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力控燃气生产运营管理系统解决方案

供稿:北京力控元通科技有限公司 2016/7/29 16:33:14

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  • 关键词: 燃气 生产运营 场站系统
  • 摘要:城市天然气企业众多的场站系统(几十个至几百个)分布在全国各地,调控指挥中心如果无法及时准确的获悉各重要场站的信息,这将给生产调度人员对整体的运营进行正确的评估及决策带来了很大的麻烦,给各下属公司下达准确的指导指令带来很大的困难,很难对未来的形势和环境进行准确的评估,因此,建设一个完善的生产指挥调度系统有助于改善集团化企业的管理与运营。

  1项目概述

  1.1 项目背景

  城市天然气企业众多的场站系统(几十个至几百个)分布在全国各地,调控指挥中心如果无法及时准确的获悉各重要场站的信息,这将给生产调度人员对整体的运营进行正确的评估及决策带来了很大的麻烦,给各下属公司下达准确的指导指令带来很大的困难,很难对未来的形势和环境进行准确的评估,因此,建设一个完善的生产指挥调度系统有助于改善集团化企业的管理与运营。

  1.2 项目意义

  管控一体化是指管理与控制一体化,就是利用各种技术,把生产现场的各种数据通过信息网络系统进行系统集成、技术融合,为企业全面实现信息自动化管理奠定基础。燃气集团管控一体化系统的目标是利用先进的计算机技术,实现管理系统与实时生产系统的数据共享,建立输气管网管控一体化数据集成平台。同时,通过对输气管网快速响应和优化控制,实现输气管网的安全平稳调度,增强生产运行的预警能力、快速反应能力和应急处理能力,缩短事件应对时间,提高管理水平和效益。

  1.3 项目目标

  燃气生产运营及输配调度管理系统是结合计算机、信息与控制技术最新发展,面向燃气调度监控,整合了燃气管网监控与数据采集系统(SCADA系统)、燃气管网地理信息系统(GIS系统)、客户信息系统(CIS系统,Customer Information System)、仿真系统等系统的数字化管理系统。该系统可以充分利用管网的数据信息,建立燃气管网运行模型,形成统一的管理平台和人机界面,监测管网的实时运行状态,对管网运行工况进行仿真和评估,生成调度策略和紧急抢修策略,保障燃气管网安全、连续、稳定运行,提高燃气企业管理水平和运营经济效益。

  生产调度实时数据库管理平台主要完成对管网输配及场站系统数据采集和监视管理任务,将整个远程站的数据进行处理、分析、存档并向各远程站发送调度及控制指令。同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务,同时提供开放式数据接口来与企业自动化管理平台连,完成生产调度、维护调度、抢修调度等调度功能模块;

  主调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所提供/显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个管网的操作和管理。

  燃气集团管控一体化系统的管理目标:

  (1)建立管控一体化网络体系,改变多个控制系统各自独立,无法进行综合分析,无法进行统一规划和利用全局资源的局面,从目前面向生产过程控制的自动化转向面向业务管理的信息化,提高管道运营控制和管理水平。

  (2)建立管道生产业务的数据集成,彻底实现控制系统与管理系统的数据共享,对控制系统的数据进行更深层次的数据挖掘,实现数据本身的价值,减少信息的浪费,让企业上层管理者能够及时、直观地了解生产现场的运行情况,对生产现场进行可控管理。

  (3)基于数据集成平台,对大量信息进行分析提取,对生产情况、管道状态等进行数据统计分析、未来趋势预测、管网状态仿真、运行方案优化,为管理决策提供支持。

  (4)针对燃气集团运营的独特性、复杂性和代表性,建立具有高针对性、宽适应度和灵活的管控一体化系统,既能满足当前业务需求,又能兼顾未来管网大规模改造所带来的管理和业务调整。

  1.4 需求分析

  燃气生产运营系统可分为生产实时指挥运营管理系统,输配管理系统,视频系统,GIS系统,管理信息系统等。调度中心运营信息系统需要实时采集生产现场数据,完成运营计划、运营信息管理,资源实时调配与控制。完成设备运行管理,故障分析,生产报警管理等。相关的仿真系统可以完成管网模拟、仿真、预测的数据信息,信息发布系统可以完成气候等自然环境信息、经济发展状况、城市发展规划及政府法规指令等信息的发布与管理。系统可根据企业的不同建设周期和不同发展阶段来统一规划,分段建设。采用实时数据库平台构建的该信息系统可以构建企业生产运营调度管理系统,构建企业信息门户。主要特点如下:

  基于Internet进行管理和查看,完成购销存系统;

  Intranet的应用和集成,使信息在企业内部共享和应用更便捷充分,易于升级和维护;

  模块化结构,灵活组合,伸缩性强;

  图形化界面,易于掌握使用;

  开放式系统,满足一系列国际标准和事实标准;

  系统可靠性高。完全基于浏览器方式,管理维护方便;

  典型的燃气生产运营指挥管理系统销售公司输配管理软件可分为开发工具、业务模块2大部分。开发工具包括工作流配置工具、组织架构配置工具、菜单及权限配置工具3个部分。业务模块分为数据库、中间件、Web前端框架、业务框架、业务模块5个部分。

销售公司输配管理系统架构图

2 建设内容及范围

  2.1 系统建设内容

  城市天然气管网生产实时监控及管理系统是以计算机为核心的分布式控制系统,由它完成对管网的监控。它由调度控制中心(完成对城市燃气管网各站场、远控截断阀室的监控、调度管理和优化运行等任务。)、容灾后备控制中心、门站区域控制站(SCS)、远程终端装置(RTU)、通信系统等组成。

  监控中心将通过通信系统与各个工艺场站的站控系统互联,从而进行数据采集与监控,并实现输气调度、设备运行优化、计量管理、管道模拟等任务。监控中心SCADA系统的控制功能分为“中心控制”、“站场控制”、“就地控制”三级控制模式。监控中心的操作人员通过系统所提供的管线压力、温度、流量、设备运行状态等信息,完成对管道全线及场站的运行监控和管理。

  l)建立场站数据集成平台:将场站SCADA实时数据上传到数据中心实时数据库中,实时数据库提供实时数据的管理、存储、检索,通过实时数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据,作为指挥、决策的依据。将实时数据库和管理数据库进行集成和整合,建立实时数据与管理数据之间的关系,实现数据的安全共享和利用。

  2)实现场站及输气管网动态运营管理。主要包括建立管网运行监控管理系统、管网安全预警管理系统、营销计划管理系统及管道运行状态管理系统。

  3)实现场站及输气管网模拟优化运行和天然气调度应急决策支持。主要包括建立管网稳态模拟和动态模拟优化及天然气调度应急决策支持系统。

  2.2 系统设计原则

  可扩展性—系统的设计上一方面要全面满足当前环境下的需求及未来一段时间的应用需求,另一方面要能方便地进行功能扩展,可灵活增添删减功能模块。

  可集成性—从技术发展角度和用户需求来看,软件结构本身应能与其它应用系统集成,做到信息共享和资源共享。

  互操作性—支持各种主流实时数据库的数据接口,并通过标准关系数据库接口(ODBC,OLE DB)实现与ERP及其它MIS系统的数据集成。平台的开放性保证了今后可从生产管理系统的不同数据模块中裁剪不同的功能,以满足某个特定任务的需要,实现互操作。

  2.3 系统设计依据

  信息系统软件设计制造标准

  l  GB/T12505-90    《计算机软件配置管理计划规范》

  l  GB/T13423-1992  《工业控制用软件评定准则》

  l  GB8567 《计算机软件产品开发文件编制指南》

  l  GBT12504-90《计算机软件质量保证计划规范》

  l  GB/T17544-1998《信息技术软件包质量要求和测试》

  l  GB/Z18729-2002  《基于网络的企业信息集成规范》

  安全标准规范

  l  ISO7498-2安全体系结构

  l  ISO15408 (GB/T18336)信息技术安全技术信息技术安全性评估准则

  l  GB17859-1999 计算机信息系统安全保护等级划分准则

  l  GB/T18336信息技术安全性评估准则

  l  JGJ/T16-92《民用电气设计规范》

  l  GBJ232-83《电气装置安装工程施工有验收规范》

  l  GB/T18728-2002《制造业企业资源计划系统功能结构技术规范》

  l  《企业信息化技术规范》

  l  中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例

  3 系统整体结构

  燃气管网调度监控系统建设的目标就是实现燃气管网输配调度的高度智能化、科学化。调度的依据就是对各种数据信息(实时、历史、空间、非空间、事件、消息等)科学分析的结果,而数据信息又是所有各种分析的基础。因此,调度监控系统的基础就是数据信息,而核心就是实施调度的各种功能模块,其逻辑结构也可分为三层。

  调度监控系统从逻辑上被分为数据采集层、数据管理层和功能实现层。其中数据采集层为软件系统的基础层,主要负责各种数据信息的采集,包括:

  SCADA信息:燃气管网各门站、储配站、调压站、阀室等处设备运行工况信息,管网各监测点的压力、温度、流量等数据信息;

  GIS信息:燃气管网的地理及空间分布信息、管网属性等;

  CIS信息:客户信息、报修信息等;

  仿真信息:管网模拟、仿真、预测的数据信息;

  其它信息:气候等自然环境信息、经济发展状况、城市发展规划及政府法规指令等信息。

典型的燃气集团网络拓扑示意图

    从上面的整体系统结构图可以看出,本系统将划分为9个功能区:

  1)分布式设备数据采集区域,包含多个区域;

  2)广域网数据传输网络;

  3)网络互联区;

  4)实时数据处理区;

  5)数据存储区;

  6)应用功能区;

  7)安全防护区;

  8)数据备份区;

  9)画面展现区。

  各个功能区将会在后面部分逐一描述。

    3.1 调度监控系统

  调度控制中心是城市燃气SCADA系统的中枢,系统应能确保数据采集、存储的及时性、准确性、完整性、安全性和可靠性,同时系统应具有支持系统平台的开放性,支持用户开发、补充和完善应用功能。

  调度控制中心的计算机系统按客户机/服务器结构设置。局域网采用100Mbps高速以太网。为了提高系统的可靠性,服务器采用双机热备、局域网冗余配置。操作员工作站、工程师工作站等均作为局域网上的一个节点,共享服务器的资源。服务器采用分布式结构,按功能将它们分开设置,以降低单台服务器的负荷,提高系统的处理能力和可靠性,并便于管理。

  调度中心各应用及服务信息系统描述如下:

  1)SCADA服务器

  SCADA服务器主要为生产运营系统提供实时数据管理支撑,主要负责处理、存储、管理从站场和RTU采集传送来的实时数据,并为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。SCADA服务器中运行通信管理软件,完成与各站场及RTU的通信连接、协议转换、网络管理等任务。

  2)数据库服务器

  数据库服务器主要完成历史数据的存储、管理,并为网络中的其它服务器和工作站提供历史数据服务。能自动恢复通信中断期间的数据。

  3)应用服务器

  应用服务器为输配管理系统提供基础平台,该平台可完成输配管理,仿真运用,设备故障管理等。模拟仿真服务基于实时数据库提供的管网运行参数,负责管网的模拟、运行工况仿真、事故工况的处理、需求与供给的在线分析。为管网的运行、事故抢修、流量调度管理提供科学依据。

  4)报警服务器

  报警管理平台面向流程行业,可进行报警模型的扩充,丰富报警信息,使用户可对各类报警源的报警信息进行统一管理和分析。

  5)操作员工作站

  操作员工作站是调度、操作人员与调度中心计算机监控系统的人机界面(MMI),它在调度控制中心计算机监控系统中作为客户机,操作员通过它可详细了解管网的运行状况并下达命令,它们通过LAN与服务器互联并交换信息。

  6)工程师工作站

  工程师工作站是系统工程师的操作平台。工程师可通过它们对计算机监控系统的数据库等进行维护和管理;同时还可以对系统进行二次开发,实现其所允许的功能。

  3.2 应用服务器数据管理层

  数据管理层实际上是一个广义的数据库管理系统或叫数据仓库,主要负责将数据采集层提供的各种数据信息按规范进行分类、处理及中间量计算等,为功能实现层提供快捷、有效的数据源服务。它包括:历史数据库、实时数据库、GIS数据库、客户信息数据库、仿真数据库等。

  功能实现层是调度监控系统的核心部分,主要实现燃气管网输配调度管理系统的各种功能,并提供各种辅助工具。主要包括:管网实时运行工况监测、燃气输配调度预案制定、管网仿真分析、设备维护管理、应急事故抢修、GPS车辆定位管理、客户管理、报表生成、信息查询与发布等。同时,功能实现层还实现系统的人机界面。

  通过逻辑分层的分析,我们可以导出调度监控系统的组成结构,整个系统由SCADA软件、GIS软件、管网仿真(APPS)软件和数据库管理软件及各种应用模块组成,如图所示:

3.3 系统的运行调度要求

  生产实时监控及管理系统可以通过远程信息检索系统,获取各个站点中固定不变的系统设置参数和随时更新的实时数据。各区域的SCADA系统的数据传输可以使用VPN通信网络和CDMA/CDMAX1通信网络,主系统使用VPN通信网络,备用系统使用CDMA/CDMAX1通信网络。

  输配管网上所有场站控制系统均安装相应的通信接口设备,并处理以下信息:

  流量,进站的天然气流量和出站的天然气流量,跟踪监测管网内压力、流量的平衡状态,绘制管网的压力、流量的平衡图表。

  沿整个管网的压力(和温度)值,用于监测天然气沿着管网的压力梯度;

  检查由于机械破坏、管道腐蚀或土壤沉降等原因而造成的气体泄漏。

  阀井内的积水水位的检测,用于检查阀井内的积水状况。

  阀井内的天然气泄漏的检测,用于检查阀井内阀门的漏气状况。

  重要阀门(安装在许多站点中)的开关状态。

  通过专用的仪器、仪表测量天然气的质量、成分、H2S的含量、含水量、其它杂质的含量和气体热值。

  其他监测设备完整性、安全性的参数,比如:是否有人打开机柜、阀井井盖,电源的供电情况、本地设备的工作情况等。

  每一个本地监控站(SCS)、或远程终端装置(RTU/PLC)均具有用于发送和接收数据的本地接口设备,使得调度中心和SCS实现上述远程监测和控制功能。

  本地站内安装有本地显示和控制设备,使本地操作员有可能通过调度中心授权的远程控制命令,来控制本地站的运行。

  4 系统产品设计

  根据系统设计软件由以下产品组成:SCADA平台软件、企业级实时历史数据库、计算引擎软件、报警管理软件、关系数据库软件、计算服务器、GIS平台软件、Web服务器软件、安全防护软件及相关应用软件组成。软件系统选型采用力控ForceCon一体化集成平台,该平台产品覆盖整个工业信息化领域,通过分布式实时数据库的特点实现系统间的高效集成、级联及扩容,可为企业用户提供一个快速/高效的平台产品,满足各种工业信息化企业需求。

  平台产品以“分布式实时数据库”为核心搭建力控家族“工业控制消息总线”,并支持集成面向服务(SOA)系统架构的“信息服务总线”。消息总线和服务总线提供可靠通用的信息交互机制和广域服务机制,实现整个系统间的安全高效的数据通信和应用集成。贯穿整个企业信息化业务,可以自由构建不同规模的应用,实现从底层工业现场控制(小型场站系统、嵌入式HMI)、到生产调度指挥管理(SCADA)及上层信息化管理(MES、ERP)的融合。

  平台产品软件架构图如下说明:


    4.1 SCADA平台软件eForceConV5.0

  本系统SCADA采用力控SCADA平台软件eForceConV5.0,该平台是以分布式区域实时数据库为核心,分布式实时数据库技术可以保证生产数据精确输出并完成可视化,实时数据库无限的分层结构可使大型企业信息尽收眼底。力控SCADA平台组态软件具有灵活的系统应用架构,可以自由构建不同规模的应用,满足用户对企业信息化的多样性要求,用户在此基础上可以灵活的构建适合企业应用的解决方案。

  eForceCon具备分布式的数据源管理模式,可视化人机交互界面无需编程,直接通过远程数据源的组态方式就能与远程数据库进行信息交互,完成生产监控、查询、曲线分析等各项功能。

  SCADA平台功能特性如下说明:

  -支持以分布式实时数据库为系统核心的一体化软件平台,具备开放、集成、面向对象的开发环境,系统开发人员可方便使用。

  -支持客户端/服务器(C/S)和B/S(“瘦”网络客户端)架构,不同网络节点以分布式的数据源管理方式来进行信息交互。

  -具备软冗余、硬冗余及双工热备冗余模式。

  -具备稳定、灵活架构及扩展能力,可支持超过万点的通讯点数,灵活可靠,易于扩展, 客户端的添加不影响整体系统的性能,

  -具有完整的报警管理能力, 支持ISA18.2的报警标准,可支持多级报警管理、声光等报警输出以及参数在线调整等功能。

  -提供部署服务器,可管理、编辑、监控远程节点工程及平台状态。

  -可提供编程语言供用户使用,支持用户自定义函数的开发。

  -支持用户自定义功能和二次开发组件,可以集成第三方插件及可执行程序。

  -支持大分辨率的窗口图形显示,提供基于面向对象的模板化的可视化开发工具。

  -支持将C/S客户端完整发布到Web上,Web容器支持第三方插件发布。

  -软件开发出的工程应具备项目文件备份功能,并且应支持工程文件口令保护。

  -支持使用用户,权限,优先级,安全区的方式为用户提供安全验证。

  4.2 企业级实时历史数据库pSpace6.1

  本系统需要记录大量的具有时间特征的监控数据,针对数据的读取、归档、查询和分析做综合展示,本项目采用不依赖于任何关系数据库的实时历史数据库软件。企业级实时历史数据库软件运行于数据库服务器,数据库服务器可根据要求设定集群冗余(磁盘阵列),实时历史库软件支持集群冗余方式。

  实时数据库系统软件实现实时采集生产过程装置数据并连续进行存储并统计,数据在存储时根据每个数据点设定的压缩比参数进行存储。该软件可对(系统项目)实现网络化的生产监视和数据分析,使(系统项目)能够实时掌握下属生产企业的安全生产状况。

  力控企业级实时数据库pSpace是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强、跨平台的实时/历史数据库系统,可以用于采集、压缩、存储、加工、分析等任何带有时间特性的生产信息,pSpace提供全系列的工业通讯接口及ERP业务接口,实现生产监控到调度管理的完美整合。能极大地提高企业的智能化及决策的精度和速度。


    多平台的支持能力可运行于Windows以及RedHat、Ubuntu、CentOS等多种Linux操作系统。

  企业级实时历史数据库pSpace产品特性与指标

  支持在线连续存储,并达到30万条记录/秒的存储速度。

  企业级实时历史数据库单台服务器应可以支持100万点的数据点。

  数据压缩率可高达40:1(50:1);

  数据库单客户端单点查询速度20万条记录/秒。

  实时历史数据库1000个客户端并发查询,每秒应可达2万条记录。

  实时库应稳定支持256客户端并发查询。

  4.3 工业报警管理平台FAlarm

  燃气系统的报警管理是生产调度管理的重要组成,调度中心将通过通信系统与各个工艺场站的站控系统互联,从而进行数据采集与监控,并实现输气调度、设备运行优化、计量管理、管道模拟等任务。监控中心的操作人员通过系统所提供的管线压力、温度、流量、设备运行状态等信息实现生产现场的报警管理,并可以与其他业务系统联动,实现对管道全线及场站的运行监控和管理。

  力控工业智能报警平台FAlarm可适用于多层监控系统的报警集中管理,采集模块负责报警的采集可支持各类SCADA、DCS、关系数据库等报警数据的接入,支持基于标准OPCAE、OPCUA的报警数据采集。中心模块负责报警的处理、存储、发布、显示等功能,提供直观的报警查询分析功能,有效的提供报警管理的改进方案,辅助企业实现自底层现场到生产调度的报警集中管理。


    报警系统设计

  强大的分布式报警、事件处理,支持ISA18.2标准,可以单独设立报警服务器,独立管理报警的通知与存储。

  采用树形结构的区域报警和报警组对象的组合管理方式,支持精确定位报警信息,方便查找与管理;

  客户端能显示和确认来自分布式网络上任何服务器上的实时报警;

  支持网络报警及操作事件的数据断线存储,并具备自动恢复功能;

  支持工业现场报警“雪崩”处理,方便响应大型系统异常及紧急情况;

  支持千万条级别报警记录存储,并方便网络查询;

  支持报警处置与评论,并可根据业务形成报警知识库

  支持高达10个条件报警判断(H5、H4、H3、HH、HI、LO、LL、L3、L4、L5);

  支持的报警类型有限值报警,偏差报警,变化率报警,开关量报警。可设置十种限值报警,报警支持1-9999种优先级,报警可分0-99组,每个报警点可设置最多10个报警标签。


    报警显示与查询

  可视化报警的管理组件接收发生的报警信息,可将发生报警的点,数值,报警类型等信息及时输出,主要功能包括:

  支持实现对测点、区域、类型、级别的统计查询,用户可根据查询条件设定统计规则,内置脚本函数也可实现统计查询功能。

  支持自定义的报警显示扩展与调整,按照报警类别、时间、标签可方便分类,支持脚本在后台动态控制。

  根据任意数据项作为索引来过滤和分类报警信息,可查询任一单元、任一时间段内、任一报警级别和类别的历史报警信息的检索。

  支持查询窗口带有内置滚动条、可调大小的显示列、多项报警选择、更新的状态栏、动态显示类型以及报警优先级显示颜色。

  支持根据用户需求设定,能够实现按照发生时间、报警等级的顺序自上而下显示。

  支持用颜色变化、声音、闪烁区别,每一种级别的报警都可设定指定颜色界面和声音提示,报警声音可根据需要进行调节和屏蔽。


  报警通知支持多媒体语音、视频、文本语音转换、邮件和短信等实时方式的报警通知与输出。

  支持将报警信息转储到第三方数据库系统,提供对外的报警查询接口,方便与第三方软件进行调用。


    4.4 智能生产信息门户集成平台FinforWorx

  系统采用力控智能生产信息门户集成平台FinforWorx搭建企业的管理平台,该平台为企业提供生产动态管理驾驶舱、实时决策调度、设备动态管理、生产预警、能源管理等生产应用来持续不断的改善生产过程,以达到改善企业生产管理的目的。

  力控智能生产信息门户集成平台完全是模块化设计,提供基础的工厂数据建模和各类丰富的分析组件,该平台可分为采集层、数据层、web服务层、web前端等,从而为企业智能制造的动态生产管理提供数据分析、诊断、展示的门户平台。针对节能降耗领域的管控中心建设可提供横向和纵向能源分析、能源诊断、能源审计、能源设备诊断等管理功能。




  智能生产信息门户集成平台功能包括:

  生产设备管理:包括:生产装置管理、设备台账管理、设备运行管理、设备维护管理等。

  计量器具管理:包括:计量器具台账、计量器具检定管理等。

  生产计划管理:包括:产品产能管理、计划排产管理等。

  生产报表管理:包括:生产报表模板、生产日报、月报、季报、年报、生产完成情况统计报表等。

  生产调度管理:包括:生产异常情况管理、交接班日志管理、调度日志管理等。

  能源管理:包括:能源计量设备管理、能源计划、实绩、成本,及能源统计分析等。

  生产过程监控,包括:生产工艺流程图、能流图等。

  关键的绩效指标KPI展示、统计过程控制分析SPC等

  设备运行效率OEE管理等



  4.5 生产调度计算平台Fycber

  本系统需要通过实时历史数据库及计算引擎可实现系统的生产调度分析(如排程、预测等)。通过力控实时历史数据库提供的海量数据源与计算引擎的多种优化算法相结合,能够实现在线优化全厂过程自动化系统,保证全厂装置在实际生产过程中达到优化调度、节能降耗的作用。



  力控计算引擎Fcyber基于node.js脚本引擎结合灵活的编程语言,实现海量数据的统计分析、关系数据库交互以及第三方用户自定义库封装调用等功能。结合力控企业级实时历史数据库pSpace、以及离线仿真平台,可实现从采集、数据处理、数据模型建立、控制策略到全厂综合自动化在线优化,进而可将企业领导者的经营决策、生产管理和调度信息落实至全厂装置的实际生产过程中,达到统计分析、优化调度、节能降耗的作用。



  计算引擎功能说明:

  工程管理

  支持工程任务的创建、删除、修改

  支持配置多任务,支持多任务的并行执行

  支持工程备份、导入/导出

  支持工程加密

  任务管理

  支持任务的编辑、调试

  支持模板功能

  任务运行状态、结果监控

  脚本编辑器

  支持js脚本

  支持复制、粘贴、撤销

  支持高亮、语法检测、提示联想

  支持任务代码配置调试、运行调试

  函数

  支持pSpace函数

  支持各类关系数据库操作函数

  支持自定义函数

  支持第三方算法调用

  ode.js原生支持函数

  4.6 工业安全隔离网关pSafetyLik

  为了防范黑客及恶意代码等对底层生产网络的攻击侵害及由此引发的生产事故,保障生产系统的安全稳定运行,需要建立生产系统安全防护体系,系统安全防护工作应当坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则,保障底层生产系统的安全。因此在保障生产系统的可靠和安全运行上,提供两款工业级防护产品以供客户根据现场实际情况选择,一种是利用工业网络安全防护装置的双系统,单项隔离传输功能,将病毒及网络恶意行为彻底隔离在外网,做到最大限度的安全防护。另一种是使用白名单的默认禁止机制,为网络进行逻辑的边界隔离。

  力控pSafetyLik是专为工业网络应用设计的防护设施,用于解决工业SCADA控制网络如何安全接入信息网络(外网)的问题。它与防火墙等网络安全设备本质不同的地方是它阻断网络的直接连接,只完成特定工业应用数据的交换。由于没有了网络的连接,攻击就没有了载体,如同网络的“物理隔离”。由于目前的安全技术,无论防火墙、UTM等防护系统都不能保证攻击的一定阻断,入侵检测等监控系统也不能保证入侵行为完全捕获,所以最安全的方式就是物理的分开。



    最高级别安全设备

  安全隔离网关是目前最高级别的安全防护设备,用于进行特别重要的区域安全隔离,我们的设备采用硬件加软件的多重技术保障区域间的物理隔离。

    测点级访问控制

  安全隔离网关支持测点级的访问控制,可以根据具体到点的读、写、可见、不可见、进行控制,杜绝误操作、提高了数据和控制的管理粒度。

    安全隔离技术

  截断TCP连接的方法,彻底割断穿透性的TCP连接,内部采用高位加密技术进行传输数据的保护。

    内核安全技术

  基于Liux裁剪优化后的嵌入式内核,裁剪其它所有无关的网络服务、系统功能,屏蔽了无关端口,进一步提高了系统安全性和抗攻击能力。

    自检测自恢复

  安全隔离网闸内嵌的高性能工业通信软件提供完善的系统在线自诊断、故障自动恢复、“看门狗(软件名称)”管理等系统功能。

    可靠身份认证

  自带专用配置工具,专用配置工具具有身份权限的签名认证识别和构建高位加密的管理传输通道,保障了设备的自身登录安全性。

    高可靠硬件设计

  在 PCB 电路板的设计中,加有线性稳压及滤波装置,并严格按照EDA 对高频电路设计的要求,设计了单独的电源层与地层,进一步保证了整个板上电源的稳定性。硬件模块都采用电子式长寿命设计,设计遵循分布均匀、布局合理的原则,风扇处增加了防护罩,而且紧靠散热源,起过滤作用,避免灰尘和湿气;通过增加专用转接板,起到了更好的加固和抗震作用;

  5 系统功能

  5.1 生产实时监控与调度系统

  调度中心需要实时采集生产现场数据,完成运营计划、运营信息管理,资源实时调配与控制。

  调度控制中心是燃气统一调度、输配SCADA指挥系统的中枢,它将对管网和场站进行连续的监控和管理。保证它的可靠性、稳定性、安全性等是至关重要的。系统将确保数据采集、储存的完整性、及时性、准确性、安全性和可靠性,同时具有支持系统平台的开放性,支持用户开发、补充和完善应用功能。

  为了保证管网调度控制中心可靠运行,因此除了设置一个主调度控制中心(MCC-Master Cotrol Ceter)外,根据未来发展需要也可以配置一个备用调度中心(BCC-Backup Cotrol Ceter),调度中心负责统一监视、调度、管理全线的生产运行,如下达命令、采集各种数据、协调各个远方工艺站场和线路截断阀的运行、处理全线的事故。各个工艺站场和RTU站的站控系统,在正常情况下受调度中心的指挥,为调度中心提供数据,负责本地站的具体操作和联锁保护,完成各种具体的操作程序(如流程切换、设备的启动/停车、;联锁保护、过程控制等)。当调度中心发生故障时,容灾备份中心高速自动启动,承担起整个管网调度任务。

  调度控制中心计算机系统的容量不但满足当前现有的及可预见系统规模的需求,而且考虑到今后发展。在系统结构上不但客户机在网络中可分布,服务器在网络中也应可分布。在需要时,可在网络中以增加服务器的方式提升整个系统的能力,增加服务器应是只对其进行简单的组态即可完成链接。

  5.1.1 调度中心主要功能

  调度控制中心是燃气输配管网自动控制系统的调度指挥中心,在正常情况下操作人员在调度控制中心通过计算机系统即可完成对输配系统的监控和运行管理等任务,调度中心采集各个门站、备用气源站、高中压调压站、重要工业用户、重点压力检测点、阀室等现场数据,并对采集的数据进行分析处理,做为整个管网调度依据。调度控制中心主要是对整个燃气输配管网进行生产调度,并对各个调压站、阀室、重点用户等现场设备状态进行监控,及时对设备异常状况进行维护调度,对突发事件进行抢修调度,对整个天然气输配管网进行科学的调度和维护。调度中心SCADA系统需要预留和负荷预测、管网仿真、GIS系统、抢修系统等通信接口。


    调度中心生产监控及管理系统具有以下主要功能:

  对管网输配系统数据采集和监视管理任务,将整个远程站的数据进行处理、分析、存档并向各远程站发送调度及控制指令。同时实现管网在线模拟、输送计划、泄漏检测及定位、运行优化、计量管理、模拟培训等任务。主调度控制中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所提供/显示的管网系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个管网的操作和管理。

  调度中心生产监控及管理系统其主要功能如下:

  工艺流程的动态显示;

  大型工业用户信息管理;

  报警显示、报警管理以及事件的查询、打印;

  实时数据的采集、归档、管理以及趋势图显示;

  历史数据的归档、管理以及趋势图显示;

  下达调度和操作命令;

  生产统计报表的生成和打印;

  标准组态应用软件和用户生成的应用软件的执行;

  控制权限的确定;

  发布ESD命令;

  SCADA系统设备管理及设备报警;

  网络监视及网络设备管理;

  通信通道监视及管理,通信通道故障时主备信道的自动切换;

  调度功能(提供生产调度、维护调度、抢修调度模块);

  与企业自动化管理平台连接,提供开放式数据接口,进行数据交换;

  模拟培训;

  场站视频监控。


    5.1.2 实时监测管网数据

  该功能的实现主要借助SCADA系统将分布在主城区各SCS站所采集的管网设备的运行参数汇集到MCC监控界面上来。并结合GIS系统提供的天然气管网地理信息,将管网各监测点的信息(压力、温度、流量等)实时地显示在MCC的大屏幕监视屏上。同时该信息还通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。


  5.1.3 显示各站的动态工艺流程图

  利用实时数据库和GIS系统强大的绘图工具可以根据用户的要求,随心所欲地绘制三维动态工艺流程画面,将整个工艺流程直观地在计算机上显示出来。可以看到相关开关量、设备的运行/停止、模拟量的实时变化等,图形目标的前景色、背景色及目标的动态移动方向均可任意指定,并可动态变化。

  各SCS站操作运行过程中,工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等,可选用表格显示或条形图显示,还可进行组显示、特定显示等。

  这些信息还可通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。


    5.1.4 实时和历史数据趋势图、棒状图显示

  历史趋势:根据用户的需要我们可以将相关的监控点数据生成历史趋势图。通过历史趋势,用户可以查看以前特定某段(点)时间的历史图形记录,可以查找故障发生的时间,变化趋势,从而找出系统的故障原因。

  实时趋势:同样可以生成实时趋势图,用于分析模拟量参数(如流量、温度、压力等)的变化趋势,以更好地让操作人员掌握系统参数的变化趋势,使系统保持最佳运行。

  这些信息还可通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。


    5.1.5 下达调度和操作命令

  系统操作员可以根据管网输配气的需要,下达调度指令给各SCS站或直接操作任何可以操作的阀门或其它执行器,同时监视指令运行状况。

  5.1.6 报警和事件管理

  对于监控站的设备或系统部件故障报警、诊断报警等,管理软件能自动处理。对工艺过程报警管理软件进行报警组态后自动处理。系统对任一报警可以用监控站内置喇叭发出声报警,也可以用将重要参数报警组态为报警出现时输出到某个数字量输出点,以驱动外接音响。对于每个报警可以组态为报警发生时系统自动切换至报警参数所在画面,同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警信息。

  每个报警可以组态是否需要打印及打印风格,工作站上显示的报警处均带有日期和时间,同时对报警参数恢复的日期和时间同样进行显示和记录。对于每个报警类型组态的方法是在报警组态的对话框内完成的。报警和打印的时间分辨率最高为1秒。

  报警详细内容如下:

  报警/事件具有优先显示权,除在流程上单点显示外,还报警或事件状况列表显示,表中至少包括标志符(位号)、数值、说明、时间(年、月、日、时、分、秒)、位置等。

  报警具有容易引起警觉的声响输出,具有语音提示功能;报警显示可由操作员抑制或消除;对过程变量超限数值应给出警告、危险二级报警。


5.1.7 各种报表生成和打印

报表格式可以根据生产的实际要求,通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链接,任意定义各类表格及其格式,如班报表、日报表、月统计表,甚至年统计表等等。并且可以统计每一个报表的最大、最小值,做出相应的棒图、趋势图、X-bar图等数据分析方案,使整个管网运行、设备优化和企业管理进入全面量化控制过程。利用定时打印设置功能,可以设置定时自动打印各类报表,也可以根据需要人工干预,随时打印所需报表。




  5.1.8网络监视和管理

  管理软件同样也能对系统自身的运行进行自诊断并形成报告,监视整个系统的工作运行状态,以便对系统进行管理和维护。系统具有以下管理功能。

  系统的自诊断和故障分析功能

  网络监视及管理功能

  通信通道监视及管理功能

  系统时间同步功能

  设备管理功能

    5.1.9权限管理

  鉴于精细化管理的要求,系统所提供的所有功能均可以对不同用户进行授权,所有用户均可以具有不同的角色和用户组。权限管理主要包括三部分内容:用户管理、角色管理、用户组管理。

  1)用户管理。系统提供了对用户进行逐个授权的机制,即可以根据用户的实际职责,在系统中为其赋予不同的角色,而不同的角色会具有不同的功能,通过用户角色授权后,用户登录到系统中将只能使用那些可以看到的菜单项,从而实现了灵活的用户授权管理。

  2)角色管理。在进行用户授权时,对于每个用户是以其所具有的角色来确定其功能范围的,而角色就是与功能沟通的桥梁,每个角色可以具有一个或多个功能,这些功能共同构成一个角色,这样对用户进行授权时可以更加清楚简洁。每个单位可以具有其不同的角色定义,各单位之间互不冲突。

  3)用户组管理。考虑到一个单位内的多个系统用户可能具有同样的功能权限,系统提供了用户组的概念,即可以将需要具有同样功能的用户加到同一个用户组内,然后对这个用户组进行功能授权。每个单位可以具有不同的用户组,互不冲突。

  5.2生产运营调度管理系统

  5.2.1实时运行管理

  天然气输配系统实施监控的主要目的是监控天然气输配系统的高/次高/中压配气站、储配站、调压阀室、阀井、管网等安全、可靠、稳定、经济地运行,以保证输配系统内各个天然气用户的供气需求和安全。

  调度监控中心通过生产实时监控及管理系统、依靠管网仿真和SCS的协助,预测输配管网中短期内的用气量,以保证天然气的供需平衡。

  实现天然气的供需平衡,必须有可靠安全的调度管理措施,其具体内容如下:

  从高/次高/中压配气站获取天然气的供气量和气质数据。

  使用最佳的方式,完成从高/次高/中压配气站到各天然气储配站和高/次高/中压管网的输配,达到管网的供需平衡及安全运行,使管网运行状态规律地变化。

  通过正确适当的储气管理(管线和储配站)和其它技术及商业手段调节,达到长期的供需平衡。

  5.2.2优化调度

  通过生产调度系统提供的长时间归档的生产历史数据及可视化数据分析工具,操作员可对今后的供气需求作出近期或远期的预测。根据负荷预测分析提供的数据报表,合理安排每日/周/月的用气计划。根据管网实时模型,可以通过对管道有关参数的计算,对管道的异常工作情况进行分析(地点、时间),模拟分析计算用气高峰期管线上的压力分布,分析高峰期每日运行的管道系统的输送和储气性能,对系统是否能够满足未来需求提供决策支持。

  在此基础上,可实现储气调峰调度的优化,减少储配站压缩机开启的台数、时间和启停的次数,实现燃气输配的经济优化运行。

  5.2.3调度管理功能

  本系统主要完成五个方面的功能:

  (l)实现网络内的任何计算机经过安全授权后,可以浏览到基于B/S架构的生产实时数据、站场流程画面、设备运行状态、安全监控和预警分析;

  (2)实现网络内的任何计算机经过高级别安全授权后,可以对调度令、运行控制参数、设备运行状态、销售计划、预警参数、管道基础业务数据进行添加、修改、审批和下达,以达到对天然气输配的运行状态实现可控的目的。

  (3)实现网络内的任何计算机经过查询授权后,可通过时间、组织机构、数据类型等多种维度对系统内的公共数据、SCADA实时数据、生产数据、营销数据、应急决策方案等进行综合查询和分析。

  (4)实现网络内的任何计算机经过报表授权后,对系统中的各种类型的报表,如生产运行日报、销售月报、用户用气重要参数瞬时报表、销售计划等报表等进行查看。

  (5)实现网络内的任何计算机经过系统管理授权后,对系统中的用户进行角色分配和权限设置。

  6系统软件清单

附北京力控元通科技有限公司介绍


  1)使命

  力控科技矢志不渝地追求工业自动化及信息化自主装备的强国之梦,为智能制造、中国创造提供核心平台软件及解决方案。让中国的智能制造自主装备进入全球先进水平,是力控科技事业追求的出发点和落脚点。人类生产力水平经历了机器大工业生产、电气技术革命和计算机技术三次革命。中国在三次产业革命中都做了配角,正在来临的信息技术革命又将深刻影响人类社会,极大地促进社会进步。在这场革命当中,力控科技将勇做产业革命军中马前卒,前进路上助推器。

  力控科技立足于以信息化促进自动化,提供管控一体化解决之道,提供成熟的工业自动化与信息化平台工具及解决方案,让中国的企业使用中国的智能制造技术,完成中国创造的企业使命。力控科技致力于为中国的智能制造提供实用、先进的落地平台及工具。

  在ICT(IformatioCommuicatioTechology)技术的支撑下,智能制造时代已经到来。绝大多数工厂已实现高度的自动化,没有实现自动化的情况有两种情况:一是子系统之间的衔接需要人为干预,二是超出自动控制系统能力范围的操作需要人为干预。在当今计算机的计算能力、数据处理能力、数据通信能力已经发生了革命性提升的情况下,无人工厂将逐步成为现实。力控科技的全部产品、服务及解决方案都是服务于无人工厂的美好愿景,提供全集成信息化工厂的ICT应用平台。

  2)发展

  用户需求是发展的源动力,而有预见性地发现、发掘用户需求则是力控科技发展的源动力。力控科技提炼的智能工厂具有以下特征:

  强一体化特征

  例如,产供销一体化。即生产过程是按照订单而进行的,销售与生产、采购是自动联动的,过程自动化与CRM系统、供应链系统实现无缝一体化,智能工厂是一个“大自动化”系统。

  所谓的强一体化,即产供销子系统之间不是仅仅实现了数据共享,而是实现了具有强逻辑约束关系的自动控制关联,产供销俨然是一个系统。信息技术使地球变小的同时,也让工厂变小了。

  强一体化特征的具体表现还有:将厂内数量众多的DCS等控制系统“变成”一套控制系统;将工厂内多种生产数据库整合为统一的工厂数据库;将工厂内多种数据通信系统整合为统一的数据通信系统;等等。

  智能化特征

  智能制造是为获得最佳的工厂生产、经营目标,将物联网、执行机构、工厂大数据系统、知识系统、数据通信系统进行有机整合,而形成的ICT支撑系统。

  在力控科技的工厂ICT支撑系统支持下,智能制造将梦想成真。

  稳定性与可靠性特征

  在一个智能工厂中,工厂的全部运作都交给高度发达的信息化系统来完成,这个系统覆盖了从原材料采购直至营销环节,从计划制定到执行机构的动作。因此这个信息系统的运行可靠性、稳定性、健壮性必须像工业控制系统一样可靠,这样的智能工厂才能真正做到“智能化”、“无人化”。力控科技的工厂ICT支撑系统是智能工厂的重要组成部分。

  3)实践

  智能制造是中国制造业的未来和希望。制造业转变增长方式,由数量型向质量/效益型转变,由环境破坏者向环境友好者转变,变中国制造为中国创造,首先需要规划建设高质量、高性能的数字化支撑系统,并逐步增加完善业务模块。数字化支撑系统是智能制造的基础,也是智能制造成功与否的关键。

  近二十年来,力控科技一直承担和实践智能制造核心支撑系统的研发,从一个追梦者逐渐成为领导者;力控科技从一棵小树成长为一片森林,从被动地适应产业环境,变成产业环境的影响者和培育者。


    力控科技现有员工350多人,总部位于北京中关村园区,在上海和广州设有地区性总部,在全国其他地区设有近20个分支机构。力控科技集中了工业自动化软件、工业数据通信、可信计算、工业大数据等领域国内顶级专家100多名,包括博士生导师、教授级高级工程师、高级工程师、清华大学博士后、博士、硕士、系统分析员和高级程序员等。

  85%的中国工业500强是力控科技的用户,包括中国石油、中国石化、中国海洋石油、神华集团、河北钢铁、鞍山钢铁、延长石油、中国化工集团、中电投、中船重工、新奥燃气等等,力控科技已经成为智能制造自主装备的生力军,将为我国工业制造装备系统的自主可控发挥越来越大的作用。

  4)引领

  力控科技不仅向市场和顾客提供技术先进、稳定可靠的产品,还积极主动地将力控科技多年沉淀、积累的宝贵经验分享出来,先后参与了多个行业大型项目的规划、咨询与总体设计,参与起草了多个专业与行业规范,带领相关行业的智能化建设规范达到业界领先水平,力控科技本身在这些行业已经处在了桥头堡位置。

更多内容请访问 北京力控元通科技有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=36523)

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