能源介质运行状态及使用量等各种参数，从而使得公司可以根据实际生产情况迅速调整运行方式，合理分配使用量，使有限能源发挥出最大效能。

 
1）采用独立的SIXNET RTU采集站采集能源数据，便于施工和维护，实现 PLC/DCS过程控制系统与能源计量网络无网络关联，能源计量网络与已建过程控制网络之间隔离。

2）能源数据 SIXNET RTU 采集站与过程控制系统相互独立，最大限度做到操作、功能、通讯和数据的隔离，尽量减少已建过程控制系统改造工程量。

3）具有严格工业品质认证的能源数据SIXNET RTU采集站具有更好的稳定性和可靠性，其平均无故障时间 MTBF达到40万小时，远优于一般工业控制计算机的性能，更适用于要求连续、稳定运行的工业计量数据采集系统。

4）SIXNET RTU具有灵活的通讯能力和I/O扩展能力，完全满足未来系统规模的扩展，