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SCADA系统的新发展新问题及核心硬件介绍

2025China.cn   2010年08月03日

摘要

        远程测控系统近些年表现出系统规模弹性大、现场采集信息源种类和数据源多、现场总线和通讯方式多样、现场接入设备协议繁杂且非标准、本地和远程通无线化、远程通讯方式多样、集成难度大等特点。
 这些特点对现场设备在伸缩性、灵活性、智能度、多现场总线和数字通讯支持能力、可编程能力和易用性、远程通讯网络(如GPRS、ADSL、宽带、3G等)支持、本地和远程无线通讯支持能力、与监控中心的集成的难度等方面提出了更高的要求。
         北京硕人时代面向SCADA系统的测控基站产品,针对上述要求进行设计,推进SCADA业的发展。

背景

        早些年,远程测控系统以单纯的简单的抄表系统为主,再有就是高端的如全无人值守的现场站等现场功能全,数据源点数多,兼备数采和远控的系统,即应用多集中在低端的抄表和高端的全无人测控站;行业方面,简单抄表系统集中在水燃电热蒸等市政抄表中,高端的则在城市或更大范围的生产运营企业中。
        近十年来,随着各政府监管需求的提高和行业的工业现代化的发展,对管理和运营水平要求的提高,伴随着各程远程和本地通讯技术的发展,SCADA系统的应用范围越来越广,系统的组成形式,规模也千差万别。
        单从现场的数据源看,所谓的“点数”差异就很大,简单单点抄表到几十甚至上百点的数据源;接入的种类也出现非常多的方式,除了已经形成工业标准的电压和电流信号,更多出现的是通过RS232,RS485,CAN,以太网,MBUS等联接的智能数据源,协议方面也是五花八门,即使是广泛出现的基上RS232或RS485之上的MODBUS协议,也多是只是协议框架上有一定的规范,会话层的内容则是一个厂家一个样。
        现场接入设备也远不是以前常见的变送器,执行器这一类设备,更多的是数流量表、COD分析仪、水文分析仪、热表、智能电表、甚至是现场已有的控制系统的工控PC主机等。与这些设备的联接不是简单的测量电流电压信号,而是需要对硬件层协议的支持,同时还需要一定的编程开发才能接入。
        无线,是当代技术进步的主题之一,无线与有线相比有部署成本低、方便维护等优点,在一些特定的应用中更是不可替代。在远程测控系统领域,远程的如GPRS,CDMA,短距的如433M射频、ZIGBEE等均得到广泛应用。但是,由于无线技术的专业性,目前已有的产品,如果单纯的无线模块等,对于自动化集成能的要求还是偏高,业内急需设计完善更接近最终应用的产品。
        远程通讯技术是SCADA系统的核心技术,由于经济性等原因,这些年远程通讯技术已经与互联网、手机网络进融合到一起。过去那种单独为SCADA系统铺设远程通讯网络的方式已经非常罕见。这就要求SCADA核心产品对互联网、手机网等通讯有充分的支持。
 在SCADA项目实施中,与本地设备、与监控中心系统的集成一起是首要问题,也是实施成本的大头,是实施中的难点,是最容易出现问题甚至造成项目失败的环节。
        以上这些特点在自来水监控、污水处理监控、环保监控、楼控监控、管道天然气监控、锅炉房监控、水燃电热蒸等各种抄表系统、厂区数采集抄、大型设备售后维护、机房动力环境监测、养殖和农业测控等应用中表现尤其突出。

简介
        针对上述问题,结合多年业内经验,在多年积累的产品和技术的基础上,北京硕人时代科技有限公司推出全功能的SCADA系统核心硬件产品:可编程测控基站。
        可编程远程测控基站(Programmable SCADA Communication Station),简称测控基站(SCCS)。测控基站( SCCS) 是模块化的,面向远程(或本地)测控系统的可编程通讯设备。用于实现与现场的一个或多个或集群的智能设备通讯,采集数据,并将数据通过各种网络传递给监控中心或上位机,处理上位机下达的数据指示,下发给对应的现场设备。

        在测控系统中,现场的测试控信号的采集,除了通过标准的工业模拟信号(0~10V,4~20mA)和开关信号外,越来越多的信号来自于数字化的通讯接口,如RS232,RS485,CAN,MBUS等多样的数字接口,这是测控基站解决的问题之一。
        在远程测控系统中,很多应用要求是把现场的本地控制系统的数据,通过远程通讯方式,如GRPS,CDMA,GPRS,ADSL,宽带,光纤,PTSN等方式,传输到远程监控中心,并且将监控中心的指令发关到现场控制系统中。这是测控基站解决的另一个重要问题。
        在远程测控系统中,本地的RTU往往还需要与下一级的本地短矩离的通讯设备通讯,或是通过本地工业以太网与下一级通讯设备通讯,将下一级的测控节点采集到的数据集中到一个设备中,再通过远程通讯网络将数据发送到监控中心。同时接收监控中心的指令,并转发给下一级本地通讯设备。这是远程测试基站解决的第三个问题:提供集采、网关和基站的功能。
        综上所述,硕人时代可编程远程测控基站的具有本地数字通讯、远程通讯、本地集采、可编程通讯、可编程控制等功能。

组成
        测控基站由可自由拼接的带插槽的底座、主机、通讯模块和I/O模块组成。

        测控基站的主机采用双板双CPU组合合成,一片是基于嵌入式SR-LINUX操作系统的通讯处理板,板载32位CPU;另一片是控制专用16位CPU,负责I/O和通讯。这种构架方式在保证通讯能力的同时,可同时保证I/O采集和控制的实时性。同时,对于只需要通讯的应用,成本低,对于弹性较大的应用,有更合理的成本结构。

        测控基站主机自带10/100M以太网接口,支持通用TCP/IP通讯,并提供可编程环境轻松实现基于以太网的通讯功能。主机还提供控制编程调试环境,支持控制功能的开发。调试工具支持在线的调试,如中断,单步等功能。
        测控基站主机可选配32M至2G的存储,满足现场历史数据的存储要求。
        测控基站采用模块化构架。除I/O板卡模块外,测控基站独具创新的是通讯板卡的模块化。测控基站最大可支持7个通讯插槽,每个插槽均可接接各种通讯模块。
        每个通讯插槽可插接任意一种通讯模块,同,也可7个插槽均插接一种模块,比如,7个插槽将插执着RS232模块,用于对现场多个RS232智能仪表的集抄。

        下面是部分提供的通讯模块:


         远程电话通讯模块目前较少用到,但是对于沙漠中、油田井,军事保密等不能使用手机或宽带的地域和应用中,还有一定的应用空间。

        RS232和RS485是需要接入的智能设备中较常出现的接口方式,使用率很高。RS232多为大型分析设备,检测仪表,分析仪,现场已有的基于工控机的控制系统等提供的接口。在这一类应用中,往往现场的设备种类和数量较多,测控基站在这种应用表现出很强的通讯能力,最多可同时接入7个RS232智能设备。
        RS485在很多如电表,水表,蒸汽表中很常见,是一种总线结构,测控基站通讯CPU能力很强,可以通过一片RS485带上几十甚至上百个表。

 

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    STEC-2063 是一种4口的RS232集线器,是一种经济型的联接多个RS232表的解决方案。集线器的缺点是同一时间只能与单个联接表通讯,并且要求各个表支持寻址,或协议不一样。

    M-BUS集中器是用于采抄Meter Bus 协议仪表数据的通讯模块。Meter Bus是欧洲的一种仪表通讯协议,很多进口仪表支持这种协议。目前支持这种协议的集抄产品不多。测控基站在MBUS表集抄中有一个很大的优势就是最大同时可带多个MBUS集中器模块,每个集中器可带几十至上百个表,这样整个集抄系统总体成本优势明显。

    GRPS DTU和CDMA DTU是最常用的远距离无线通讯模块,支持中国移动和中国联通的GPRS和CDMA网络。

    STEC-206G 433MHz 短距无线通讯模块是专为几百至几千米范围的本地通讯设计的模块。特点是使用免费开放的频段,运行过程中没有通讯费用。与有线的方案相关,在很多应用中,铺设线路成本往往被低估,STEC-206G 433MHz 短距无线通讯模块在初投资成本方面也具有优势。

     STEC-206G-R 是短距无线通讯的中继器,可扩大无线通讯覆盖的范围。
     测控基站提供4个、8个或12个I/O槽,可带多种I/O模块,下表是部分I/O模块。

 

 

功能
    测控基站提供全面的SCADA本地站所需要的全部功能,包括:

◆可编程远程和本地通讯
    用户根据通讯设备的不同,可自行编写通讯程序,使得用户可以根据需求自定制通讯程序。通讯基站是一种可编程的,具有可编程的特点。开发软件是SRDev,与STEC系列控制器的开发软件兼容。软件功能如下:
全脚本化的开发环境,可置入多个程序,程序间可通讯。
◆可编程控制
    可视化配置的I/O和可视化可匹配值的逻辑控制和PID控制,并提供人性化以用的脚本语言编写控制程序
◆数据采集
    基站可以采集原始数据、过滤坏数、按用户定义的方式变换为物理量。
◆组态与开发支持
    集成一体的远程通讯方式的选择,通讯板卡的配置,提供给上位机的通讯接口等。 
    基站配套有高度集成的组态、开发与仿真调试工具包SRDeb2.0。该工具包包括可视化组态环境、控制脚本与调试环境和虚拟机。
◆历史数据存储
    物理量数据每隔一段时间保存一次,断电后不会丢失,32M~2G历史数据存储空间,可本地存储监控历史数据。

特点

通讯能力强:
    区别于PLC,测控基站支持多达7个可任意组合的多种通讯模块,具有超强通讯能力。
可编程:
    区别于网关、协议转换器以及透传的转换模块,测控基站是可编程设备,并且只要求基础的编程能力即能使用。
嵌入式 :
    测控基站在成本,体积,可靠性,专业性等方面明显优于工控机加组态软件的解决方案。
模块化:
    区别于专门满足特定应用的RTU,通讯基站可通过模块化的组合轻松满足各种网络和协议组合的通讯要求。
能力强:
    区别于协议转化器,接口转换器,串口服务器等,测控基站可支持更广泛的更多样的下级测控设备和结点。
I/O扩充:
    与单一的SCADA通讯类产品不同,通讯基站可以直接与硕人时代的I/O板卡联接,直接提供测控工业数据的能力。
灵活性:
    各模块可以组成一个复杂的大系统,也可单独拆分满足简单或低成本的应用要求。
整体性:
    测控基站与硕人时代的监控中心软件HOMS无缝联接,为整体选用硕人时代产品的客户提供极高的性价比。

 

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与现有产品对比优势

    现存的产品只能解决上述问题的一部分,相比之下测控基站有如下优势:

    典型应用1——测控基站钢厂的无线监测应用

    北京硕人时代科技有限公司一直以来致力于工业自动化测控技术方面的研发和应用,是中国采用最新嵌入式计算机技术、打造远程测控和市政自动化产品的领军企业。最近公司新研发出来的测控基站比以往的PLC、PAC更具优势,具有通讯能力强,可同时支持多达7种不同的通讯方式的模块,且可以任意组合使用,超强的通讯能力。在解决多种通讯方式的系统有很大的优势。在各个领域都有不同的应用解决方案。比如说下面的钢厂的无线监测应用。
    现唐山某钢厂要对厂区内方圆一公里范围内的几个燃气阀门的开关状态进行实时监测,以确保安全生产。钢厂中某些燃气阀的开关状态重要。但是由于钢厂一般面积比较大,如果用以太网通讯,必定得用光纤网络,这样不但成本造价高,并且施工也不方便,工程量比较大;如果采用无线GPRS或者CDMA通讯的话,日久天长运行费用也高,且维护也不方便。针对这种工业控制的现状,我公司研出来的可编程远程测控基站(Programmable SCADA Communication Station),简称测控基站(SCCS)。此产品正好可以很好的解决此类应用问题。且前期投资成本低,无后期运行费用的问题,维护方便。
    硕人时代研发的测控基站(SCCS)通讯能力强、模块化更具灵活性。针对上述系统,在测控基站(SCCS)产品系统中有一种短距无线采集器(ZigBee)和短距无线模块配套使用最适合解决此类应用,短距无线模块采用公开频段433MHz,无任何通讯费用,适用短距离应用,一般情况下500-800米能正常传输,穿透能力强。通过无线连接实现数据传输。广泛应用于智能电表、水表、煤气表、热量表、家庭自动化设备终端、温度探测器等领域。
    现根据上述钢厂的系统结构,我们提出以下解决方案。产品配置如下:
1、STEC-5000  测控基站主机,采用嵌入式SR-Linux操作系统,32位高速通讯CPU,内存32M,数据存储容量32M-2G,自带一个100M的RJ45以太网口,可支持4个通讯模块。
2、STEC-5096  测控基站专用电源。
3、STEC-2067  ZigBee集采器,无线网络传输,采用433MHz公开频段,支持中继,可多级联接,无任何通讯费用,有较强的穿透能力。
4、STEC-206G  433MHz短距无线通讯模块。采用433MHz公开频段传输距离500-800m,DC12供电。
5、STEC-206G-R 短距无线通讯中继器,可将直径800米范围内的短距无线信号放大再传输。
6、ARKA-2061/C 数子量采集模块,支持Modbus、CAN总线等通讯方式的一个数子量采集模块,DC24V供电。
    在每个燃气阀门处采用一个ARKA-2061/C数字量采集模块采集燃气阀的工作状态,然后在加上一个STEC-206G短距无线模块,通过STEC-206G短距无线模块将ARKA-2061/C采集到燃气阀的工作状态直接或者通过STEC-206G-R(距离超过800米时需通过STEC-206G-R中继器解决无线信号衰减的问题)与测控基站上的STEC-2067 ZigBee集采器建立联接,从而进行数据传输。在监控室测控基站主机再与上位机服务器进行数据交互,从而达到各燃气阀门的工作状态显示到监控室的服务器上。这样就可以达到坐测控室以观全局的效果。给安全生产加上一道保险。
 
    此短距无线传输的系统结构如下图:

    工业自动化如此发达的今天,自动化程度越来越高是工业技术革命的成果,也是工业发展的必然趋势。就唐山某钢厂的燃气阀监控系统来说,自从上此监控系统后,可以节省不少人力资源,阀门监控系统无任何运行成本同时达到高管理的水平。做到事故记录可查,运行状态实时掌握等要求。

    典型应用2——测控基站在铁路锅炉房的应用
    呼铁局恒诺集团是呼和浩特铁路局下属一个内部公司,公司主要从事房租维修、以及行车公寓供暖等业务,目前旗下分布在呼铁局下的各火车站的供暖锅炉房达70多座。
    由于都是火车站的行车公寓供暖,车站与车站之间自然都相距比较远,而锅炉房都盖得较早,都还处于人工控制状态。由于各火车站离得太远,在运行上自然也投了大量的精力。鉴于这种状况,为提高管理水平,节约成本,根据现状实施技术改造。
    恒诺集团的车站锅炉房有一部分的是用燃气作为燃料的,所以燃气锅炉房内都安装了燃气报警器,以及供水热量表。鉴于这种情况,必然得需要与燃气报警器通讯,同时也得与热量表通讯,热量表的通讯接口一般是M-bus接口的,但燃气报警器的通讯接口一般是RS232或者RS485的通讯接口,这样的话,就要求同时具备两种接口的一个设备与其现况进行对接。因此据此系统特点,现我们提出以下解决方案。
    因为该集团公司下属锅炉房数量比较上,要达到统一管理,所以在其公司总部建立一个监控中心,监控中心为一套HOMS5热网监控管理软件。下位站70座锅炉房,每个锅炉房使用一套测控基站设备,一个测控基站主机,两块模拟量采集模块,1个M-bus模块,一个RS232模块。具体设备选型如下:
1、STEC-5003  测控基站主机,采用嵌入式SR-Linux操作系统,32位高速通讯CPU,内存32M,数据存储容量32M-2G,自带一个100M的RJ45以太网口,可支持7个通讯模块,4个I/O模块。
2、STEC-5096  测控基站专用电源。
3、STEC-206B  M-bus集中器,接口方式M-bus、RS232,通讯速率在300-9600bps,DC12V供电,最远传输5KM,每个集中器支持128块M-bus热量表。
4、STEC-2021  模拟量采集模块,8路差分模拟量输入,接收0-10V或4-20mA信号,光电隔离,12位AD芯片。
    锅炉房内测控基站所带的M-bus卡用来与锅炉房的热量表通讯,以采集锅炉房供出的热量情况,RS232模块用来与燃气报警器通讯,采集燃气报警状态。AI板卡用于监控锅炉的各项运行压力、温度等参数。所有参数以各种形式传到测控基站(SCCS)之后,最终通过其公司的铁通网络连接到上位监控中心,以实现数据传输。达到集中监测,了解全部车站锅炉房运行情况。系统结构图如下:

    自从上此监控系统后,该公司大大节省了人工成本的投入,各锅炉房的运行情况实时可查,并且能将所有运行数据存储,以供日后查询分析,从而大大的提高了公司在锅炉房管理水平,为企业实现了利润的增加。主要是采用测控基站(SCCS)后,能够同时支持多种现场总线,解决了现有的PLC、PAC的支持的总线方式单一的现状,同时测控基站(SCCS)具有可编程性,比一般的网关、协议转换器要高一等级、模块化程序高,组合灵活,在一定的基础上降低了成本,可扩展性强,若日后想将现在监测的基础上再加上控制,也能轻易扩展几个模拟量、数子量模块就可以实现。

    典型应用3——测控基站在无线室温采集的应用

    在国家大力的推动下,集中供热分户计量呼之欲出,在全国范围内。早些年在供热领域也提到过分户计量,换热收费,但是由于涉及到各方面利益等因素,始终没有实际进行下去。现在在国家大力的政策导向下,各地区的供热企业对分户计量的事情已经是势在必行了。无线室温采集系统可以实现确保热用户的室内温度达标外,最大程度的节省供热公司的能源,节能减排一直以来是国家大力所提倡的,不论是从政策上,还是从经费上都大力支持,为实现经济社会发展目标,我国能源发展“十一五”(2006-2010年)目标是:到“十一五”末期,能源供应基本满足国民经济和社会发展需求,能源节约取得明显成效,能源效率得到明显提高,结构进一步优化,技术取得实质进步,经济效益和市场竞争力显著提高,与社会主义市场经济体制相适应的能源宏观调控、市场监管、法律法规、预警应急体系和机制得到逐步完善,能源与经济、社会、环境协调发展。
    无线室温采集系统可以做集抄热用户的室内温度,相当于给换热站再装上一个“眼睛”,让节能节得更明白,给换热站运行人员加装一双慧眼。一般情况下换热站离居民楼都很近,可以在供热管线上的近端,中端和末端各安装一些无线室温采集模块,通过与换热站的测控基站经过无线连接。可以很直观的了解到供热的效果。
    首先无线室温采集终端STA08放于热用户中,无线室温采集器与小区内放置的测控基站之间通过公共无线网络通讯,没有通讯费用,采用最新无线技术,在极低的功耗下,实现很强的穿透能力,中等小区无需中级即可实现数据的远传,运行稳定,应用广泛,小区选择1个测控基站即可,基站配备短剧无线采集模块,与热用户的STA08通讯获取数据,然后基站利用GPRS或者Internet互联网,向监控中心的系统服务器传输数据。调度员和供热公司的负责人可随时了解热用户室内温度,发现异常可随时调整或安排检修。下面是具体应用的设备型号及性能参数:

    系统结构图:

    测控基站采用本地集抄,集中远传的方式,系统整理经济型高,与现场的多个无线室温采集器建立无线连接,将现场数据集抄上来的数据通过有线或无线网络上传到监控中心,提高了人员的工作效率,使得供热公司的供热效率和效果都有所提高,也为公司的节能做出实时的参考。这套系统的解决方案大大提高了,供热效果比以前更容易掌握了,和用户的纠纷也大大减少了。
    现场采用测控基站模块化的控制器,可以根据用户的需求来任意组合,拆分满足简单或低成本的应用要求。模块中包含有与智能仪表通讯卡、I/O采集卡等,通讯模块用户可以任意组合,具有超强的通讯能力,支持所有主流通讯,例如RS232、RS485、GPRS、CDMA、M-BUS、433M无线等。基站可以实现多种上传监控中心的方式,可以使用网线借助Internet网络,可以使用无线GPRS、CDMA,或者选择无通讯费用的短剧无线卡。

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    典型应用4——测控基站在分户热计量中的应用

    供热计量收费制度改革在政府的大力推动下,已经是一项不得不改且必须完成的任务。热力企业如何积极采取有效措施通过供热计量收费体制的改革实现企业的大幅节能运行,做到用户和企业的双赢,这就是我们推出供热计量节能调控系统的原因。
    每户一个温控器,可以根据房间的温度情况来控制外侧的阀门开度,进而调节室内的温度。室内温度以及阀门情况通过基站远程上传到监控中心。供热节能运行集中监控中心,主要负责换热站及管网的热输配运行情况。整个监控中心由供热节能监控管理软件、本地测控基站、网络设备组成。供热系统中水力工况对热力工况的稳定有重要影响,因此实时热力工况稳定的前提必须进行流量的均匀调节。可以通过平衡阀等设备调节管网水力工况。在住宅类建筑热入口安装平衡阀,通过调整各用户的阻力比,可以大大缓解室温不均衡的程度,避免近端用户开窗散热而末端室温不足的现象,达到调节平衡的目的。
    为了实现良好的用户室内温度控制,真正实现各家各户的室内温度随意可调(从14℃—24℃),二次网系统(从换热站到各楼栋)的水力工况必须确保平衡,同时必须可适应户内负荷的调节,这就要求换热站、供热管网到用户必须可调。经过设计分析,节能改造方案如下:
1、建立供热节能运行集中监控,实时远程监控换热站及管网输配系统的运行。
2、热量结算管理中心,实时采集用户信息,并进行热费计算管理。
3、现场采用测控基站,使得换热站智能化自动监控,在小区换热站供热系统上加装自动监控设备,可实现换热站自动运行;
4、管网平衡及分时供热:调节管网流量,保证远近用户的室内温度一致;有阶段性供热需求的建筑实现分时供热。
5、分户计量及调控。
    室外管网的水力平衡过程也称为系统的初调节,是将各热用户的运行流量调配至理想流量,即满足热用户实际热负荷需求的流量;当供热系统为设计工况时,理想流量即为设计流量。初调节一般在供热系统运行前进行,也可以在供热系统运行期间进行。初调节的目的换句话说,系统初调节主要是解决水量分配不均的问题,亦即消除各用户的冷热不均问题。因此,初调节也称为流量的均匀调节。小区内部分公共类建筑与住宅类建筑用热时间不一致,可能要求的室内温度也不一样,因此在公共建筑热入口安装公共建筑供热节能装置,可以在不使用期间调小流量,从而增加了远端用户的流量,提高远端用户的室内温度,有利于改善住宅区的室温。
    基于整个楼栋的控制,主要适用于用热时间较集中,使用时间阶段性较强的公共建筑。例如,办公楼、学校、体育馆和商场等大型公共建筑,这类建筑的能耗大,同时这类建筑使用性质与住宅不同,一般在晚上无人使用,只需保证管道内水不结冻,即保证值班供暖温度(一般为5~8℃)即可。供热节能装置是采用测控基站,优点是可调节性较强,可以设定不同的控制策略随时改变运行模式,实时监控室外温度和公共建筑室内温度情况,实现在办公室内统一监测管理和远程控制,并且可以储存所有数据。每个楼栋配置1个测控基站,配置多个RS485通讯卡,通过M-BUS总线与各个节点的温控器通讯,实现数据的采集和控制。测控基站选择用无线GPRS网络传输到监控中心,现场基站采用的模块如下:

    系统结构原理图如下:

    现场采用的测控基站是模块化的控制器,可以根据用户的需求来任意组合,拆分满足简单或低成本的应用要求。测控基站是模块化的,模块中包含有与智能仪表通讯卡、I/O采集卡等,通讯模块用户可以任意组合,具有超强的通讯能力,支持所有主流通讯,例如RS232、RS485、GPRS、CDMA、M-BUS、433M无线等。基站可以实现多种上传监控中心的方式,可以使用网线借助Internet网络,可以使用无线GPRS、CDMA,或者选择无通讯费用的短剧无线卡。此方式真正的做到了分户计量,按需供热。

    典型应用5——测控基站在楼控中的应用
    楼宇自控系统是一套将冷热源、空调、通风、给排水、变配电、照明、电梯等设备或系统以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统,以安全、可靠、节能、节省人力和综合管理为目的。
    北京航天万源项目,建筑面积7万多平方米,由地下二层和地上十层,其中地下二层为停车场,地下一层到地上五层为商场,五层以上为宿舍。地下二层到五层为集中供热,热源在地下一层,各层设有空调机组和风机盘管,为了实现各个机组的集中管理,建立监控中心,采用Dell服务器,对冷热源及各个空调末端进行控制。
    北京硕人时代科技有限公司一直以来致力于工业自动化测控技术方面的研发和应用,是中国采用最新嵌入式计算机技术、打造远程测控和市政自动化产品的领军企业。近期公司新研发出来的可编程远程测控基站(Programmable SCADA Communication Station),简称测控基站(SCCS)。该产品比以往的PLC、PAC更具优势,可同时支持多达7种不同的通讯方式的模块,具有超强通讯能力,模块化灵活配置,可以任意组合使用,同时与以往的HOMS上位机软件无缝对接。在解决多种通讯方式或者多串口通讯方式的系统有很大的优势。在各个领域都有不同的应用解决方案。比如说下面的楼控项目监测应用。
    根据系统的结构,上位机采用工控机,硕人时代的HOMS监控软件,该系统采用了Browser/Server系统结构,支持通过掌上电脑、手机等设备访问,支持WindowsNT/Windows2000/WindowsXP操作系统,支持OPC等多种协议和开放接口,并且提供了丰富的功能选项,是一套运用成熟先进的系统。
    下位机采用arka控制器。ARKA采用RS485通讯方式。
    由于空调机房、新风机房、排风机房数量比较多,楼面面积比较大,根据施工方便,故采用多条总线的方式把各机房的设备连接起来。最终在中控室通过测控基站(SCCS)把这些总线汇集到一起,再经过局域网的方式,统一将数据传到上位机HOMS数据库中。从而达到集中调度分散控制。根据系统结构,只需选用一个测控基站主机STEC-5001,若干个RS485卡(STEC2063)即可。
    楼控系统结构原理如下图
  

    此楼控项目上,可编程测控基站(SCCS),代表了以往的PLC或者网关设备,解决了PLC的高投资问题,同时区别于普通的网关设备,测控基站(SCCS)是可编程的设备,在数据处理上有绝对的优势,同时模块化比一般的PLC要更加灵活,同时可扩展能力强。
    典型应用6——测控基站在电力抄表中的应用
    目前好多大型写字楼,商务酒店、大型商场等大型建筑中在楼内分布着数十块以致几十块的电能表,用于建筑内各区域内的电能计量。由于工业用电是分时段定价的,所以在不同时间段所用的电量费率是不一样的。有些建筑内物业想更好的掌握其用电的情况,就很想知道各时段,各区域的用电情况,在此背景下,就产生了分时段统计用电量情况的想法。在二十世纪八十年代左右,由于科技的快速发展,多数电能表生产厂家都已经在电能表上加上了通讯接口。可直接通过通讯接口把电能表的数据传输到相关管理部门。
在北京国际俱乐部的大楼里。分布着16块这样的电能表,每个电能表都带有RS485通讯接口,在此项目改造之前主要是靠人工到各层楼的表箱中抄取表上的数据。由于各表箱要楼内分布比较散,抄起表来费时又费力。基于这种状况我公司给北京国际俱乐部物业管理部门提供一套完整的抄表解决方案。
    北京国际俱乐部楼内电能表全都为RS485通讯接口的,通过电能表的通讯接口就可以读到相关参数。根据北京国际俱乐部的项目情况,故选以下设备比较合适,具体如下:
1、STEC-5000  测控基站主机,采用嵌入式SR-Linux操作系统,32位高速通讯CPU,内存32M,数据存储容量32M-2G,自带一个100M的RJ45以太网口,可支持4个通讯模块。
2、STEC-5096  测控基站专用电源。
3、STEC-2063  RS485通讯模块,光电隔离,最大传输速率115200bps,允许采集距离可达1500米,可自动识别RS485信号流向,零延时自动收发。
    首先设立一个电表数据采集中心,从数据采集中心走一条RS485总线,依据该楼的建筑结构,采用最优的总线方式,把楼内各位置的电能表用总线通过手递手的方式连接起来。每台电能表各设置一个地址,且都不重复。数据采集中心设置一台测控基站(SCCS),及一块RS485通讯模块(STEC-2063),在测控基站(SCCS)内,根据电能表的通讯规约,轮询的给每个电能表发送数据集抄的命令。待电能表返回的数据进行分析、解码,然后转到监控中心软件的数据库中,可以在监控室服务器上,显示各表的峰、谷、平电量,以及总电量等相关参数,同时可以对电表下发修改电能表的一些参数。
    电抄表系统结构如下图:

    北京国际俱乐部的抄表系统经过改造后,可以很方便的统计出来峰、谷、平电量,以及总用电量。每年以至每个月的用电情况随时可查,这样就可以很方便的掌握该酒店的各个部门在高峰期的用电量,以更好的确保酒店用电安全。同时节省人力,改变以往落后的抄表方法,提高物业管理水平。同时该电表集抄系统运行稳定,系统维护工作少,后续可扩展性较强。

 

 

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