力控通信網關pFieldComm實時技術的工業通信協議轉換解決方案

概述
　　
　　目前在企業信息化、樓宇BAS、工控項目中監控設備種類繁多，系統聯網中通信協議的多樣化問題，越來越突出，已嚴重影響到自動化系統的性能、工期、成本和系統穩定，解決自動化系統通信協議的轉換及通信標準化的問題意義重大。
　　
　　北京三維力控科技有限公司最新推出的pFieldComm網關服務器可以解決目前過程自動化、電力自動化、樓宇IBMS、企業信息化中由于各軟件系統、設備通信協議不一致，造成系統通信連接和數據交換成本加大的困難。
　　
　　力控pFieldComm網關服務器的核心軟件是一個脫離于具體硬件設備的接口通信服務平臺，依據其開放的實時數據庫，可以簡化系統中異種協議的轉換和系統聯網過程，異種協議容易接入并可轉換為標準協議（如OPC方式）并與其它系統聯網。
　　
　　力控pFieldComm網關服務器運行軟件可運行于桌面操作系統或嵌入式操作系統中，適用于電力自動化系統及工業自動化系統。可廣泛應用于發電、變電、化工、石油、樓宇、水利、冶金、機械、交通、環保等領域的企業信息化項目中。

　系統結構

主要功能：
　　◆ 實時數據采集和處理，不但可以實現串口、以太網、現場總線物理層的通信協議轉換、同時在數據鏈路協議層的通信協議也可以相互轉換；
　　◆ 具備將非標準通信協議轉化為標準通信協議的功能，具有開放性的OPC接口；
　　◆ 支持GPRS、CDMA、數傳電臺、電話撥號、衛星等遠程通信方式。
　　
　　應用方式：
　　◆ 網絡通信數據網關：支持SNMP協議的代理與服務，方便聯網；
　　◆ 實時數據接口站：鋼鐵、石化計量現場數據管理采集站；
　　◆ 樓宇IBMS系統設備集成網關：實現樓宇不同廠家設備與子系統連接；
　　◆ 電力數據通信網關：作為電力通信前置機實現規約轉換；
　　◆ 發電SIS數據接口站：與PI等SIS實時數據庫具備雙向的數據接口；
　　◆ 可以充當實時數據庫PI、Infoplus、PHD、 iHistorian、InSQL等系統的數據采集站；
　　
　　軟件結構
　　
　　pFieldComm系統是一個能夠進行自動數據采集和自動數據轉發的軟件，pFieldComm的數據采集是按照使用人員事先組態或者設定好的通信協議進行數據采集，要采集的數據設備的物理地址、通道地址或者參數名稱也是能夠由使用人員自主設定。
　　
　　pFieldComm的數據轉發，則是將pFieldComm當作一臺數據服務器，接受來自數據采集主機的數據采集指令，pFieldComm的數據轉發協議類型、站物理地址、轉發數據通道地址或者參數名稱由使用人員自主設定，所有數據采集、轉發均支持數據的讀、寫雙向訪問,根據安全需要可以設置成只讀方式，保證系統數據的安全。
　　
　　軟件組成
　　
　　軟件由開發系統、運行系統、協議開發工具包（SDK）等構成。開發維護軟件運行在PC上，通過PC可以對通信網關的運行軟件進行上傳、下載、遠程啟動、報文監測等功能。運行軟件運行在網關設備內，出廠時由廠家工程人員自動配置好。
　　
　　數據處理
　　
　　pFieldComm系統適用于不斷更新且快速變化的數據及事件處理，能夠以各種方式對數據庫進行各種操作，包括：數據運算處理、歷史數據存儲、統計處理、報警處理、服務請求等。
　　
　　pFieldComm系統利用實時技術為實時數據庫提供時間驅動調度和資源分配算法，針對不同的應用需求和特點，采用L樹索引技術、專用的內存分配和管理方法、數據字典和結構化的設計，并采用了多線程和并行處理方式等技術。
　　
　　通信協議轉換部分
　　
　　特點：
　　◆ 支持串口、以太網、現場總線、電話撥號、電臺、GSM/GPRS/CDMA等多種通信方式；
　　◆ 提供端到端的“協議轉發”方案，靈活可擴展通信口多達32個；
　　◆ 支持故障容錯，集高可靠性、可擴展性、靈活性于一體；
　　◆ 支持 多 轉 多 的協議轉換模式，方便不同系統共享相同數據；
　　◆ 高效穩定的軟件內核，高速數據交換通道；
　　◆ 支持OPC、DDE、ODBC方式數據轉換；
　　◆ 對于不便公開的保密協議，用戶可利用驅動開發包自行開發采集設備的驅動程序；
　　
　　輸入方式：
　　◆ 物理層支持RS-232/485、以太網、現場總線，通信軟件支持各種通信協議；
　　◆ 電力協議：MODBUS、IEC60870-5-102/103/104、DNP、IEC61850、JBUS等；
　　◆ 樓宇總線：LonWorks、BACNET、Batibus、SNMP等；
　　輸出方式：
　　◆ 物理層支持RS-232/485、以太網，通信軟件支持各種通信協議；
　　◆ 支持Modbus、Batibus、IEC60870-5-101/102/103/104、CDT、JBUS、IEC61850、SNMP等協議的數據轉發；
　　典型應用設備：
　　◆ 支持國際、國內1000多種主流測控設備；
　　◆ 過程控制：PLC、DCS、變頻器、測控模塊、智能儀表、電子衡器等；
　　◆ 電力自動化：繼電保護裝置、直流屏、小電流選線裝置、VQC自動裝置等；
　　◆ 智能樓宇及機房監控：UPS、樓控設備、門禁系統、安防系統、消防系統等；
　　◆ 油品儲運及加油站：雷達、伺服、光導、鋼帶等各種液位儀、發油系統、可燃氣體報警器等多種設備；
　　
　　
　　硬件及網絡接口：
　　
　　pFieldComm通信管理機可以采用通用的硬件平臺，如研華公司的UNO、力控專用通信裝置、通用工業控制機等，硬件平臺裝載pFieldComm通信協議轉換軟件系統后可完成多通信協議的聯接、轉換和通信數據采集、管理與網絡數據共享等強大功能；
　　
　　設備特點：
　　◆ 苛刻工業現場考驗，防震、抗震；
　　◆ 工業電源、無風扇，低功耗設計；
　　◆ 豐富的網絡通信接口。
　　
　　設備指標：
　　◆ 電源：采用工業標準24VDC電源；
　　◆ 通信接口：具備RS232/485、以太網接口；
　　◆ 處理器：低功耗、無風扇處理；
　　◆ 存儲器：工業級電子盤；
　　◆ 安裝方式：DIN 導軌安裝、面板安裝、壁掛式安裝；
　　◆ 擴展接口：良好的擴展接口，串口和以太網接口便于擴展。
　　
　　典型行業方案
　　
　　1．電力前置機應用方案：
　　
　　如下圖：實現了電力101與104協議的轉換，同時集成了電力行業的CAN與LON總線接口。

2．電廠SIS：

力控和目前電廠SIS常用的數據庫具備豐富的雙向接口，如和OSI的PI系統具備雙向數據交換功能，可以充當嵌入式的SIS數據采集站，集成在SIS里，方便電廠的DAS和SIS應用。
　　
　　典型案例：
　　
　　1．樓宇IBMS應用
　　
　　樓宇IBMS、BAS通信聯網的集成平臺；
　　
　　樓宇BAS集成時常用的總線有LonWorks、BACnet、BatiBUS、Modbus等，由于軟硬件互連的需求，需要在以上總線及協議中互相轉換或者統一成OPC（OLE for Process Control ）標準。OPC是工業數據交換的標準，所有符合OPC標準的服務和客戶間都可以互相直接連接并交換數據，這樣就方便整個樓宇IBMS的集成與應用。
　　
2．機房環境動力監控系統SNMP解決方案
　　
　　由于越來越多的UPS、電池、發電機等設備開始支持SNMP協議，要求這些設備可以直接“上網”被網管軟件監控，因此，很多重要的機房環境動力監控系統都明確要求設備必須具有SNMP服務功能，以確保當電源發生不正常狀態時，網絡管理員可根據傳來的信息得知事件發生，并進行處理。
　　
　　pFieldComm網關服務器支持SNMP代理的方式，可以使將UPS、電池、發電機等非標準協議的設備構成的機房環境動力監控系統接入到整個網管信息系統。

環保
　　
　　污染源的在線監測
　　
　　力控pFieldComm具備強大的數學運算功能，支持國家環境質量、污染源在線監測的數據傳輸規約，可以方便的進行環保數據計算及環保數據整合，方便環保系統數據上傳及聯網，組態工具方便系統開發和維護。
　　
CEMS環保行業無人職守解決方案
　　
　　CEMS煙氣連續監測系統是指對煙氣進行脫硫除塵后，實現對煙氣的排放濃度和煙氣總量的連續監測。
　　
　　CEMS煙氣連續監測系統一般是由顆粒物、氣態污染物、煙氣參數監測子系統組成，所有系統的數據需要經過運算與處理，然后進行遠程傳送，力控pFieldComm支持以上系統的數據采集與分析，是CEMS煙氣系統的有力工具。

典型應用介紹：
　　
　　力控pFieldComm系統應用于國電集團

力控pFieldComm在該項目的應用解決了中國國電集團發電公司的相關發電機組、110kV出線、35 kV出線、廠用變等相關實時數據和電量數據接入發電廠數據集中子系統，并且通過專用光纖通信通道實時傳送到北京的發電公司生產營銷中心計算機系統。
　　
　　中國國電集團發電公司生產營銷實時監管系統包括主站子系統、通信子系統和各發電廠數據集中子系統，發電公司下屬的各發電廠（火力、水力發電廠）遍布全國，各電廠的現有自動化系統新舊交替，各廠家的自動化設備和系統、RTU設備型號不一，通信協議和通信接口種類繁多。
　　
　　力控pFieldComm自動化通信協議轉換系統以其強大的協議轉換能力、靈活的數據組態配置工具運行于工業級通信協議轉換設備中，很好地解決了現場各廠家電力自動化設備和系統數據接入的問題。

石化、冶金、化工計量數據整合：
　　
　　在石化、發電廠企業MES、SIS、ERP及實時數據庫建設過程中，存在著大量的不同廠家和不同通信方式的過程設備。過程設備與實時數據庫服務器之間的實時數據通信，無論從數據質量上還是數據的完整性上都存在著很多問題。集中表現在：
　　能源（配電室、變電所）、計量（水、電、氣等）數據沒有完整地進入實時數據庫，實時數據采集留有很多空白點。
　　實時數據庫對于物理上比較分散的數據源沒有采集辦法，造成MES、ERP等管理軟件有些功能靠手工錄入數據工作，影響了軟件性能的發揮。
　　MES、SIS、ERP建設的實時數據采集接口兼容性、開放性不好，甚至提供的不是標準接口。當過程設備升級或管理軟件升級后，接口程序需要重新開發。
　　
　　使用pFieldComm以后，輕松接入各種標準接口及各種ERP、計量、質量檢測系統，對實時數據庫PI、Infoplus、PHD、 iHistorian、InSQL等具有良好的兼容性。
　　
　　下圖顯示的是在錦西石化應用中，完成了計量數據、電氣數據的信息整合。