流程行业企业信息化建设技术白皮书.doc

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1、流程行业企业信息化建设技术白皮书新疆英科威尔电子技术有限公司2011年3月 流程行业企业信息化建设技术白皮书一、公司简介新疆英科威尔电子技术有限公司位于乌鲁木齐国家高新技术产业开发区，是国内专业从事工业RTU系统产品的研发、生产、销售及系统服务的高心技术企业。公司在从事企业信息化、工业自动化领域的软硬件产品开发和工程项目建设方面（RTU远程终端系统、数据采集及其远程监控等产品、技术服务）具有独特的技术实力，在各方协助下 获得了良好的业绩。 人员构成：公司90%的员工具有本科以上学历，工程技术人员占公司的70%，市场销售人员均具有较深的IT行业资历，主要技术骨干从事以数据采集及监控为核心的工程项

2、目建设近十年。公司产品及服务：1、 具有自主知识产权的基于公网环境的LP-2系列开放远程安全控制系统，集开放、安全、灵活、易用、高性价的特点；2、 工业协议转换器；3、 扩频跳频数传电台；4、 智能燃气表等相关产品；5、 提供全套的管控一体化整体解决方案。把无所不在的公网与控制系统完美地结合在一起，使用户充分分享到公网延伸到现场带来随心所欲的便捷和安全。此外公司还有丰富的DCS控制系统、SCADA系统项目经验。公司的最大优势是能够提供全套的管控一体化整体解决方案并且对最终客户以及合作伙伴进行全程服务。多年来，英科威尔始终秉承“科技成就梦想，信誉打造未来”的经营理念为广大客户提供可靠，安全，便捷

3、，高效的产品和服务。致力于打造工控行业专业研发、生产、销售和服务的团队，立志打造中国远程控制系统专业品牌。并以自主知识产权为核心力，不断汇集优秀专业技术人员，推出技术先进、具国际竞争力的产品，不断满足市场的需求。 主要资质文件列如下： 获得荣誉证书如下：二、产品介绍RTU是RemoteTerminalUnit(远程测控终端)的缩写，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。一个RTU可以有几个、几十个或上百个I/O点组成，可以放置在测量点附近的现场。RTU至少具备以下两种功能：数据采集及处理、数据传输(网络通信)，当然，RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能及各类专业的特殊算法和控制，RTU与其

4、他的配合还可以实施数据库、报表、历史、记录等等。RTU具有丰富的通信接口，支持多种通信方式，通信距离不受限制，在广域分布式测控系统中得到越来越多的应用。RTU的技术特性标准的编程语言，符合国际标准IEC61131-3的编程语言；工作环境温度：-4070，工作环境相对湿度5%95%；电磁抗干扰符合IEC61000-4标准；具备多种通信接口及标准通信协议，如MODBUSTCP/IP、MODBUSRTU、MODBUSASCII、DNP3等；具备实时多任务操作系统RTU应用领域RTU应用领域宽广，包括油气田、环保、热网、水文水利、长输管线、水处理、电力、交通、冶金、化工、农业等。随着RTU市场前景的看

5、好，国际上知名自动化公司近两年在RTU方面都有加速研发和并购贴牌等动向。但国内具备RTU特性产品的厂商非常少。1. LP-2Graph型RTU控制器LP-2Graph型RTU控制器是英科威尔公司拥有自主知识产权，适合于远距离通讯（遥信、遥测、遥控）的数据采集监控设备。其主要特点： 便捷开放 你可以很方便、在线地把LP-2Graph型RTU控制器融入现有的基于以太网的控制系统中。不必担心对网络中现有系统造成不良影响，从而“平稳”地对在用系统进行扩容。 安全周密 您可以放心地把控制器加入到广域网或互联网，从而把过程的监控延伸到几乎全球任何一个角落。而不必担心除您授权之外的人窥视、操作或“黑”您的应

6、用系统。 强劲的引擎 LP-2Graph型RTU控制器采用双CPU内核，为各种应用提供了诸如数学运算、逻辑处理、PID控制、输入输出、报警和复杂通信等任务的强劲动力。紧凑型的结构和友善的第三方设备支持为快速、即时构建应用系统提供了强有力的手段。 紧凑型结构 LP-2Graph型RTU控制器被设计成带有一定数量的输入输出的紧凑结构，可适合-4070较宽的室外温度工作环境中。在小规模应用场合使用控制器就可满足应用需求，当控制器自带的输入输出通道不够用时，可用EBx系列模块对输入输出进行扩展。 适应环境广技术指标：回路数主要功能(1)采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送； (2)采

7、集数据量并向远方发送，带有光电隔离； (3)直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送 ，可计算正反向电度； (4)采集脉冲电度量并向远方发送，带有光电隔离； (6)接收并执行遥控及返校； (7)程序自恢复； (8)设备自诊断(故障诊断到插件级)； (9)设备自调； (10)通道监视； (11)接收并执行遥调； (12)接收并执行校时命令(包括GPS对时功能 选配)； (13)与两个及两个以上的主站通讯； (14)采集事件顺序记录并向远方发送； (15)提供多个数字接口及多个模拟接口； (16)可对每个接口特性进行远方/当地设置； (17)提供若干种通信规约,每个接口

8、可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据； (18)接受远方命令,选择发送各类信息； (19)可转发多个子站远动信息； (20)当地显示功能，当地接口有隔离器； (21)支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯； (22)选配及多规约同时运行，如DL451-91 CDT规约，同进应支持POLLING规约和其他国际标准规约（如DNP3.0、SC1801、101规约）； (23)可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。 相关信息 RTU 产品目前与无线设备，工业TCP/IP产品结合使用，正在发挥越来越大的作用。 应用领域 LP-2系列产品可广泛应用于： 油田采油井、计量间（站）、联合站监控系统 水

9、、污水处理控制系统 城市水处理、水源监控管理系统 城市供热网监控系统 城市燃气管网实时监控系统 煤矿矿井安全检测管理系统 石油化工、炼油的无人值守系统 矿业加工、冶炼监控系统 电力智能电网 2. LP-2S型RTU控制器 LP-2S型RTU是一款适合室外直接安装的一体化控制器。规模和容量比LP-2Graph型控制器小。内置WEB服务器、内嵌DeviceView for IE组件、内置实时操作画面、支持远程在线组态、安全通信及管理等功能。 单CPU控制器，主板集成6通道隔离模拟量输入，8通道隔离开关量输入，8通道继电器输出。 1个RS232/RS485可配置隔离串行端口，1个RS232隔离串行端

10、口。 1个以太网接口，同时提供RJ45端口和SC光纤接口（二者只使用一个） WEB服务器、4个并发连接数、最多保存5福DeviceView操作画面。 过程参数、报警事件、电源供/断电等历史记录。 通信协议与LP-2Graph控制器相同。 防护等级：IP66工作环境温度：-4070 EBX系列扩展模块 EBx系列模块有两个冗余的总线接口，既可以作为LP-2Graph控制器的扩展模块使用，也可以用于第三方的系统中。 总线接口：两个独立的RS485端口 端口参数设置：组态软件连接COM2端口配置 通信协议：Modbus RTU 工作环境温度：-4070 选型： EBx-AI6 6通道420mA隔离输

11、入模块 EBx-AO4 4通道420mA隔离输入模块 EBx-DI8 8通道开关量输入模块 EBx-Rly 8路继电器模块 EBx-SCom 2路智能串口协议处理模块 促进RTU快速发展的几个方面通信技术的发展：光缆通讯已经遍及到各个控制站点(不论城市还是沙漠)；无线通讯网络的迅速发展可以延伸任何地方；无线传感器技术的发展(近距离)。互联网技术发展：互联网技术迅猛发展带动了RTU系统的应用及发展；视频技术将引入RTU中，实现远距离视频和数据检测。下一步物联网发展：物联网概念将进一步推动RTU的普及，拓宽应用空间数据库技术发展：数据库技术这几年发展很快，依靠网络组成的局域网、互联网及下一步物联网

12、其核心是靠数据库技术支撑。“十二五“规划中重点几个行业都和RTU应用有密切关联，充分理解行业需求，进一步开发适合这种需求将带来新的机遇和挑战环境监测RTU数据图像传输同步传输。煤层气RTU抽采控制动液面监测传输。市政燃气行业应用的发展趋势及驱动因素。在“十二五”计划中，市政建设管网也是其中重点投资领域之一，RTU将得到广泛应用。随着“数字油田”、“数字石化”、“数字管线”等新的石油行业信息化理念被普遍接受，网络化内嵌网页功能的RTU的应用将具备广阔的应用前景。3. 扩频跳频数传电台 扩频跳频数传电台是英克威尔开发的适合于中距离、低功耗、低成本、无线串行通信。其主要特点： 采用FHSS扩频跳频技

13、术 902928MHz ISM波段，免申请频段 发射功率250mW，符合无线电管制要求 提供6个跳频序列，每个序列32个频点 高抗干扰性 透明传输接口，取代串行通信电缆 支持点对点，点对多点通信 内置MAC和物理层协议，信道决不碰撞 技术指标 安装尺寸 主要应用 石油天然气生产、管线监控 冶金、炼油及化工自控系统 煤气配送、热网监控 供水、污水及废水处理监控系统 农业灌溉、泵站监控 三、工程项目工程项目的内容不充实，加入自动化方面的工程，电气系统运行参数监控等等1. RTU远程控制系统RTU远程控制系统，是新疆英科威尔专门针对石油、炼化、污水处理开发的远端测控装置，负责对现场信号、工业设备的检

14、测和控制。对于油田企业，单井的计量和控制需要接入现场的DCS系统，如果未接入DCS系统，则可以考虑建设RTU远程控制系统对单井进行数采集。通过RTU远程控制系统、，将单井远程信号经局域网络上传到油田主控室或生产调度中心管理服务器，在主控室或生产调度中心实现对单井的控制。2. 生产实时监控系统生产实时监控系统，主要实现将企业各个生产装置（DCS、PLC等）控制系统实时集中监控，并且制作报表以及对实时数据进行应用分析。包括数据采集接口、实时数据库服务器（PI、IP21等）、实时数据C/S应用和B/S发布以及制作报表等。生产实时监控系统实现底层生产过程实时信息的采集，通过信息集成形成优化控制、优化调

15、度和优化决策等的判断或指令。实现流程工业企业生产过程的安全、稳定、均衡、优质、高产、低耗的目标；同时，企业内部物流的控制与管理、生产过程成本的控制与管理等生产管理活动都在实时数据平台层完成，使生产过程数据和企业管理数据的在实时数据平台中融合与贯通。针对流程工业的特点，平台采用开放性的、柔性的、可扩展的、模块化的、面向对象和应用的基于知识管理的体系结构。3. 厂级监控系统目前国内火电厂数字化网络可以分为三级：生产过程控制级、生产运行管理级和经营决策级，厂级监控信息系统SIS完成火电厂生产运行管理网络建设，建立实时/历史数据库平台，自动采集并存储数据，分析数据、将数据转化为信息，做出实时反应以获得

16、最优化的结果，提供火电厂管控一体化方案。SIS应用功能包括：全厂生产过程监控系统、机组性能计算分析及运行优化系统、机组负荷优化分配系统、动态设备管理系统以及成本核算和报价系统。SIS系统属于企业生产过程自动化范畴。该系统是各种分散控制系统与企业管理应用系统（如ERP、EAM等）之间数据桥梁，为管理提供多层次的实时数据支持。SIS系统以分散控制系统为基础，以经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有效的专业计算方法，实现整个电厂范围内信息共享和全厂生产过程的实时信息监控，提高了机组运行的可靠性。为企业管理层的决策提供真实、可靠的实时运行数据，为市场运作下的企业提供科学、准确的经济性

17、指标。从管理角度来看，它为控制企业成本、提高生产力提供重要而真实的运行数据。同时，通过数据的分析和比较，能够提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。系统实现了全厂范围内的管控一体化，为实现全厂整体效益的提高、信息技术的提升和稳定、经济运行的根本目的打下坚实基础。SIS系统完成生产过程的监控和管理，故障诊断和分析，性能计算和分析、生产调度、生产优化等业务过程，是集电厂各专业（如：炉、机、热控等）综合优势，经过长期科研开发、成果储备和丰富的现场实践经验积累而成的。SIS系统结构 SIS应用子系统是针对具体应用对象和领域在实时数据库基础上建立的专业技术系统，是建立SIS的最终目

18、标，也是SIS应用成效的重要体现。应用子系统包括：l 全厂生产过程实时数据采集与处理 l 厂级实时信息监控与管理系统 l 厂级性能计算和过程优化分析系统 l 在线性能监视系统 l 运行指导和预测、预防维护系统 l 负荷管理与经济分配系统 l 主机和主要辅机故障诊断系统 l 主要特点 l 本系统实时数据点容量在20000点以上，最多可扩充至200000点以上； l 全部历史数据可保证连续保存3年以上； l 数据库存储更新周期=1s，并可自定义； l 数据库数据恢复时间段=0.1ms； l 数据采集率达到100%； l 全厂和机组在线性能计算和耗差分析数据刷新时间10000小时； l 系统最大画面

19、数：无限制； l 单画面动态点数：无限制； l 客户端画面刷新周期：2s； l WEB画面刷新周期：5s； l 实时平台支持各功能模块在不同的服务器上分布运行，使各服务器的负载均衡， l 使用不同的网卡分别连接控制系统与SIS系统，保证网络隔离 l 控制系统的所有数据只能使用单向传输的方式 l 采用标准接口方式，使得运行在平台上的模块之间的依赖性较小，模块可以实现分阶段开发和运行。4. 生产指挥调度系统生产指挥调度系统是新疆英克威尔针对流程行业专门定制的生产指挥调度系统软件。利用信息化降低企业不必要的成本消耗，降低劳动强度，提高劳动效率。系统特点精准的数据采集系统：发布现场网络浏览的数据，趋势

20、图显示现场的主要数据，每个装置具有相应的数据查询功能，以便决策者掌握现场生产数据；网上报表系统：任意构建独具特色的区域统计网络，报表指标体系调整及报表下发便捷，统计信息资源的高度集中，便于分析决策，便于随时开展各种统计应用；灵活配置的企业信息管理系统：在企业内部改善商流、物流、资金流、信息流的通畅程度，使得企业的运行数据更加科学化、合理化、制度化、规范化，使企业的管理水平跨上新台阶，为企业持续、健康、稳定的发展打下基础。5. 管控一体化系统管控一体化系统是处于ERP与现场控制层的中间层。管控一体化系统采用计算机、网络、数据库、自动控制和接口通信等诸多先进技术，以生产过程控制系统为基础，通过对企

21、业生产管理、过程控制等信息的处理、分析、优化、整合、存储、发布，运用现代化企业生产管理模式建立覆盖企业生产管理与基础自动化的综合系统。将企业生产全过程的实时数据和生产管理信息有机集成并优化，实现企业信息共享和有效利用，实现企业生产经营过程的整体优化。管控一体化系统是一个数字化“大”系统，它不仅包含了企业底层生产过程控制、产品质量控制、设备运行状态监控、能源检测与监控等大量工业现场信息，而且覆盖了企业内部生产管理全过程，通过流程整体优化、信息集成和功能集成，实现对企业生产资源的计划、调度和控制，增加产品产量，提高产品质量，降低生产消耗和生产经营成本，提高整个企业的运营效率和市场竞争能力。相对离散

22、型企业而言，流程型企业的管、控信息化一直面对着艰难的集成化难题，再加上不同流程型企业控制对象和生产工艺的特殊性，同一管控信息系统很难在不同行业中应用推广。随着信息化的不断推进，甚至不少流程型企业越来越面临着“信息孤岛、数据成灾、知识缺乏”的尴尬境地。新疆英科威尔在十余年在流程型企业信息化工程实践经验基础上，采用模块化、安全隔离技术和基本系统层级化构建模式，突破了传统控制系统和管理系统的层次概念，通过管控一体化系统MCI来统一数据管理、统一通信、统一平台，有机地整合、优化各种独立、分离的产品与技术，发挥其产品、技术体系的最大功能，彻底解决了流程型企业信息化过程中存在的同一企业内“管理系统”与“控

23、制系统”的脱节问题、以及同一管控信息系统在不同流程型企业中的应用推广问题，为电力、冶金、水泥、石油、化工等流程型企业提供管控一体化的完整解决方案。四、典型案例 有必要改成行业解决方案，针对各个行业情况，结合RTU产品做方案，典型案例没有必要面面俱到1. 塔里木油田哈德作业区计量间RTU系统 哈得作业区哈一联RTU系统于2005年11月投运，选用新疆英科威尔电子技术有限公司的LP-2型RTU。系统以哈一联机柜室的两台主RTU为中心，通过光缆连接1#、2#、3#计量间RTU系统，通过RS485通信总线连接站内的加热炉系统、除油系统、过滤系统、清水系统、发电机的撬装控制器和站内的质量流量计。两台主R

24、TU采集计量间、站内所属系统和流量数据，并通过RS232通信接口与DCS连接。由DCS采集整个RTU系统的数据，在DCS上进行相关处理。产品安装并组态调试后，可在作业区、哈一联合站的网络系统中利用普通计算机通过浏览器调用RTU内部的操作画面，对计量间所属工艺过程进行实时监控。RTU远程组态控制画面2. 沈阳*自来水公司水处理控制系统 沈阳*自来水公司水处理控制系统采用新疆英科维尔LP-2远程控制系统，LP-2控制系统是基于现场总线技术、开放网络的集控制和管理操作为一体的综合控制系统。硬件系统包括现场控制站PCS，操作站OPS和工程师站ECS。系统通信网络有三级：100M控制以太网、现场控制站内

25、EbxBus高速IO网和扩展的现场通信网络。系统的特点如下:l 高可靠性和稳定性能。可适应恶劣环境。l 为核心单元LP-2控制器具有双CPU结构，确保系统可靠性和高性能。l 为核心单元-LP-2控制器采用现场、电源、系统间的隔离措施，提高了系统的稳定性。电源部分采用了两路独立输入回路，并具有浪涌保护能力。l 开放的通信协议确保同第三方控制系统有效集成。l 灵活的扩充能力方便系统在线扩充和进行在线组态，而不需要中断现有系统的运行。l 系统可同时支持以太网下的Modbus TCP、InterCole通信协议，串行端口可支持Modbus RTU、Modbus ASCI、HostLink、CS31、G

26、T3X等众多分布式通信协议。l 集中的、友好的人机操作管理界面确保有效管理和操作。l 支持三维流程图、动画、趋势图、组画面等功能，先进的安全管理、报警管理和历史数据系统确保生产的安全有效操作管理。l 控制器硬件自诊断功能。系统网络结构如下图所示：3. 公司IC卡工作目标和公司生产调度信息系统本系统建设目标是基于现代工业控制技术、网络通信技术、计算机技术、智能存储卡技术、GPS定位技术、视频技术等先进技术，通过对生产过程中所发生的物流、资金流、人流信息的采集、监控、存储,对采集的数据进行分析、挖掘，完成对生产过程的监控、管理、优化，以保证生产运营过程的有序、可控，根据实际需要对生产业务流程进行优

27、化、重组，对销售政策及时调整以提高生产能力、提高市场竞争能力,建立高效、可控、安全、数字化的生产销售管理模型。从公司目前的业务来看主体业务为天然气的生产（各母站对天然气的生产、计量、充装）、供应（运输分公司、调度室）、销售（各子站/售气机(包括合建站）、工业用气、民用气），生产运行部、安全部、维抢中心、技术设备部、物资供应站、综合办公室，市场部、基建工程部等围绕生产基层单位、以保证正常生产运行为中心，展开生产综合管理、安全管理、设备维护、备品备件管理、物资采购、日常办公用品采购、基础建设、市场开拓、客户关系管理等多方面服务及管理工作。根据生产中的信息相关性我们将公司信息化主体业务分为三个部分：

28、一是运营部分，主要负责天然气的生产、供应和销售；二是设备维护部分，主要维护目前的各个门站、母站、加气站的设备维护；三是以生产数据的采集为基础、围绕这两个系统服务或派生出来的模块有：系统管理、物资管理、客户管理系统和财务管理系统，最终可以考虑使用办公自动化软件将其有机地联系起来。生产数据采集系统采集与天然气生产、供应、销售过程中相关的数据，包括：l 母站、门站的管道气量数据采集；l 送气车辆进出母（子）站数据；l 充（卸）气柱的压力、温度等数据；罐车上下充（卸）气柱的压力、温度等数据。l IC卡消费数据（充值消费、加气消费、优惠兑换消费）及加气机销售数据、交接班底数等。l 站点压缩机的电流、电压

29、值；水、电、气、暖、能耗等数据。l 加气机、配电室、工艺管道关键工艺数据。l 采集送气车辆的当前位置和当前工作状态。生产数据采集系统是本系统构建的数据基础，需要根据实际需要具体确定。系统的结构图如下：加气机机路由器IE浏览器IC卡机加气机机.加气机机IC卡机加气前端控制器IC卡机过程仪表过程控制系统(撬装控制器、PLC).站控服务器.站控计算机互联网ModbusTCP Client /ServerRTU控制器IC卡管理系统路由器IC卡系统接口通信Server过程仪表路由器生产调度监控站(通用监控软件)加气机机IC卡机监听/协议转换器4. 城市集中供热系统城市热网供热主要有汽水交换和水水交换两种

30、方式，供热调度部门需对分散在各地的换热站进行遥测、遥控、遥信、遥调。针对集中供热存在热惯性大、滞后大、水力耦合强、系统扰动因素多等情况，我公司采用LP-2Graph远程安全控制器组建集中供热系统，最大限度降低能耗，实现自动控制和远程监控。 现场RTU控制器采集换热系统管网的温度、压力和室外温度通过PID算法实现现场自动控制，实现无人值守。 现场RTU控制器采集主管网热能表数据通过变频器控制泵运行实现节能降耗目标。 通过IE浏览器在互联网任何地方实现移动设施远程实时监控。 通过上位DCS组态软件，实现调度监控中心实时监控，历史趋势查询、报表打印等功能，协调整个系统安全、稳定、经济、高效和长期运行

31、。 使用编程电脑通过互联网实现远程在线组态、系统维护操作。集中供热系统网络结构换热站控制流程图控制系统特点 热网监控系统解决了热网运行失调现象，实现了热网平衡运行，大大提高了供热效果。 起到了节能降耗的作用，热力站根据室外温度的变化，自动调节供水温度，从而最大程度的节约了能耗，并且提高供热的服务质量。热网监控中心的数据同现场数据保持同步，这是以往热网运行中投入多大的人力及物力都不可能实现的。实现24小时在线运行，杜绝了用户偷热，现场计量出现故障可以在最短的时间内发现，并将故障时间记录备案。避免计量方面的损失。通过对系统管网压力的实时分析，及时发现管网内异常泄漏等生产故障，并及时报警提示维修。 各换热站控制器提供直接的互联网安全通信功能，用户在互联网的几乎任何地方都可以使用普通计算机的IE浏览器作为专业监控平台。实施对现场换热站的远程监控和操作，而无需专用的软件。控制器具有的信息化数据接口为构建信息化网络平台，使更高一级的节能调度成为可能。网络视频服务可使操作者随时查看现场的情况，犹如身临其境。- 24 -