一． 概述

近年來(lái)隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)與深入，伴隨著能源緊張導(dǎo)致居民供熱問(wèn)題日益凸現(xiàn)。新老用戶居住面積逐年增加，熱源嚴(yán)重不足；供熱設(shè)備老化銹蝕，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重影響了供熱質(zhì)量。

熱電聯(lián)供是一種熱能和電能聯(lián)合生產(chǎn)的高效能源生產(chǎn)方式，熱電廠不僅可以提供電能，還能提供工業(yè)用蒸汽和住宅暖氣，熱效率高于普通集中供熱。同時(shí)，熱電聯(lián)供在節(jié)能和環(huán)保方面都有優(yōu)勢(shì)。熱電聯(lián)供的實(shí)施，將極大提高城市供熱質(zhì)量，增強(qiáng)供熱的安全性與穩(wěn)定性，大大改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量。

二． 現(xiàn)狀與需求 

此項(xiàng)目中共有分散在3個(gè)主要城市的10個(gè)分供熱中心，系統(tǒng)要求這10個(gè)分供熱中心的數(shù)據(jù)均要發(fā)往勝利油田熱電聯(lián)供中心調(diào)度平臺(tái)。目前每個(gè)分供熱中心所配備的控制設(shè)備不盡相同，比如有上海華文PCS-3000 DCS系統(tǒng)、西門子S7-300PLC控制器、西門子S7-200PLC控制器、西門子樓控系統(tǒng)等。其中有8個(gè)分供熱中心已經(jīng)配備了監(jiān)控系統(tǒng)，包括：MCGS系統(tǒng)、西門子WINCC系統(tǒng)等。為了便于數(shù)據(jù)匯總，數(shù)據(jù)通信統(tǒng)一設(shè)定為OPC方式。

由于分供熱中心所在地點(diǎn)分散、地域廣闊，各個(gè)分供熱中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較為復(fù)雜，只有個(gè)別分供熱中心接入了勝利油田的專網(wǎng)，大部分地區(qū)都是采用的民用網(wǎng)絡(luò)或者商用網(wǎng)絡(luò)。如果將數(shù)據(jù)不經(jīng)處理直接接入熱電聯(lián)供中心，就有可能對(duì)各分供熱中心的控制系統(tǒng)帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)，因此需要在各個(gè)分供熱中心配備工業(yè)網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，以保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)和控制網(wǎng)絡(luò)安全。

三． 架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述需求，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D

如上圖所示，對(duì)于不配備監(jiān)控系統(tǒng)的分供熱中心，選擇力控科技的ForceControl系列工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件作為監(jiān)控平臺(tái)。由于現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，為了保證整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的安全性，在每個(gè)分供熱中心均配備力控的pSafetyLink工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)。該設(shè)備內(nèi)部為雙獨(dú)立主機(jī)“2 1”架構(gòu)，雙主機(jī)之間才用專有網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)PSL，徹底阻斷任何網(wǎng)絡(luò)形式的連接。從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)隔離交換?；赑SL的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，分別解決了安全隔離網(wǎng)閘進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾和擺渡時(shí)性能低的業(yè)內(nèi)難題，保證數(shù)據(jù)交換延遲時(shí)間低于1ms，從而滿足了用戶對(duì)高性能安全隔離網(wǎng)閘的需求。

熱電聯(lián)供中心采用雙網(wǎng)冗余架構(gòu)，配備力控科技pSpace 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)平臺(tái)，同樣采用雙機(jī)冗余架構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。單獨(dú)配備SCADA服務(wù)器和WEB服務(wù)器，使得聯(lián)供中心內(nèi)部瀏覽和外部遠(yuǎn)程瀏覽網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，保證了數(shù)據(jù)系統(tǒng)不被外部網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客等不安全因素攻擊。調(diào)度人員可通過(guò)工程師站隨時(shí)對(duì)分供熱中心系統(tǒng)下達(dá)指令，同時(shí)可獲取分供熱中心的系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面顯示在聯(lián)供中心的大屏幕上。

四．系統(tǒng)功能特性 

◆安全性 　　系統(tǒng)無(wú)論是在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件搭建方面都具備很強(qiáng)的安全性，有效避免了整套系統(tǒng)在運(yùn)行中所面臨的安全問(wèn)題。

pSafetyLink工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)以統(tǒng)一安全引擎為基礎(chǔ)，對(duì)隔離交換報(bào)文進(jìn)行全文數(shù)據(jù)還原，對(duì)用戶登錄、命令請(qǐng)求、文本信息、協(xié)議格式等實(shí)施全文深度檢測(cè)，并支持特定應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)簽的檢測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定信息交換多重內(nèi)容安全管理，為工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)交換提供了“綠色通道”。 

基于高效的IO調(diào)度模型，多重冗余方案，支持自身端口冗余、鏈路聚合、雙機(jī)熱備、多臺(tái)安全隔離網(wǎng)閘負(fù)載均衡，保障了用戶網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的高可靠性。 下圖所示為pSafetyLink工業(yè)隔離網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖2 pSafetyLink System架構(gòu)圖

在操作上嚴(yán)格權(quán)限管理。系統(tǒng)應(yīng)提供審計(jì)跟蹤功能，記錄所有用戶操作過(guò)程，對(duì)出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問(wèn)題提供調(diào)查的依據(jù)和手段；系統(tǒng)應(yīng)具備事務(wù)日志功能。 ◆實(shí)時(shí)性 　　系統(tǒng)具有友好的控制界面。監(jiān)測(cè)畫面可顯示各個(gè)分供熱中心內(nèi)所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括所有模擬量、數(shù)字量。逼真的3D效果畫面，可將現(xiàn)場(chǎng)情況真實(shí)直觀的反饋給聯(lián)供中心工作人員。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)工藝監(jiān)控畫面

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求通信方式全部采用OPC通信方式，為此在實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)pSpace上開通了OPC Tunneller Server組件。它是遠(yuǎn)程OPC Server的客戶端組件，又是本地pSpace服務(wù)器的數(shù)據(jù)源核心組件，支持采集站與服務(wù)器之間通過(guò)TCP/IP、UDP/IP方式通訊。該組件的使用使得各個(gè)分供熱中心的數(shù)據(jù)可及時(shí)、快速、方便的傳輸?shù)铰?lián)供中心。

該組件具備如下功能特點(diǎn)：

1）通過(guò)該組件可以實(shí)現(xiàn)Server端同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)OPC Server； 

2）第三方軟件OPC Server可以虛擬成設(shè)備，OPC Tunneller Server通過(guò)IO驅(qū)動(dòng)程序來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)第三方軟件OPC server的數(shù)據(jù)； 

3）具備故障恢復(fù)功能，通訊中斷的時(shí)候具備自動(dòng)恢復(fù)功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

◆先進(jìn)性 　　建立一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)充、易管理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。不僅僅要做到配置上的先進(jìn)，更主要的是開發(fā)上和應(yīng)用上的先進(jìn)。在系統(tǒng)中采用先進(jìn)的控制策略，對(duì)每日的供暖數(shù)據(jù)，水、電、燃料用量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)天氣狀況和能耗狀況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)對(duì)供暖進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且可通過(guò)報(bào)表、曲線等形式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，從而在實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的同時(shí)節(jié)約了更多的能耗。

五．結(jié)語(yǔ)

    熱電聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用使得油田生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、辦公區(qū)實(shí)現(xiàn)了恒溫環(huán)保供熱，既提高了能源利用效率，又做到了綠色環(huán)保。力控科技產(chǎn)品的應(yīng)用，為系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

詳情請(qǐng)見(jiàn)力控科技官網(wǎng)。