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  • 勝利油田熱電聯供中心SCADA系統應用案例




    一、系統概述


    近年來隨著城市化建設的推進與深入,伴隨著能源緊張導致居民供熱問題日益凸現。新老用戶居住面積逐年增加,熱源嚴重不足;供熱設備老化銹蝕,跑、冒、滴、漏現象頻發,嚴重影響了供熱質量。

    熱電聯供是一種熱能和電能聯合生產的高效能源生產方式,熱電廠不僅可以提供電能,還能提供工業用蒸汽和住宅暖氣,熱效率高于普通集中供熱。同時,熱電聯供在節能和環保方面都有優勢。熱電聯供的實施,將極大提高城市供熱質量,增強供熱的安全性與穩定性,大大改善城市環境質量。


    二、系統架構



    此項目中共有分散在3個主要城市的10個分供熱中心,系統要求這10個分供熱中心的數據均要發送至勝利油田熱電聯供中心調度平臺。目前每個分供熱中心所配備的控制設備不盡相同,比如有上海華文PCS-3000 DCS系統、西門子S7-300PLC控制器、西門子S7-200PLC控制器、西門子樓控系統等。其中有8個分供熱中心已經配備了監控系統,包括:MCGS系統、西門子WINCC系統等。為了便于數據匯總,數據通信統一設定為OPC方式。

    由于分供熱中心所在地點分散、地域廣闊,各個分供熱中心的網絡環境較為復雜,只有個別分供熱中心接入了勝利油田的專網,大部分地區都是采用的民用網絡或者商用網絡。如果將數據不經處理直接接入熱電聯供中心,就有可能對各分供熱中心的控制系統帶來極大風險,因此,需要在各個分供熱中心配備工業網絡隔離裝置,以保證生產數據和控制網絡安全。

    基于以上情況,系統網絡架構如下圖所示:





    對于不配備監控系統的分供熱中心,選擇力控ForceControl系列工業監控組態軟件作為監控平臺。由于現場網絡環境復雜,為了保證整個系統網絡和數據的安全性,在每個分供熱中心均配備力控pSafetyLink工業隔離網關。該設備內部為雙獨立主機“2+1”架構,雙主機之間用專有網絡隔離技術PSL,徹底阻斷任何網絡形式的連接。從而實現內外網之間的數據隔離交換?;赑SL的實時數據交換技術,解決了安全隔離網閘進行數據過濾和擺渡時性能低的業內難題,保證數據交換延遲時間低于1ms,從而滿足了用戶對高性能安全隔離網閘的需求。

    熱電聯供中心采用雙網冗余架構,配備力控pSpace 實時歷史數據庫作為數據平臺,同樣采用雙機冗余架構,保證了數據安全和系統穩定。單獨配備SCADA服務器和WEB服務器,使得聯供中心內部瀏覽和外部遠程瀏覽網絡相互獨立,保證了數據系統不被外部網絡病毒、黑客等不安全因素攻擊。調度人員可通過工程師站隨時對分供熱中心系統下達指令,同時可獲取分供熱中心系統運行狀況,并且將實時數據畫面顯示在聯供中心的大屏幕上。




    三、系統特點



    1、 安全性

    系統無論是在網絡架構設計、軟件搭建方面都具備很強的安全性,有效避免了整套系統在運行中所面臨的安全問題。

    pSafetyLink工業隔離網關以統一安全引擎為基礎,對隔離交換報文進行全文數據還原,對用戶登錄、命令請求、文本信息、協議格式等實施全文深度檢測,并支持特定應用層協議標簽的檢測控制,實現了對特定信息交換多重內容安全管理,為工業控制系統網絡間數據交換提供了綠色通道。

    基于高效的IO調度模型,多重冗余方案,支持自身端口冗余、鏈路聚合、雙機熱備、多臺安全隔離網閘負載均衡,保障了用戶網絡應用的高可靠性。 下圖為pSafetyLink工業隔離網關的系統架構圖




    在操作上嚴格進行權限管理,系統提供審計跟蹤功能,記錄所有用戶操作過程,對出現的系統安全問題提供調查的依據和手段;系統具備事務日志功能。

    2、 實時性

    系統具有友好的控制界面,監測畫面可以顯示各個分供熱中心內所有測點數據,包括所有模擬量、數字量。系統可以顯示逼真的3D效果畫面,可以將現場情況真實、直觀地反饋給熱電聯供中心的工作人員。



    根據現場要求,通信方式全部采用OPC通信方式,為此在實時歷史數據庫平臺pSpace上開通了OPC Tunneller Server組件。它是遠程OPC Server的客戶端組件,又是本地pSpace服務器的數據源核心組件,支持采集站與服務器之間通過TCP/IP、UDP/IP方式進行通訊。該組件的使用使得各個分供熱中心的數據可及時、快速、方便的傳輸到聯供中心。該組件具備如下功能特點:

    通過該組件可以實現Server端同時訪問多個OPC Server。

    第三方軟件OPC Server可以虛擬成設備,OPC Tunneller Server通過IO驅動程序來訪問第三方軟件OPC server的數據。

    具備故障恢復功能,通訊中斷的時候具備自動恢復功能,保證系統的穩定性。

    3、 先進性

    建立一個開放、標準、可擴展、易管理的實時數據庫系統,不僅僅要做到配置上的先進,更主要的是開發上和應用上的先進。在系統中采用先進的控制策略,對每日的供暖數據,水、電、燃料用量等數據進行實時監測,根據天氣變化和能耗狀況,實時、動態地進行調節。

    通過統計報表、圖表曲線等形式,實時監測系統運行狀況,從而在實現優化控制的同時,節約更多的能耗。




    四、項目總結



    熱電聯供技術的應用使得油田生產區、生活區、辦公區實現了恒溫環保供熱,既提高了能源利用效率,又做到了綠色環保。力控科技產品的應用,為系統長期安全、穩定運行提供了保障。


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