一、 概述 按照新一輪城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。而推行熱電聯(lián)產(chǎn)、城市集中供熱，是解決城市能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境污染問題的有效措施，充分體現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，提高能源利用效率、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的最佳途徑。所以既有利于節(jié)約能源，又有利于提高熱電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益，給熱電企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了更加廣闊的前景。 隨著熱用戶的不斷增加，熱用量不斷的加大，而怎樣才能更好，更有效的對整個熱網(wǎng)管道，熱用戶計量進(jìn)行管理呢？利用遠(yuǎn)程監(jiān)測，對整個熱網(wǎng)管道，儀表進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，不僅可以全面掌握整個熱網(wǎng)管線供熱狀態(tài)，還能快速、準(zhǔn)確地反映儀表故障報警信息，方便維護(hù)人員及時查修，這樣不僅節(jié)省大量的人力、物力，而且極大的提高了熱網(wǎng)的現(xiàn)代化管理水平。城市熱網(wǎng)監(jiān)控作為數(shù)字化城市的一個方面，已顯示出越來越重要的作用。 二、 需求： 將下屬的16個分站的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù)據(jù)中心，由于數(shù)據(jù)中心與各分站之間已經(jīng)建立了 ADSL視頻網(wǎng)絡(luò)，因此針對本項目，借用原有的ADSL網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是最具性價比的方式。同時，由于系統(tǒng)以后需要根據(jù)需求擴(kuò)展，要求對系統(tǒng)的開放性、可維護(hù)性和擴(kuò)展性給予充分考慮。 三、 系統(tǒng)設(shè)計原則 1．安全可靠穩(wěn)定性原則 系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起著十分關(guān)鍵的作用，因此在系統(tǒng)建設(shè)過程中，將系統(tǒng)的安全可靠性穩(wěn)定性作為設(shè)計的首選原則 2．開放性原則 堅持開放行原則，為今后系統(tǒng)的升級擴(kuò)展維護(hù)和二次開放過程提供較大的靈活性 3．技術(shù)先進(jìn)性原則 保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，只有這樣，系統(tǒng)才能經(jīng)受實(shí)際的考驗(yàn)，保證不會被淘汰 4．經(jīng)濟(jì)性原則 經(jīng)濟(jì)性原則不僅體現(xiàn)在設(shè)計過程中，而且會為系統(tǒng)今后的維護(hù)降低成本 5．操作維護(hù)簡單原則 系統(tǒng)不僅要功能完善，而且應(yīng)該操作簡單，維護(hù)方便，這會為使用人員帶來很多操作的方便性 6．可擴(kuò)展性原則 為了使系統(tǒng)具有一定的應(yīng)變能力，可以方便的修改和靈活的擴(kuò)充，應(yīng)使系統(tǒng)保證一定的可伸縮性 四、 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)主要由力控監(jiān)控軟件、MOXA串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和凱迪恩 PLC構(gòu)成，這種方式的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)分散、開放性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、性價比高并且擴(kuò)展容易。力控軟件主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、通訊處理、人機(jī)界面和WEB發(fā)布等工作；串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器負(fù)責(zé)將PLC的串口通訊轉(zhuǎn)為以太網(wǎng)通訊，并將數(shù)據(jù)通過ADSL網(wǎng)絡(luò)傳遞給力控軟件；凱迪恩 PLC負(fù)責(zé)現(xiàn)場儀表和設(shè)備的通訊及數(shù)據(jù)采集和控制。主要工作方式：力控軟件設(shè)在中央數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心有一個固定的外網(wǎng)IP，力控軟件采用典型的C/S和B/S結(jié)構(gòu)，B/S方式是作為WEB服務(wù)器，將實(shí)時數(shù)據(jù)和畫面通過WEB進(jìn)行發(fā)布，遠(yuǎn)端用戶經(jīng)過授權(quán)，無須安裝任何插件，使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器通過固定IP或域名綁定進(jìn)行訪問即可在遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)視。C/S方式是力控軟件作為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器端與各分站的多個客戶端（MOXA串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器）進(jìn)行通訊，建立連接時由串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器主動向擁有固定IP的服務(wù)器端發(fā)出連接請求，服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)答，建立網(wǎng)絡(luò)連接之后，由力控軟件主動向下位的凱迪恩 PLC發(fā)出請求，通過標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議與凱迪恩PLC進(jìn)行通訊，MOXA串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器在中間起到透明轉(zhuǎn)發(fā)的作用。整個通訊系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖： 五、系統(tǒng)簡介 （1）上位系統(tǒng) 上位系統(tǒng)服務(wù)器選用力控PCAUTO? WWW服務(wù)器版軟件，以VC++或VB編程平臺為輔助，使得數(shù)據(jù)中心監(jiān)控軟件具備良好的人機(jī)界面，操作直觀，簡便并且靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)主要功能有： 1．24小時在線運(yùn)行，實(shí)時采集各熱用戶子站的溫度、壓力、流量和其他運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時監(jiān)測每個采集計量儀表的運(yùn)行情況，而現(xiàn)場采集計量儀表出現(xiàn)故障也可以在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，并將故障時間紀(jì)錄備案，避免計量方面的損失；杜絕了用戶偷汽的想法； 2．顯示供熱管網(wǎng)地理信息（GIS）； 3．進(jìn)行整個熱網(wǎng)數(shù)據(jù)的運(yùn)行分析，具有強(qiáng)大的統(tǒng)計和數(shù)據(jù)庫查詢功能，可以查詢?nèi)我庥脩羧我鈺r段內(nèi)的用汽情況；實(shí)時有效的分析管線的管損情況； 4．對熱用戶端市電斷電、采集參數(shù)異常的情況，進(jìn)行報警，并記錄備查； 5．根據(jù)需要自動生成結(jié)算帳單（日報表、月報表和年報表），并可以直接打印輸出； 6．圖表曲線功能，可以直觀的反映出各個用戶的用汽情況； 7．網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計，支持遠(yuǎn)程訪問功能； 8．支持模擬屏或投影儀顯示； 9．實(shí)時數(shù)據(jù)庫與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的結(jié)合使用保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性。 主要特點(diǎn)： 1、驅(qū)動連接 PCAuto擁有豐富的I/O驅(qū)動程序，支持多種硬件設(shè)備和通信協(xié)議，可以和人機(jī)界面、實(shí)時數(shù)據(jù)庫分離，充當(dāng)通訊管理服務(wù)器。一臺運(yùn)行力控PCAuto的計算機(jī)可同時連接多種I/O設(shè)備。目前支持的設(shè)備包括：霍尼維爾、橫河、?？怂共_、費(fèi)希爾等廠家的DCS通訊；凱迪恩、AB、GE、Omron、Modicon、Siemens、松下、三菱等廠家生產(chǎn)的PLC；Honeywell、虹潤等廠家生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器以及其它流行的智能儀表、智能終端；研華、研祥、中泰、康拓等廠家生產(chǎn)的板卡及相關(guān)的智能模塊；不同廠家的變頻器如SIEMENS、三菱、富士等；各種不同的UPS設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等；支持PROFIBUS、 Can、LonWorks、MODBUS、Opto22等標(biāo)準(zhǔn)的總線設(shè)備。 2、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和力控服務(wù)器 服務(wù)器上安裝力控的實(shí)時數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)器。實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理，力控?的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以方便的構(gòu)成這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。力控?的實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由管理器和運(yùn)行系統(tǒng)組成，實(shí)時數(shù)據(jù)庫將組態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等以一定的組織形式存儲在介質(zhì)上。服務(wù)器分別處理各個監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)保存、報警處理。 3、組態(tài)監(jiān)視 ● 集成化的開發(fā)環(huán)境：Pcauto提供集成化的開發(fā)環(huán)境和豐富的圖形工具使得系統(tǒng)開發(fā)簡便、快捷 ● 面向?qū)ο蟮膱D形/圖形工具：豐富的圖形元素豐富的圖形元素及超級子圖精靈圖庫集，提供子圖精靈開發(fā)工具，用戶可以方便地生成自己的圖庫；力控?優(yōu)化設(shè)計的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”，任意拖拽不變形，使您的工程畫面精益求精。 ● 腳本編輯功能：力控在動作腳本中提供豐富的函數(shù)，同時觸發(fā)方式多樣，具備自定義函數(shù)功能 ● 安全管理：力控PCauto提供了系統(tǒng)的安全級管理，增強(qiáng)了Windows操作系統(tǒng)的安全性。在力控中，操作畫面的顯示，過程數(shù)據(jù)的寫入等操作都賦予了權(quán)限管理。 ● 監(jiān)控功能：Pcauto能準(zhǔn)確地監(jiān)視和控制所有現(xiàn)場過程，根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)品特性要求，及時、快捷地調(diào)整設(shè)備和原材料，響應(yīng)現(xiàn)場需求。精確的現(xiàn)場分析和及時的響應(yīng)減少了浪費(fèi)。 ● 先進(jìn)的報警功能：力控Pcauto方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的報警系統(tǒng)，報告系統(tǒng)活動及系統(tǒng)潛在的問題，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。力控的報警可按區(qū)管理、報警優(yōu)先級以及在運(yùn)行時自動記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過程等重要事件，作為非關(guān)鍵性報警信息。 ● 數(shù)據(jù)管理：提供了多種數(shù)據(jù)管理功能，包括：數(shù)據(jù)的采集和管理，歷史數(shù)據(jù)的存儲，導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫及生成各種數(shù)據(jù)報表，保證系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài) ● 歷史數(shù)據(jù)存儲功能：力控Pcauto自動的采集、存儲、顯示歷史數(shù)據(jù)，分析過程趨勢，為將來查詢提供了文檔依據(jù)。 ● 強(qiáng)大的趨勢功能：Pcauto中包括實(shí)時趨勢和歷史趨勢圖，并且可以為每個圖分配多個筆，趨勢圖中有豐富的對象顏色和屬性選擇，X、Y軸還可以單獨(dú)組態(tài)定義，而且可以在運(yùn)行環(huán)境下調(diào)整他們的屬性。 ● 數(shù)據(jù)報表功能：包括：歷史報表——方便快速的歷史報表生成工具，能進(jìn)行日報、月報、季報、年報的生成，對數(shù)據(jù)存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進(jìn)行任意指定，并可以根據(jù)存儲的時間進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)，組態(tài)時在力控的繪畫菜單內(nèi)進(jìn)行歷史報表的選取。內(nèi)嵌多功能報表——靈活的報表生成方式，可以任意設(shè)置報表格式，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。既可以制作實(shí)時報表，也可以制作歷史報表?？梢栽趫蟊砩贤瑫r顯示實(shí)時數(shù)據(jù)和任意時刻的歷史數(shù)據(jù)，并加以統(tǒng)計處理，例如取行平均、列平均，統(tǒng)計出最大最小值。內(nèi)嵌多功能報表提供了相應(yīng)的報表函數(shù)，可以制作各種報表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作，組態(tài)時 在力控的子圖內(nèi)。 ● 內(nèi)置數(shù)據(jù)表——內(nèi)置數(shù)據(jù)表是力控開發(fā)人員總結(jié)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)開發(fā)出的內(nèi)置實(shí)時關(guān)系數(shù)據(jù)表，利用報表模板可以將力控實(shí)時數(shù)據(jù)庫的變量和報表字段進(jìn)行任意綁定，可以對任意的數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、刪除、遍歷、存盤，內(nèi)置的報表過濾器可以任意設(shè)定不同情況下的查詢條件，根據(jù)查詢條件對所查出的記錄進(jìn)行選取來參與數(shù)據(jù)處理。 ● 冗余及雙機(jī)熱備：力控PCauto數(shù)據(jù)庫目前支持雙機(jī)熱備式冗余。即可以指定一臺機(jī)器為主機(jī)，另一臺作為從機(jī)，從機(jī)內(nèi)容與主機(jī)內(nèi)容實(shí)時同步，從機(jī)實(shí)時監(jiān)視主機(jī)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)停止響應(yīng)，便接管控制。I/O設(shè)備只從主機(jī)接受控制指令，以免造成控制時序錯亂，在這種情況下，從機(jī)不做任何組態(tài)，同步信息包括：時鐘同步、實(shí)時數(shù)據(jù)庫信息同步、歷史數(shù)據(jù)同步。 ● 全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、等標(biāo)準(zhǔn)：可以作為DDE和OPC的客戶端，OPC客戶端同時可連接不同廠家的OPC服務(wù)器，支持報警和事件，同時也可以作為DDE和OPC的服務(wù)器，可以和各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫通過ODBC/SQL進(jìn)行實(shí)時歷史數(shù)據(jù)向關(guān)系數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲. 4．WWW功能 ● Web頁面與過程畫面的高度同步 用戶往往會擔(dān)心在客戶端瀏覽器上看到的Web頁面與工程組態(tài)的過程畫面能否完全一致，會不會對某些圖形或動畫效果進(jìn)行限制。而PCAUTO實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器端與客戶端畫面的高度同步。在服務(wù)器端直接瀏覽的效果與在客戶端用瀏覽器上看到的圖形效果完全相同。 ● 快速的數(shù)據(jù)更新 采用COM/DCOM技術(shù)實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)通信。與其它采用JAVA虛擬機(jī)進(jìn)行通信的方式相比，由于減少了解釋運(yùn)行的環(huán)節(jié)，因而具有更快的運(yùn)行與數(shù)據(jù)更新速度。 ● 多文檔 采用獨(dú)到的多文檔技術(shù)。在客戶端的瀏覽器上可以同時瀏覽多個過程畫面。 ● 企業(yè)級Web服務(wù)器 專為構(gòu)建企業(yè)級Web服務(wù)器而設(shè)計，具備高容量的數(shù)據(jù)吞吐能力和良好的健壯性。介于現(xiàn)場監(jiān)控層和Internet/Intranet之間，通過Web服務(wù)器管理所有的訪問請求，因此不會由于多個用戶請求訪問而影響整個SCADA系統(tǒng)的功能，保證系統(tǒng)的可靠平穩(wěn)運(yùn)行。pWebView支持多達(dá)500的客戶端的同時訪問。 ● 完全瘦客戶端 在客戶端只需要Microsoft Internet Explorer 5.0或以上版本的瀏覽器，就可以對現(xiàn)場的各種事務(wù)進(jìn)行瀏覽、控制。無需購買其它軟件或增加軟件成本。 ● 完善的安全機(jī)制 提供完善的安全管理機(jī)制。只有授權(quán)的用戶才能修改過程參數(shù)。使用WEB發(fā)布時，管理員盡可安心，不必?fù)?dān)心非法或未授權(quán)的修改。 ● 簡便的系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù) 使用簡便，只需在服務(wù)器上進(jìn)行前期的組態(tài)和后期的維護(hù)，在客戶端無需任何工作。大大的減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的工作量。易于擴(kuò)展，可以有效地控制系統(tǒng)預(yù)算開支。 （2） 通訊服務(wù)器 每個分站的通訊服務(wù)器采用MOXA串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器產(chǎn)品。特點(diǎn)如下： ● 立即使您的串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng) ● 點(diǎn)對點(diǎn)連接模式，可在不使用PC的情況下經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接兩個串口設(shè)備 ● 可利用簡單易用的Windows Utility執(zhí)行大量安裝 ● 自動偵測10/100 Mbps Ethernet ● 所有串口信號皆內(nèi)建15 KV ESD突波保護(hù) ● 支持SNMP MIB-II網(wǎng)管功能 ● 可通過網(wǎng)絡(luò)/Telnet/控制器端口進(jìn)行配置 ● 配置工具可在網(wǎng)絡(luò)上自動尋找設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 （3） 下位系統(tǒng) PLC選用凱迪恩KDN PLC 產(chǎn)品，KDN-K3系列小型一體化可編程控制器是用于工廠自動化領(lǐng)域中機(jī)器控制和小規(guī)模過程控制的先進(jìn)PLC產(chǎn)品，與市場眾多的同類產(chǎn)品相比它是后來者，但卻跨越了PLC發(fā)展的初級階段，將多種先進(jìn)技術(shù)和高級功能集成到邏輯控制器中，因此廣泛適用于以下控制應(yīng)用：包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、建材機(jī)械、食品機(jī)械、塑料機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械、中央空調(diào)、環(huán)保設(shè)備以及單一過程控制裝置。 按國際通用分類規(guī)則，KDN-K3屬于小型PLC系統(tǒng)，由于采用高性能處理器芯片和軟件優(yōu)化設(shè)計，布爾指令執(zhí)行速度優(yōu)于0.5μs/步。K3系列共有6款CPU模塊，控制點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存容量、內(nèi)部資源、擴(kuò)展能力等依次增強(qiáng)，開關(guān)量控制點(diǎn)數(shù)從14～280點(diǎn)，模擬量最大40點(diǎn)。通過二十多種擴(kuò)展I/O和擴(kuò)展功能模塊靈活組合，可以滿足大部分該領(lǐng)域應(yīng)用的要求。 　編程軟件符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn) ● 最大控制點(diǎn)數(shù)開關(guān)量280點(diǎn)，模擬量40點(diǎn) ● DIO通道可自由設(shè)置輸入輸出功能 ● 多種通訊方式真正實(shí)現(xiàn)開放性 ● 全部自主開發(fā)，擁有100%知識產(chǎn)權(quán) ● 易學(xué)易用，符合國人編程及使用習(xí)慣 ● PLC系統(tǒng)集成了一些傳統(tǒng)產(chǎn)品不具備的高級功能，這些功能也使得PLC不再僅僅是邏輯控制器，而能夠勝任更復(fù)雜的控制任務(wù)。 ● 高速計數(shù)和脈沖輸出： ● 在CPU本體上集成了4路高速計數(shù)輸入（30kHz）和2路高速脈沖輸出（20kHz），用于精確定位和控制步進(jìn)/伺服驅(qū)動裝置 PID算法： 內(nèi)置PID算法 DIO模塊原理介紹： DIO模塊（KDN-K323-08DTX）的每一個點(diǎn)既可以設(shè)置成DI，又可以設(shè)置成DO，只要按手冊的說明以不同形式接線即可，CPU內(nèi)部為此模塊分配一個輸入字節(jié)和一個輸出字節(jié)地址 頂調(diào)電位器 CPU模塊帶兩個8位分辨率的頂調(diào)電位器，設(shè)定值被送入CPU內(nèi)部寄存器供程序調(diào)用。 實(shí)時時鐘功能 系統(tǒng)時鐘可以設(shè)定和讀取年、月、日、時、分、秒、星期 提供24V負(fù)載電源 為方便使用，CPU模塊上設(shè)計了DC24V電源輸出端，用于晶體管輸入點(diǎn)的電流源，其容量可以供100個DI點(diǎn)同時輸入，多數(shù)情況下客戶不用單獨(dú)配置輸入負(fù)載電源。