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    一種應用于高爐集控中心的SCADA系統(tǒng)技術方案
    
                            
    技術編號：44344144 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-02-25 09:32
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發(fā)明專利技術涉及一種應用于高爐集控中心的SCADA系統(tǒng)，包括高爐底層PLC系統(tǒng)，高爐現(xiàn)場接入層交換機、高爐現(xiàn)場匯聚層交換機、集控中心IDC集群服務器、集控中心HMI交換機、集控中心瘦客戶端，其中，高爐底層PLC系統(tǒng)用于實現(xiàn)高爐各個主系統(tǒng)的現(xiàn)場設備之間運行數(shù)據(jù)的讀取和交換；高爐現(xiàn)場匯聚層交換機用于高爐底層PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信交換；集控中心IDC集群服務器由1臺管理服務器和4臺以上運算服務器組成，用于虛擬出若干個SCADA系統(tǒng)，并控制所述高爐底層PLC系統(tǒng)和連接所述集控中心瘦客戶端；其中，4臺以上的運算服務器互為冗余備份；集控中心瘦客戶端通過遠程訪問所虛擬出來的SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)高爐各PLC系統(tǒng)的遠程控制。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現(xiàn)步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及一種scada系統(tǒng)，具體為一種應用于高爐集控中心的scada系統(tǒng)。

    技術介紹
    1、scada（supervisory?control?and?data?acquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，其應用廣泛，尤其是涉及高爐集控中心鐵水生產(chǎn)過程中的遠程監(jiān)控及控制、參數(shù)調(diào)整及測量、信號報警及采集等等功能。
    2、高爐集控中心是基于scada系統(tǒng)的遠程高爐集中控制中心，其將資源獨立配置，技術管理深度融合作為理念，打破了傳統(tǒng)高爐控制室、作業(yè)區(qū)的模式，實現(xiàn)了高爐工序的全專業(yè)集中控制，更提升了煉鐵管理的整體水平。
    3、目前，對于高爐集控中心的scada系統(tǒng)，一方面仍然采用比較傳統(tǒng)的通信方式，即采用環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構進行通信搭建。而環(huán)形網(wǎng)絡結構存在可靠性差、網(wǎng)絡安全性差、擴展性差等拓撲結構缺點，在發(fā)生故障時也很難在短時間內(nèi)查出，而且其中一個節(jié)點故障會對整個scada系統(tǒng)的匯聚層網(wǎng)絡產(chǎn)生影響。另一方面仍然采用基于固定物理工控機和服務器的方式搭建scada系統(tǒng)，而這樣的搭建方式不僅產(chǎn)生高昂的經(jīng)濟成本，硬件兼容性差，且cpu、內(nèi)存等資源利用率低，更使得其缺乏可靠性，即一旦物理設備損毀，會直接癱瘓高爐集控中心的scada系統(tǒng)。因此，對于整個高爐集控中心scada系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)的系統(tǒng)結構不論是接入層網(wǎng)絡通信還是系統(tǒng)搭建基礎都會產(chǎn)生相應的問題，從而影響高爐集控中心生產(chǎn)人員通過scada系統(tǒng)對高爐生產(chǎn)的正常操作。故對于高爐這個不能隨意停爐且高溫高壓的對象來說，這些問題顯然存在諸多潛在的風險。

    <p>技術實現(xiàn)思路
    1、本專利技術的目的是提供一種應用于高爐集控中心的scada系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中接入層環(huán)形網(wǎng)絡拓撲和基于物理設備搭建所帶來的可靠性差、安全性差、擴展性差、經(jīng)濟性差等問題。
    2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下所示技術方案。
    3、一種應用于高爐集控中心的scada系統(tǒng)，包括：高爐底層plc系統(tǒng)、高爐現(xiàn)場接入層交換機、高爐現(xiàn)場匯聚層交換機、集控中心idc集群服務器、集控中心hmi交換機、集控中心瘦客戶端。
    4、高爐底層plc系統(tǒng)，實現(xiàn)高爐各個主系統(tǒng)的現(xiàn)場設備之間運行數(shù)據(jù)的讀取和交換。
    5、交換機（高爐現(xiàn)場接入層交換機、高爐現(xiàn)場匯聚層交換機），用于確保高爐現(xiàn)場底層plc與集控中心scada系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信交換。
    6、集控中心idc集群服務器，由1臺管理服務器和4臺（以上）運算服務器組成。用于虛擬出若干個所需要的scada系統(tǒng)，并控制高爐底層plc系統(tǒng)和連接集控中心瘦客戶端。其中，4臺（以上）運算服務器互為冗余備份。
    7、集控中心瘦客戶端，通過遠程訪問所虛擬出來的scada系統(tǒng)，實現(xiàn)高爐各個plc系統(tǒng)的遠程控制。
    8、鏈路聚合，是指多個物理端口匯聚后在邏輯上進行整合，以實現(xiàn)交換機多個端口之間負載的分擔和傳輸鏈路的冗余。
    9、交換機堆疊，是指通過堆疊線使得兩臺交換機一起工作，在邏輯上進行整合，主堆疊交換機和備堆疊交換機能夠互相成為冗余備份。
    10、進一步地，整個高爐集控中心的scada系統(tǒng)由兩部分構成，分別為以雙星型拓撲結構為基礎的scada通信網(wǎng)絡和以idc集群服務器為基礎的scada虛擬系統(tǒng)。
    11、其中，以雙星型網(wǎng)絡拓撲為基礎的scada通信網(wǎng)絡主要由高爐底層plc系統(tǒng)、接入層交換機、匯聚層交換機構成，包括：所述高爐現(xiàn)場10臺高爐現(xiàn)場接入層交換機的各個接口均配有vlan功能，且其中每臺交換機都有采用自適應的以太網(wǎng)接口，用于通過網(wǎng)線連接高爐各個plc系統(tǒng)，另外還有兩對設置鏈路聚合功能的光接口，分別通過光纜用于與兩臺高爐現(xiàn)場堆疊匯聚交換機相連接。
    12、兩臺高爐現(xiàn)場匯聚層交換機的各個接口同樣設有vlan功能，且兩臺交換機通過物理堆疊線在邏輯上形成為一臺交換機，并分為主備堆疊交換機，且兩臺交換機同一位置的萬兆光口設為一組，并進行鏈路聚合設置。其中主備堆疊交換機多組光口通過光纜連接各個對應的高爐現(xiàn)場接入層交換機。除此之外，還有一組光口通過光纜連接自身與集控中心idc集群服務器的交換機。
    13、進一步地，集控中心的2臺idc核心層交換機和2臺hmi交換機，通過物理堆疊線在邏輯上進行整合，并將idc核心堆疊主交換機和hmi堆疊主交換機通過光纖尾纖相連，idc核心堆疊備交換機和hmi堆疊備交換機通過光纖尾纖相連，并配有vlan功能和設有鏈路聚合功能的光接口；同時所述集控中心瘦客戶端與hmi交換機分別連接，在鏈路上形成冗余。
    14、進一步地，以idc集群服務器為基礎的scada虛擬系統(tǒng)，包括：利用idc集群服務器虛擬出scada系統(tǒng)所需的10臺虛擬機，其中8臺用于安裝scada系統(tǒng)操作客戶端以及2臺用于安裝scada系統(tǒng)取數(shù)服務器，并通過集控中心瘦客戶端遠程訪問已虛擬化的scada系統(tǒng)，實現(xiàn)操作生產(chǎn)人員對高爐底層plc系統(tǒng)的控制；
    15、其中，對于scada系統(tǒng)的構成，每臺scada系統(tǒng)虛擬取數(shù)服務器和虛擬操作客戶端均相互獨立，取數(shù)服務器通過交換機和通訊網(wǎng)絡將高爐底層plc的數(shù)據(jù)進行讀取，然后運行操作客戶端將取數(shù)服務器所讀取的數(shù)據(jù)通過畫面進行呈現(xiàn)，實現(xiàn)畫面操作。
    16、進一步地，根據(jù)高爐熱風爐、本體、爐頂打水、礦槽/上料、水沖渣、礦槽除塵、布袋除塵、出鐵場除塵、trt以及水處理等plc系統(tǒng)制作高爐scada系統(tǒng)工程，2臺虛擬化scada取數(shù)服務器用于該工程對現(xiàn)場plc取數(shù)，而8臺操作scada客戶端用于該工程實現(xiàn)高爐現(xiàn)場各個區(qū)域的遠程控制。
    17、若集控中心操作人員操作的10臺虛擬機中任意一臺虛擬機運行異常，idc集群服務器會迅速進行判斷，在另一臺運行物理機上重新加載和運行該虛擬機的數(shù)據(jù)，從而確保正常生產(chǎn)。
    18、進一步地，根據(jù)高爐系統(tǒng)工藝操作，用于遠程連接已虛擬化scada系統(tǒng)的瘦客戶端也分為8個站點，分別用于高爐上料工藝操作站、高爐熱風爐工藝操作站、高爐本體工藝操作站、高爐出鐵場除塵工藝操作站、高爐水沖渣工藝操作站、高爐水處理工藝操作站、高爐環(huán)境除塵工藝操作站以及工長獨立操作站等。
    19、與原有的技術相比較，若使用本專利技術所提出的設計，可達以下效果：
    20、（1）傳統(tǒng)高爐集控中心scada系統(tǒng)的底層plc網(wǎng)絡拓撲通常采用環(huán)網(wǎng)拓撲，然而這種方式故障后維護難度很高，很難在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題。而雙星型的拓撲結構便于問題發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生故障，只需要在每個plc所對應的接入交換機進行排查，就可以迅速找到問題的根源，而在整體上不影響高爐集控中心scada系統(tǒng)的全部操作。
    21、（2）在環(huán)網(wǎng)拓撲結構中，一旦某個節(jié)點故障，極容易引起整個網(wǎng)絡的震蕩，從而影響整個高爐集控中心的scada系統(tǒng)操作。而以雙星型拓撲結構為基礎的高爐集控中心scada系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡如果在某個節(jié)點發(fā)生損毀，不會對整個網(wǎng)絡產(chǎn)生影響，從而在整體上不影響高爐集控中心scada系統(tǒng)的正常運行。而且整個通訊網(wǎng)絡中任意一臺交換本文檔來自技高網(wǎng)...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種應用于高爐集控中心的SCADA系統(tǒng)，其特征在于：包括：高爐底層PLC系統(tǒng)，高爐現(xiàn)場接入層交換機、高爐現(xiàn)場匯聚層交換機、集控中心IDC集群服務器、集控中心HMI交換機、集控中心瘦客戶端，其中，
    2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)采用鏈路聚合，指多個物理端口匯聚后在邏輯上進行整合，以實現(xiàn)交換機多個端口之間負載的分擔和傳輸鏈路的冗余；該系統(tǒng)采用交換機堆疊，指通過堆疊線使得兩臺交換機一起工作，在邏輯上進行整合，主堆疊交換機和備堆疊交換機能夠互相成為冗余備份。
    3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：整個系統(tǒng)由兩部分構成，分別為以雙星型拓撲結構為基礎的SCADA通信網(wǎng)絡，和以IDC集群服務器為基礎的SCADA虛擬系統(tǒng)；
    4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：集控中心的2臺IDC核心層交換機和2臺HMI交換機通過物理堆疊線在邏輯上進行整合，并將IDC核心堆疊主交換機和HMI堆疊主交換機通過光纖尾纖相連，IDC核心堆疊備交換機和HMI堆疊備交換機通過光纖尾纖相連，并配有VLAN功能和設有鏈路聚合功能的光接口；同時所述集控中心瘦客戶端與HMI交換機分別連接，在鏈路上形成冗余。
    5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：以IDC集群服務器為基礎的SCADA虛擬系統(tǒng)包括：利用IDC集群服務器虛擬出SCADA系統(tǒng)所需的10臺虛擬機，其中8臺用于安裝SCADA系統(tǒng)操作客戶端以及2臺用于安裝SCADA系統(tǒng)取數(shù)服務器，并通過集控中心瘦客戶端遠程訪問已虛擬化的SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)操作生產(chǎn)人員對高爐底層PLC系統(tǒng)的控制；
    6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)高爐熱風爐、本體、爐頂打水、礦槽/上料、水沖渣、礦槽除塵、布袋除塵、出鐵場除塵、TRT以及水處理，PLC系統(tǒng)制作高爐SCADA系統(tǒng)工程，2臺虛擬化SCADA系統(tǒng)取數(shù)服務器用于該工程對現(xiàn)場PLC取數(shù)，而8臺虛擬化SCADA系統(tǒng)操作客戶端用于該工程實現(xiàn)高爐現(xiàn)場各個區(qū)域的遠程控制；若集控中心操作人員操作的10臺虛擬機中任意一臺虛擬機運行異常，IDC集群服務器會迅速進行判斷，在另一臺運行物理機上重新加載和運行該虛擬機的數(shù)據(jù)，從而確保正常生產(chǎn)。
    7.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)高爐系統(tǒng)工藝操作，用于遠程連接已虛擬化SCADA系統(tǒng)的集控中心瘦客戶端也分為8個站點，分別用于高爐上料工藝操作站、高爐熱風爐工藝操作站、高爐本體工藝操作站、高爐出鐵場除塵工藝操作站、高爐水沖渣工藝操作站、高爐水處理工藝操作站、高爐環(huán)境除塵工藝操作站以及工長獨立操作站。
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種應用于高爐集控中心的scada系統(tǒng)，其特征在于：包括：高爐底層plc系統(tǒng)，高爐現(xiàn)場接入層交換機、高爐現(xiàn)場匯聚層交換機、集控中心idc集群服務器、集控中心hmi交換機、集控中心瘦客戶端，其中，
    2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)采用鏈路聚合，指多個物理端口匯聚后在邏輯上進行整合，以實現(xiàn)交換機多個端口之間負載的分擔和傳輸鏈路的冗余；該系統(tǒng)采用交換機堆疊，指通過堆疊線使得兩臺交換機一起工作，在邏輯上進行整合，主堆疊交換機和備堆疊交換機能夠互相成為冗余備份。
    3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：整個系統(tǒng)由兩部分構成，分別為以雙星型拓撲結構為基礎的scada通信網(wǎng)絡，和以idc集群服務器為基礎的scada虛擬系統(tǒng)；
    4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：集控中心的2臺idc核心層交換機和2臺hmi交換機通過物理堆疊線在邏輯上進行整合，并將idc核心堆疊主交換機和hmi堆疊主交換機通過光纖尾纖相連，idc核心堆疊備交換機和hmi堆疊備交換機通過光纖尾纖相連，并配有vlan功能和設有鏈路聚合功能的光接口；同時所述集控中心瘦客戶端與hmi交換機分別連接，在鏈路上形成冗余。
    5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：以idc集群...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發(fā)人員：凌峰，錢揚寅，湯向東，周廣強，顧建清，黃成，常斌，姚岳虎，
    
        申請(專利權)人：江陰興澄特種鋼鐵有限公司，
    
        類型：發(fā)明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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