OPC和SCADA的能源管理系论文范文

1数据采集

1.1HoneywellTPS系统数据采集依据TPS系统的网络特点，只能采取从上位机（GUS）读取数据，而且需要购买授权，经过调研，有两种方式可以实现数据的抓取。网络拓扑结构如图3所示。第一种：在需要读取数据的GUS站上安装Honeywell公司的TPNOPCSERVER软件，并进行硬狗授权，该狗安装在GUS站上，只对单台GUS站授权，但是如果某工段需要读取的数据两台如超过1000点，只用单台GUS，会大大增加LCNP的负担，甚至会导致该GUS崩溃。如果需要从两台GUS上读取数据，就要再增加一个授权，投入成本较高。第二种：采用Matrikon公司的MatrikonOPCforHoneywellTPS软件，在需要读取数据的GUS站上只需安装TCPProxy即可，在接口机上要安装的OPCforHoneywellTPS，并在接口机上采用硬狗授权。对连接到OPC接口机的GUS站没有限制，只要是来自同一NIM即可。该软件更经济一些。

1.2HoneywellPKS系统数据采集PKSC300系统服务器提供OPC服务，所以OPC接口机可以直接与服务器进行通讯，采用接口机软件，建立OPCServer。HoneywellOPCRedundancy用于PKS系统冗余服务器之间的切换。对于PKS系统由两个冗余的服务器A和B，运行时，一主一备。主备是相对的。工作和维护时，需要在服务器A、B之间进行切换。OPC服务是由主服务器提供的，不固定在服务器A或B上。

2SCADA平台

根据系统功能要求，采用SCADA系统架构，SCADA系统（supervisorycontrolanddataacquisition），即数据采集与监控。SCADA系统主要由人机界面（humanmachineinterface）、远程终端控制系统、可编程控制器或DCS、通信网络等部分组成。SCADA系统是一个可以监控及控制所有设备的集中式系统，其中大部分的控制是由远程总端控制系统（RTU）或是PLC、DCS进行，主系统一般只作为系统监控层级的控制，数据采集（Dataacquisition）由RTU或PLC进行，包括读取传感器数据，依SCADA通信需求传送设备的状态报告。数据有特定的格式，控制室中的操作员可以用人机界面了解系统状态，数据也会传送到历史记录器（Operationalhistorian），以便追踪趋势并进行分析。SCADA系统的开放式架构比较容易和第三方的设备连接。许多网络化的SCADA系统可以借由以太网来访问，具有C/S或B/S结构，可以实现Web访问。

3能源管理系统

依据SCADA架构的模式，对该企业能源管理系统的逻辑结构和网络结构均采用三层，客户端采用C/S、B/S相结合的方式，C/S结构提供胖客户端（只读客户端），B/S结构提供瘦客户端（Web客户端、大屏幕），SCADA系统应用平台需要有自己的实时数据库，并能够转化到关系数据库里，实现对数据的历史存储。方便管理生产数据，记录查询报警信息和趋势，从而方便对能源进行管理，能够开发出自由格式报表。

3.1系统逻辑架构系统主要包括三层架构：展示层、应用层、数据层。系统组件则涵盖了客户端、关系数据库、实时数据库、应用服务器、Web服务器等多项组件。实现客户端对数据的趋势、报警、自由格式报表的查询功能。

3.2系统网络结构控制室合并采用三层网络体系结构：接入层、汇聚层、核心层，如图4所示。第一层为数据的接入层，它可以把控制系统的数据从工作站或CPU采用OPC协议或其他通讯方式通过汇聚交换机传给OPC接口机。第二层将多个控制系统的数据汇聚到一个OPC接口机上，整个系统将有60个左右的OPC接口机，汇聚到OPC接口机上的数据采用OPC协议通过核心交换机传给SCADA系统的集群服务器。第三层为核心层，它有服务器集，还有只读客户端、Web客户端和大屏幕显示等，是功能实现和最终用户使用端。

3.3系统核心——集群服务器负责连接汇聚层设备、广域网接入设备等，构成局域网主干，提供较高的骨干网络带宽和高速的核心交换。核心层设备采用双核心模式，互为备份；两台核心交换机之间，采用2条千兆链路相互连接，利用链路汇聚技术将这两条千兆链路绑定成一条高速的逻辑链路，从而在双核心交换机之间能源管理构成全双工4Gbps的交换带宽。服务器采用集群服务器，包括群服务器有PHD、HMI服务器、历史服务器、Web服务器和数据服务器等。HMI服务器：需要在服务器上对各个控制系统的流程图进行重新绘制，对现有控制系统流程进行优化、整理，绘制出实用简明的流程，使用户能在客户端或大屏幕上浏览。历史服务器：需要通过接口机读上来的数据，从实时数据库转到关系数据库，可以采用MicrosoftSQLServer2008等数据库软件建立关系数据库，可以将数据存放到历史数据中，方便报表的开发，历史数据的查找。数据服务器：为用户提供实时的数据信息，同时实现报警、趋势等功能。

3.4汇聚层核心——OPC接口机负责数量庞大的接入层设备的汇聚。本方案涉及系统有84套控制系统，涉及数据量在20000点，OPC接口机采用两层网络结构，与控制系统相连的和核心交换机相连的要求不在同一IP段内，每台汇聚交换机通过千兆光链路分别与两台核心交换机连接。

3.5监视终端——客户端直接连接各个终端设备，提供终端用户的快速接入能力。提供胖客户端（只读客户端）和瘦客户端（Web客户端、大屏幕），对于Web客户端采用两层网络接口，连接服务器的采用局域网IP，连接以太网的采用另一段IP，都能够访问到现场的仪表数据。

4结语

本系统成功地应用OPC技术对多种控制系统进行了数据采集，并利用SCADA平台实现了对能源数据的分析处理，完成报表制作和数据存储工作，为生产组织人员提供数据支持，同时，实现了Web访问，让各级管理人员更经济地组织生产活动。

作者：朱泓睿程福友单位：中国铝业中州分公司计控室北京邮电大学