莱钢能源管控系统中SCADA数据通讯系统升级改造

张树鹏

摘要：基于节能降耗的管理理念，莱钢建立了统一调度、合理分配、集中管理的能源管控中心，有效地提高了劳动生产率，促进了环保质量和能源管理水平。简单介绍了莱钢能源管控系统中SCADA系统架构、软硬件配置，详细介绍了SCADA系统最初的数据通讯方式和经常出现的故障及原因，以及通过KEPServerEX软件的使用，提高了SCADA系统数据通讯的稳定性。

关键词：数据采集与监控系统 数据通讯 KEPServerEX

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00

1 SCADA系统架构

数据采集与监控系统（Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA）是EMS系统的重要组成部分，也是EMS系统的基础，为公司整体的能源管理提供数据支撑。其中，能源数据、关键设备的运行状态的采集都是通过SCADA系统的数据采集部分实现的。

SCADA系统结构分为3层：接入层、汇聚层和核心层。底层为接入层，即数据采集层，包括数据采集站和PLC控制，采集站和PLC均通过工业以太网连接到接入层交换机，完成数据采集。第二层为汇聚层，配置汇聚层区域数据采集服务器，接收接入层传输的数据。第三层为核心层，配置核心层数据采集服务器，共8台（4组冗余），包括I/O服务器、报表、趋势、报警等服务器。区域数采服务器和核心层的服务器安装了Windows Server 2008 中文标准版操作系统，作为CitectSCADA软件的运行平台。

2数据通讯方式

2.1 最初设计方案

在莱钢能源管控系统中，SCADA的数据采集方案最初设计是，汇聚层数采服务器上安装CitectSCADA，作为OPC服务器的客户端，接入层的采集站作为OPC服务器端，建立CitectSCADA与Wincc、IFix等的通讯连接。核心层数采服务器作为OPC客户端，利用CitectSCADA读取汇聚层数采服务器数据。如图1所示最初设计数据采集数据通讯方式。

在此种方案中，OPC协议选择的是OPC DA，各级计算机之间的通信连接是基于DCOM技术，通过局域网对运行于Windows Server/XP/NT平台的OPC SERVER进行数据访问，实现服务器和客户端数据的访问透明。需要在相关机器上配置DCOM。包括Windows 防火墙的设置、建立可互相识别的账户、配置系统DCOM、COM安全设置等。

在SCADA系统中出现实时数据不更新的情况，需要逐级检查各机器的DCOM配置。最糟的情况是将涉及到的数采站、汇聚层和核心层数采服务器的DCOM配置重新配置一遍。因为数据通讯链路较长，涉及人员较多，系统恢复正常所需要时间太长，影响EMS系统的正常运行。

2.2 改造方案

针对上述出现的问题，选择Kepware公司的KEPServerEX代替CitectSCADA实现各层计算机之间的数据交换功能。

作为世界一流的OPC技术和产品提供商，美国Kepware公司推出了一系列专业、高效OPC产品，如KEPServerEX、U_CON、Redundancy-Master、ClientAce等。KepserverEx为全球工业界领先的超级OPC服务器，提供非常卓越的工业互连通讯能力。它嵌入了工业市场上广泛范围的超 过100多种通讯协议支持数百种以上设备型号的可下载驱动程序。

在汇聚层和核心层数采服务器分别安装KEPServerEX V5，根据需要对KEPServerEX注册授权，包括OPC、Modbus等通讯协议。在汇聚层数采服务器上KEPServerEX与底层的采集站或PLC根据不用的通讯协议分别一一建立通道、设备、变量，进行数据交换。核心层数采服务器作为OPC CLIENT，在KEPServerEX中组态OPC通道、设备、变量，读取汇聚层数采服务器上的数据。图2为利用KEPServerEX改造之后的数据通讯方式。

如图2所示，接入层与汇聚层之间的OPC协议为OPC DA，汇聚层与核心层之间的OPC协议为OPC UA。因为OPC通道本身不是一个产品，它要求在Client端和Server端都支持OPC UA。由于底层数采站组态软件版本比较低，不支持OPC UA SERVER，所以接入层与汇聚层之间的OPC通讯依然是OPC DA方式。

OPC UA基于OPC基金会提供的新一代技术，通过OPC UA，所有需要的信息在任何时间，任何地点对每个授权的应用，每个授权的人员都可用。OPC UA是目前已经使用的OPC工业标准的补充，提供重要的一些特性，包括如平台独立性，扩展性，高可靠性和连接互联网的能力。OPC UA不再依靠DCOM，而是基于面向服务的架构（SOA），OPC UA的使用更简便。现在，OPC UA已经成为独立于微软，UNIX或其他的操作系统企业层和嵌入式自动组建之间的桥梁。

3结语

在莱钢能源管控系统中，通过安装有KEPServerEX的数采服务器，在汇聚层统一配置各种数据源，减轻了调试、组态和维护的工作量。汇聚层与核心层的数采服务器使用OPC UA进行数据交换，提高了SCADA系统数据传输的稳定性和可靠性。