摘 要：介紹了澳大利亞悉雅特公司CITECT SCADA系統(tǒng)和MOX RTU模塊在太鋼能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，具體說明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與配置、系統(tǒng)功能及特點(diǎn)、MOX RTU模塊的特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集方案的確定等技術(shù)問題。 引言 隨著國(guó)際原油及鐵礦石價(jià)格的不斷攀升，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本也隨之不斷提高，為保證企業(yè)利潤(rùn)的不斷增長(zhǎng)，各鋼鐵企業(yè)都開始加大環(huán)保及節(jié)能減排措施的推廣。為此迫切需要建立一個(gè)能提供及時(shí)、準(zhǔn)確、大量并可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的能源計(jì)量信息系統(tǒng)平臺(tái)，以此作為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的決策依據(jù)。我公司于2005年組織實(shí)施了太鋼能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)工程，經(jīng)過不斷地改造、更新和完善，目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與配置 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三層架構(gòu)：最下層為現(xiàn)場(chǎng)采集層，由MOX RTU模塊、觸摸式顯示屏、無(wú)紙記錄儀、現(xiàn)場(chǎng)變送器、帶RS485通訊接口的電表等采集單元組成；一級(jí)由一臺(tái)I/O服務(wù)器、一臺(tái)趨勢(shì)服務(wù)器和兩臺(tái)工程師操作終端組成；二級(jí)由兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和四臺(tái)結(jié)算終端組成。 系統(tǒng)配置： ⑴二級(jí)：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器――雙Pentium XEON，3.2GHz/2G RAM/512K Cache/內(nèi)置式RAID磁盤陣列 73G×2/100M網(wǎng)卡/熱插拔冗余電源（機(jī)架式磁盤陣列柜＋73G×5）； 軟件：Windows2003 Server＋Oracle 10i 結(jié)算終端――Pentium XEON，3.4GHz/512M RAM/512K Cache/硬盤 73G×2/100M網(wǎng)卡/熱插拔冗余電源； 軟件：Windows2000 Professional＋結(jié)算系統(tǒng) ⑵一級(jí)：I/O服務(wù)器和趨勢(shì)服務(wù)器――Pentium XEON，3.2GHz/1G RAM/512K Cache/內(nèi)置式RAID磁盤陣列 73G×4/100M網(wǎng)卡/熱插拔冗余電源（機(jī)架式磁盤陣列柜＋73G×5）； 軟件：Windows2003 Server＋CT_5000（CITECT SCADA服務(wù)端）＋P2B_5000＋I(xiàn)DC_5000 工程師操作終端――Pentium XEON，3.4GHz/512M RAM/512K Cache/硬盤 73G×2/100M網(wǎng)卡/熱插拔冗余電源； 軟件：Windows2003 Server＋DC_5000（CITECT SCADA操作站） 2 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)： ⑴系統(tǒng)功能： 一級(jí)：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，生成測(cè)量值的實(shí)時(shí)曲線及歷史趨勢(shì)曲線以便進(jìn)行能源消耗的分析與統(tǒng)計(jì)，顯示各采集子站的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及故障報(bào)警狀態(tài)，提供全公司范圍內(nèi)的能源計(jì)量管網(wǎng)的監(jiān)視與查詢功能，通過Plant2Business軟件向二級(jí)能源數(shù)據(jù)結(jié)算軟件提供及時(shí)、準(zhǔn)確、完整的原始數(shù)據(jù)，同時(shí)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過主干網(wǎng)絡(luò)向各相關(guān)單位進(jìn)行WEB發(fā)布。 二級(jí)：實(shí)現(xiàn)各種能源介質(zhì)的結(jié)算；通過原始數(shù)據(jù)進(jìn)行能源供需平衡分析、管網(wǎng)線路的損耗分析、生產(chǎn)單位能源量的使用異常分析等；實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的匯總與統(tǒng)計(jì)，生成能源介質(zhì)的計(jì)量數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)表、綜合日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表等，并通過公司主干網(wǎng)絡(luò)發(fā)布統(tǒng)計(jì)后的能源產(chǎn)耗信息，提供給能源介質(zhì)的消耗單位和生產(chǎn)單位，用以指導(dǎo)和組織生產(chǎn)。 ⑵系統(tǒng)特點(diǎn)： a、應(yīng)用先進(jìn)、可靠的MOX RTU硬件和SCADA組態(tài)軟件，具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性； b、可遠(yuǎn)程查詢并修改RTU采集子站的現(xiàn)場(chǎng)儀表參數(shù)，掉電不丟失； c、通過調(diào)用變量的趨勢(shì)曲線實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的跟蹤分析； d、系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三層架構(gòu)，并提供與L3（MES系統(tǒng)、計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)）和L4（ERP系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的接口； e、較為嚴(yán)格的安全性措施，可分區(qū)分級(jí)保護(hù)，通過服務(wù)器進(jìn)行合法性檢查，甚至可對(duì)具體的數(shù)據(jù)項(xiàng)和操作進(jìn)行安全保護(hù)； f、多種采集方式結(jié)合（MODBUS、DDE、OPC、RS485、GPRS和無(wú)線電臺(tái)等）； 3 MOX RTU模塊的特點(diǎn)： RTU是SCADA系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的任務(wù)，其外形如圖3所示。 MOX RTU具有以下特點(diǎn)： ⑴多種輸入信號(hào)可供選擇，在模塊單元選型時(shí)確定何種輸入模板，也可通過更換RTU內(nèi)部的測(cè)量模塊來改變信號(hào)的輸入類型； ⑵可進(jìn)行I/O模塊的擴(kuò)展（包括數(shù)字量和模擬量），最大可擴(kuò)展255個(gè)模塊； ⑶使用MOX IDE和MOX Graf軟件可方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)，設(shè)置和下載MOX RTU的配置文件及程序文件，具備多種標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)可供調(diào)用，用戶可根據(jù)實(shí)際情況開發(fā)所需功能，使得整個(gè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性； ⑷RTU內(nèi)部帶有后備電池，供電中斷時(shí)可保證特定區(qū)域的內(nèi)存數(shù)據(jù)掉電不丟失； 4現(xiàn)場(chǎng)采集方案的設(shè)計(jì)： ⑴基本RTU：該方案針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的變送器或二次儀表輸出的4-20mA直流信號(hào)，使用RTU內(nèi)部的四塊AI模板進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)在RTU內(nèi)的特定內(nèi)存地址中，通過讀取該內(nèi)存地址的值獲取該通道相應(yīng)的電流輸入值，再將該電流值按通道的量程設(shè)定參數(shù)變換為現(xiàn)場(chǎng)物理量的測(cè)量值。每塊模板8個(gè)輸入通道，若現(xiàn)場(chǎng)需測(cè)量超過32個(gè)物理量，則可通過增加擴(kuò)展I/O模塊來滿足測(cè)量需要（設(shè)計(jì)中將擴(kuò)展I/O模塊以總線方式連接在RTU的COM1接口）； ⑵無(wú)紙記錄儀：該方案用于日本橫河的DX200型帶以太網(wǎng)接口無(wú)紙記錄儀的數(shù)據(jù)采集，通過DDE技術(shù)（使用橫河DDE接口軟件）將現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙記錄儀中的測(cè)量值直接映射至服務(wù)器的內(nèi)存地址中，再通過DDE接口軟件將測(cè)量值讀取到SCADA系統(tǒng)中顯示（缺點(diǎn)是只可以讀取測(cè)量值，不能對(duì)無(wú)紙記錄儀的參數(shù)進(jìn)行查詢和修改，若改用橫河的OPC接口軟件可解決該問題）； ⑶采用GPRS的電表采集：在電表數(shù)據(jù)采集中由于現(xiàn)場(chǎng)高壓電無(wú)法敷設(shè)電纜，且電表分布比較散亂，故采用帶GPRS通訊功能的RTU，現(xiàn)場(chǎng)RTU與電表間采用RS485通訊，將電表數(shù)據(jù)讀取到RTU內(nèi)存地址中，再通過申請(qǐng)的DDN專線，收集各RTU發(fā)送回的數(shù)據(jù)； ⑷采用無(wú)線電臺(tái)的電表采集：對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)可敷設(shè)電纜，且電表比較集中的情況，采用將電表的通訊口集中到無(wú)線收發(fā)器的接口端，形成一個(gè)無(wú)線子站，通過無(wú)線主站與子站之間的通訊，將電表數(shù)據(jù)采回； ⑸非標(biāo)RS485通訊協(xié)議：對(duì)于某些具備RS485通訊接口，但協(xié)議不統(tǒng)一的設(shè)備（如浙江天信的TBG型智能流量計(jì)、上海華明IAAS8660智能流量計(jì)和部頒協(xié)議DL/T645-1997的電表等），須嚴(yán)格按照協(xié)議的規(guī)范編寫相應(yīng)的通訊程序，下載到RTU模塊中，實(shí)現(xiàn)對(duì)這類設(shè)備的采集； ⑹MODBUS通訊協(xié)議：主要針對(duì)觸摸顯示屏和具備MODBUS接口的設(shè)備（如浙江天信的TDS型蒸汽智能流量計(jì)），幾乎無(wú)需編程，只要進(jìn)行簡(jiǎn)單組態(tài)即可實(shí)現(xiàn)RTU對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。 5 結(jié)束語(yǔ) 太鋼能源數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的成功上線，基本解決了能源計(jì)量過程中人工抄數(shù)不及時(shí)、不準(zhǔn)確，信息反饋滯后的問題，實(shí)現(xiàn)了能源數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化、信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化、結(jié)算的電子化、能源計(jì)量的現(xiàn)代化和精細(xì)化等目標(biāo)，促進(jìn)了節(jié)能降耗工作在全公司范圍內(nèi)的推進(jìn)，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。隨著新技術(shù)、新工藝的不斷引進(jìn)，該系統(tǒng)也必將在功能上得到不斷完善，技術(shù)不斷創(chuàng)新，為太鋼更高的節(jié)能目標(biāo)提供更加有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。