MOX RTU模块在太钢能源数据自动采集系统中的应用

　　摘 要：介绍了澳大利亚悉雅特公司CITECT SCADA系统和MOX RTU模块在太钢能源数据自动采集系统中的应用，具体说明系统的结构与配置、系统功能及特点、MOX RTU模块的特点、现场数据采集方案的确定等技术问题。

　　引言

　　随着国际原油及铁矿石价格的不断攀升，钢铁企业的生产成本也随之不断提高，为保证企业利润的不断增长，各钢铁企业都开始加大环保及节能减排措施的推广。为此迫切需要建立一个能提供及时、准确、大量并可以实现数据共享的能源计量信息系统平台，以此作为企业领导人优化生产工艺流程、降低企业生产成本的决策依据。我公司于2005年组织实施了太钢能源数据自动采集系统工程，经过不断地改造、更新和完善，目前该系统运行稳定，经济效益显著。

　　1 系统的结构与配置

　　

　　该系统设计为三层架构：最下层为现场采集层，由MOX RTU模块、触摸式显示屏、无纸记录仪、现场变送器、带RS485通讯接口的电表等采集单元组成；一级由一台I/O服务器、一台趋势服务器和两台工程师操作终端组成；二级由两台数据库服务器和四台结算终端组成。

　　系统配置：

　　⑴二级：数据库服务器――双Pentium XEON，3.2GHz/2G RAM/512K Cache/内置式RAID磁盘阵列 73G×2/100M网卡/热插拔冗余电源（机架式磁盘阵列柜＋73G×5）；

　　软件：Windows2003 Server＋Oracle 10i

　　结算终端――Pentium XEON，3.4GHz/512M RAM/512K Cache/硬盘 73G×2/100M网卡/热插拔冗余电源；

　　软件：Windows2000 Professional＋结算系统

　　⑵一级：I/O服务器和趋势服务器――Pentium XEON，3.2GHz/1G RAM/512K Cache/内置式RAID磁盘阵列 73G×4/100M网卡/热插拔冗余电源（机架式磁盘阵列柜＋73G×5）；

　　软件：Windows2003 Server＋CT_5000（CITECT SCADA服务端）＋P2B_5000＋IDC_5000

　　工程师操作终端――Pentium XEON，3.4GHz/512M RAM/512K Cache/硬盘 73G×2/100M网卡/热插拔冗余电源；

　　软件：Windows2003 Server＋DC_5000（CITECT SCADA操作站）

　　2 系统功能及特点：

　　

　　⑴系统功能：

　　一级：实现现场数据的实时采集，生成测量值的实时曲线及历史趋势曲线以便进行能源消耗的分析与统计，显示各采集子站的现场数据及故障报警状态，提供全公司范围内的能源计量管网的监视与查询功能，通过Plant2Business软件向二级能源数据结算软件提供及时、准确、完整的原始数据，同时将实时数据通过主干网络向各相关单位进行WEB发布。

　　二级：实现各种能源介质的结算；通过原始数据进行能源供需平衡分析、管网线路的损耗分析、生产单位能源量的使用异常分析等；实现能源数据的汇总与统计，生成能源介质的计量数据日报表、综合日报表、月报表等，并通过公司主干网络发布统计后的能源产耗信息，提供给能源介质的消耗单位和生产单位，用以指导和组织生产。

　　⑵系统特点：

　　a、应用先进、可靠的MOX RTU硬件和SCADA组态软件，具备较强的可扩展性；

　　b、可远程查询并修改RTU采集子站的现场仪表参数，掉电不丢失；

　　c、通过调用变量的趋势曲线实现对历史数据的跟踪分析；

　　d、系统设计为三层架构，并提供与L3（MES系统、计质量系统）和L4（ERP系统）进行数据共享的接口；

　　e、较为严格的安全性措施，可分区分级保护，通过服务器进行合法性检查，甚至可对具体的数据项和操作进行安全保护；

　　f、多种采集方式结合（MODBUS、DDE、OPC、RS485、GPRS和无线电台等）；

　　3 MOX RTU模块的特点：

　　

　　RTU是SCADA系统的重要组成部分，担负着现场数据采集以及进行无线远传数据的任务，其外形如图3所示。

　　MOX RTU具有以下特点：

　　⑴多种输入信号可供选择，在模块单元选型时确定何种输入模板，也可通过更换RTU内部的测量模块来改变信号的输入类型；

　　⑵可进行I/O模块的扩展（包括数字量和模拟量），最大可扩展255个模块；

　　⑶使用MOX IDE和MOX Graf软件可方便地进行现场组态，设置和下载MOX RTU的配置文件及程序文件，具备多种标准函数可供调用，用户可根据实际情况开发所需功能，使得整个系统具有很强的灵活性；

　　⑷RTU内部带有后备电池，供电中断时可保证特定区域的内存数据掉电不丢失；

　　4现场采集方案的设计：

　　⑴基本RTU：该方案针对现场的变送器或二次仪表输出的4-20mA直流信号，使用RTU内部的四块AI模板进行模拟量的转换，转换结果存储在RTU内的特定内存地址中，通过读取该内存地址的值获取该通道相应的电流输入值，再将该电流值按通道的量程设定参数变换为现场物理量的测量值。每块模板8个输入通道，若现场需测量超过32个物理量，则可通过增加扩展I/O模块来满足测量需要（设计中将扩展I/O模块以总线方式连接在RTU的COM1接口）；

　　⑵无纸记录仪：该方案用于日本横河的DX200型带以太网接口无纸记录仪的数据采集，通过DDE技术（使用横河DDE接口软件）将现场无纸记录仪中的测量值直接映射至服务器的内存地址中，再通过DDE接口软件将测量值读取到SCADA系统中显示（缺点是只可以读取测量值，不能对无纸记录仪的参数进行查询和修改，若改用横河的OPC接口软件可解决该问题）；

　　⑶采用GPRS的电表采集：在电表数据采集中由于现场高压电无法敷设电缆，且电表分布比较散乱，故采用带GPRS通讯功能的RTU，现场RTU与电表间采用RS485通讯，将电表数据读取到RTU内存地址中，再通过申请的DDN专线，收集各RTU发送回的数据；

　　⑷采用无线电台的电表采集：对于现场可敷设电缆，且电表比较集中的情况，采用将电表的通讯口集中到无线收发器的接口端，形成一个无线子站，通过无线主站与子站之间的通讯，将电表数据采回；

　　⑸非标RS485通讯协议：对于某些具备RS485通讯接口，但协议不统一的设备（如浙江天信的TBG型智能流量计、上海华明IAAS8660智能流量计和部颁协议DL/T645-1997的电表等），须严格按照协议的规范编写相应的通讯程序，下载到RTU模块中，实现对这类设备的采集；

　　⑹MODBUS通讯协议：主要针对触摸显示屏和具备MODBUS接口的设备（如浙江天信的TDS型蒸汽智能流量计），几乎无需编程，只要进行简单组态即可实现RTU对设备的数据采集。

　　5 结束语

　　太钢能源数据自动采集系统的成功上线，基本解决了能源计量过程中人工抄数不及时、不准确，信息反馈滞后的问题，实现了能源数据采集的自动化、信息传输的网络化、结算的电子化、能源计量的现代化和精细化等目标，促进了节能降耗工作在全公司范围内的推进，为企业创造了可观的经济效益。随着新技术、新工艺的不断引进，该系统也必将在功能上得到不断完善，技术不断创新，为太钢更高的节能目标提供更加有力的基础数据支持。