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一．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，大大改善城市大氣環境質量。
二．現狀與需求
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往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。
三．架構設計
根據上述需求，系統架構如下圖所示：
圖1 系統架構拓撲圖
如上圖所示，對于不配備監控系統的分供熱中心，選擇力控科技的ForceControl系列軟件作為監控平臺。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的pSafetyLink工業隔離網關。該設備內部為雙獨立主機“2+1”架構，雙主機之間才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。基于PSL的實時數據交換技術，分別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，配備力控科技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的系統運行狀況，并且將實時數據畫面顯示在聯供中心的大屏幕上。
四．系統功能特性
◆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，保障了用戶網絡和應用的高可靠性。 下圖所示為pSafetyLink工業隔離網關的系統架構圖。
圖2 pSafetyLink System架構圖
在操作上嚴格權限管理。系統應提供審計跟蹤功能，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；系統應具備事務日志功能。
◆實時性
系統具有友好的控制界面。監測畫面可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。逼真的3D效果畫面，可將現場情況真實直觀的反饋給聯供中心工作人員。
圖3 現場工藝監控畫面
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：
1）通過該組件可以實現Server端同時訪問多個OPC Server；
2）第三方軟件OPC Server可以虛擬成設備，OPC Tunneller Server通過IO驅動程序來進行訪問第三方軟件OPC server的數據；
3）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。
◆先進性
建立一個開放的、標準的、可擴充、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，根據天氣狀況和能耗狀況實時動態對供暖進行調節。并且可通過報表、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了更多的能耗。
五．結語
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，為系統長期穩定運行提供了可靠保障。
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