一．概述
近年来随着城市化建设的推进与深入，伴随着能源紧张导致居民供热问题日益凸现。新老用户居住面积逐年增加，热源严重不足；供热设备老化锈蚀，跑、冒、滴、漏现象频发，严重影响了供热质量。
热电联供是一种热能和电能联合生产的高效能源生产方式，热电厂不仅可以提供电能，还能提供工业用蒸汽和住宅暖气，热效率高于普通集中供热。同时，热电联供在节能和环保方面都有优势。热电联供的实施，将极大提高城市供热质量，增强供热的安全性与稳定性，大大改善城市大气环境质量。
二．现状与需求
此项目中共有分散在3个主要城市的10个分供热中心，系统要求这10个分供热中心的数据均要发往胜利油田热电联供中心调度平台。目前每个分供热中心所配备的控制设备不尽相同，比如有上海华文PCS-3000 DCS系统、西门子S7-300PLC控制器、西门子S7-200PLC控制器、西门子楼控系统等。其中有8个分供热中心已经配备了监控系统，包括：MCGS系统、西门子WINCC系统等。为了便于数据汇总，数据通信统一设定为OPC方式。
由于分供热中心所在地点分散、地域广阔，各个分供热中心的网络环境较为复杂，只有个别分供热中心接入了胜利油田的专网，大部分地区都是采用的民用网络或者商用网络。如果将数据不经处理直接接入热电联供中心，就有可能对各分供热中心的控制系统带来极大风险，因此需要在各个分供热中心配备工业网络隔离装置，以保证生产数据和控制网络安全。
三．架构设计
根据上述需求，系统架构如下图所示：
图1 系统架构拓扑图
如上图所示，对于不配备监控系统的分供热中心，选择力控科技的ForceControl系列软件作为监控平台。由于现场网络环境复杂，为了保证整个系统网络和数据的安全性，在每个分供热中心均配备力控的pSafetyLink工业隔离网关。该设备内部为双独立主机“2+1”架构，双主机之间才用专有网络隔离技术PSL，彻底阻断任何网络形式的连接。从而实现内外网之间的数据隔离交换。基于PSL的实时数据交换技术，分别解决了安全隔离网闸进行数据过滤和摆渡时性能低的业内难题，保证数据交换延迟时间低于1ms，从而满足了用户对高性能安全隔离网闸的需求。
热电联供中心采用双网冗余架构，配备力控科技pSpace 实时历史数据库作为数据平台，同样采用双机冗余架构，保证了数据安全和系统稳定。单独配备SCADA服务器和WEB服务器，使得联供中心内部浏览和外部远程浏览网络相互独立，保证了数据系统不被外部网络病毒、黑客等不安全因素攻击。调度人员可通过工程师站随时对分供热中心系统下达指令，同时可获取分供热中心的系统运行状况，并且将实时数据画面显示在联供中心的大屏幕上。
四．系统功能特性
◆安全性
系统无论是在网络架构设计、软件搭建方面都具备很强的安全性，有效避免了整套系统在运行中所面临的安全问题。
pSafetyLink工业隔离网关以统一安全引擎为基础，对隔离交换报文进行全文数据还原，对用户登录、命令请求、文本信息、协议格式等实施全文深度检测，并支持特定应用层协议标签的检测控制，实现了对特定信息交换多重内容安全管理，为工业控制系统网络间数据交换提供了“绿色通道”。
基于高效的IO调度模型，多重冗余方案，支持自身端口冗余、链路聚合、双机热备、多台安全隔离网闸负载均衡，保障了用户网络和应用的高可靠性。 下图所示为pSafetyLink工业隔离网关的系统架构图。
图2 pSafetyLink System架构图
在操作上严格权限管理。系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段；系统应具备事务日志功能。
◆实时性
系统具有友好的控制界面。监测画面可显示各个分供热中心内所有测点数据，包括所有模拟量、数字量。逼真的3D效果画面，可将现场情况真实直观的反馈给联供中心工作人员。
图3 现场工艺监控画面
根据现场要求通信方式全部采用OPC通信方式，为此在实时历史数据库平台pSpace上开通了OPC Tunneller Server组件。它是远程OPC Server的客户端组件，又是本地pSpace服务器的数据源核心组件，支持采集站与服务器之间通过TCP/IP、UDP/IP方式通讯。该组件的使用使得各个分供热中心的数据可及时、快速、方便的传输到联供中心。
该组件具备如下功能特点：
1）通过该组件可以实现Server端同时访问多个OPC Server；
2）第三方软件OPC Server可以虚拟成设备，OPC Tunneller Server通过IO驱动程序来进行访问第三方软件OPC server的数据；
3）具备故障恢复功能，通讯中断的时候具备自动恢复功能，保证系统的稳定性。
◆先进性
建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理的实时数据库系统。不仅仅要做到配置上的先进，更主要的是开发上和应用上的先进。在系统中采用先进的控制策略，对每日的供暖数据，水、电、燃料用量等数据进行实时监测，根据天气状况和能耗状况实时动态对供暖进行调节。并且可通过报表、曲线等形式实时监测系统运行状况，从而在实现优化控制的同时节约了更多的能耗。
五．结语
热电联供技术的应用使得油田生产区、生活区、办公区实现了恒温环保供热，既提高了能源利用效率，又做到了绿色环保。力控科技产品的应用，为系统长期稳定运行提供了可靠保障。
