1. 概述
某钢铁集团能源动力公司担负着整个钢铁集团能源供应的重要使命，下属多个热源厂，服务用户几十家，覆盖面积约50平方公里。改革开放以来， 随着集团经济建设的迅速发展，能源供应也日新月异，飞速发展。数千个附属设备组成一个庞大复杂的管网系统，其业务管理任务十分繁重。公司领导特别重视推广先进科学技术，改进企业经营管理、提高生产效率、提升服务水平。计划进行能源管网自动化集控工程建设。能源管网自动化集控工程是一个以管理产能设备为核心内容、监控生产设备运行情况，并具备在局域网上共享管网信息的综合信息系统，它能够快速方便地对管网数据进行查询、统计、分析，对管网运行中的突发事件进行紧急事故处理，显示受影响区域，能够自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新， 做到快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合管理起来，实时地反映管网运行的最新状态；为管网的日常维护、档案资料保存、规划设计、工程改造提供有力的科学决策依据。
本控制方案主要考虑焦耐区域的设备控制、上位监测、数据共享、调度控制等。焦耐区域主要控制点有：焦耐电站3号锅炉、两台汽机、化学制水站、输配电、两座5.4万气柜与脱硫、减温减压站等六个模块。
2. 系统目标
监视焦耐区域管网设备运行状态，对各测量点的温度、压力、差压、瞬时流量、累计流量和产能设备的运行状态参数进行实时监测。对各实测参数设置报警限值，出现异常情况后，中心控制室及时发现问题，并发出报警。
自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新，快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合起来，真实地反映管网运行的最新状态。
测点各参量均由计算机自动读取并记录，免去人工记录上报等中间环节，杜绝数据失准。
上级主管部门可以监视主要生产参数，可自动生成生产报表。
按照生产需求将必要的参数通过局域网存储到指定服务器。
3. 系统方案
根据本工程特点，将系统网络分为三个层次。如图1 。第一层为数据应用层，使用成熟先进的客户机/服务器（Client/Server）体系结构来设计。第二层是数据采集层，由CAN总线采集控制模块和上位机组成。第三层为设备控制层，由CAN总线采集控制模块和现场一次仪表组成。
图１
A、系统组网协议说明
由于热能总厂测控区域内附有局域网，考虑使用原网路，采用工业标准协议TCP/IP，该协议简单实用，可连接各种档次机器。TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互连起来的协议组，保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互连(OSI)模型，TCP/IP通常采用一种简化的四层模型，分别为：应用层、传输层、网络层、链路层。
应用层
网络应用层是一个定义清晰的会话过程，如通常所说的Http、Ftp、Telnet等。在本系统中，数据来自服务器和采集站，应用层只对大的数据报作打包拆包处理。
传输层
传输层让网络程序通过明确定义的通道及某些特性获取数据，如定义网络连接的端口号等，实现该层协议的传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。在本系统中使用TCP数据报协议。
网络层
网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上，IP协议就是该层中传送数据的机制。同时为建立网络间的互连，应提供ARP地址解析协议,实现从IP地址到数据链路物理地址的映像。
链路层
控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议。
B、系统组网模式
本系统采用客户/服务器（C/S）模式。设置数据库服务器一台，其余各采集站、监控站均为客户机。C/S体系结构是指将系统的设计分为服务器端和客户机，两端分别设计并执行，服务器提供数据操作的各项服务，客户机则为用户提供最终操作界面，由此平衡了服务器及客户机的处理负荷，大大地提高了系统的执行效率，优化了系统的性能，减少了网络数据吞吐量和数据传输。服务器端是指运行大型关系型数据库系统（RDBMS）的高性能服务器，客户机是指由用户操作的若干台微机，在本系统中则为各采集站。在服务器上运行的大型关系型数据库系统主要为业务数据库的存储、访问、查询、备份、恢复等操作提供一系列重要的服务，并且为数据的安全访问等提供严格的权限控制；服务器端通常情况下对用户而言是不透明的。客户机上主要运行根据业务需求定制开发的处理系统，包括数据统计、汇总、查询、打印等多种操作功能。
如图 2
图２
C、数据采集监控
根据实际控制设备实际分布，设立6个监控点，锅炉监控点设工程师站一个及一般监控站一个，其余监控点只设一台上位，以上位机为核心组成一个计算机数据采集监控系统，通过下位机实现数据的采集，它对测量数据的处理以及控制算法都是以数字计算为基础，通过软件实现。硬件由上位机﹑下位机、一次仪表﹑及执行器等部件组成。
4. 软件部分
软件是整个系统的灵魂，底层数据的采集、参数的整理保存、故障报警的处理、系统正常运转提供的数据查询等，无一不是软件提供并保证实现的。本系统的软件包括三部分，既操作系统软件、数据库软件、工业组态软件。
A、操作系统
服务器操作系统采用Windows2000 Advanced Server。Windows2000 AS作为Microsoft最新一代网络操作系统，为用户提供了一套完整而强大的网络解决方案。早期Windows NT4.0提供的网络功能，根据技术本身的发展而在Windows2000 AS中得到相应改进；同时，Windows2000 AS还吸收容纳了近年来出现的几乎所有的网络最新技术成果。RADIUS，VPN，IPSec，OSPF等在Windows2000 AS中均提供了对应的实现方法。应用Windows2000 AS，可以根据业务需要构建各种功能强大的Intranet/Internet商务解决方案。
监控站操作系统采用windows98，Windows 98是一种相当成熟的、包含多种网络功能的客户端操作系统。只需添加相应的网络协议，进行一些网络配置即可与windows2000联网。在一个局域网中，
98和2000操作系统可以并存，并有良好的兼容性。
B、数据库
数据库的功能是存储和提取所需信息，是工厂计算机系统支撑环境的重要组成部分。它能有组织地、动态地存储大量关联数据，并为多个用户所访问。实现数据的充分共享、交叉访问以及应用的高度独立性，是数据库的重要特征。
数据库存储着企业的关键数据和重要的信息资源。存储内容具有很高的应用价值和商业价值，对企业的生产管理和经营活动至关重要。数据信息的安全性、可靠性直接影响到整个企业的生产组织与经营。
本系统数据库采用微软的SQL Server 2000大型数据库。SQL Server 2000是微软公司新版的大型数据库服务器软件，其性能指标在各方面都名列前茅。不但具有强大的性能和功能支持，其一向为人称道的易用性，SQL Server更是成为大型数据库应用的首选平台！SQL Server 2000提供的非常傻瓜的缺省安装和使用模式，上手很容易。另外，SQL Server 2000可以兼顾小、中、大规模的应用，有着强大的伸缩性。
C、应用软件
组态软件采用MCGS通用组态软件。MCGS是运行在Windows98/NT/2000上的一种通用组态软件。使用MCGS构造适应系统需要的“数据采集系统”，把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全厂范围内的畅通。 MCGS的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。 MCGS报警系统，具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。MCGS分布式报警管理提供多种报警管理功能。包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。MCGS还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。报警和事件具有多种输出方式：文件、数据库、打印机和报警窗。MCGS提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统，内部提供丰富的报表函数，用户可创建多样的报表。提供报表工具条，操作简单明了，比如：日报表的组态只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时间；提供报表模板，方便用户调入其它的表格。报表能够进行组态，例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态。 报表软件也可以使用专用的报表程序，可根据用户需求生成各种格式的历史报表和瞬时报表。它不仅能够构造有效的数据采集和监控系统，而且网络功能强大，应用广泛，特别适用于本工程的联网需要。其功能特点如下：
使用清晰准确的画面描述工业控制现场。
使用图形化的控制按钮实现单任务和多任务。
设计复杂的动画显示现场的操作状态和数据。
显示生产过程的文字信息和图形信息。
为任何现场画面指定键盘命令。
监控和记录所有报警信息。
显示实时趋势曲线和历史趋
