工業智能網關在鋼廠余熱發電系統與SIS系統對接中的應用
北京旋思科技有限公司
鋼鐵工業是國民經濟的重要支柱產業，伴隨著國家經濟實力和技術實力的不斷發展，我國鋼鐵工業發展迅速，在規模、品種質量和綜合競爭力方面都有極大的進步，成就舉世矚目。然而伴隨著粗獷型經濟向著集約精細型經濟的不斷轉型，各個鋼廠對節能降耗，提高能源回收利用率的重視程度越來越高。
鋼鐵行業是耗能大戶，在鋼鐵生產過程中可產生大量余熱余能，如果直接將這些余熱余能排出不加利用，會造成較大的成本浪費，并且對環境有較大損壞。利用好這些余熱余能，使之轉換成電能，可提高企業自發電比例，或利用余熱余能替代電能。這些都是鋼鐵企業節能降耗，提高資源利用率的有效途徑。
需求分析
本次項目需要將一個大型鋼廠內的余熱監控系統與發電SIS系統對接，需要接入系統包括CCPP燃機系統、450噸燒結余熱鍋爐、660噸燒結余熱鍋爐、660噸燒結汽機系統、CDQ余熱鍋爐、CDQ汽機系統、TRT控制系統等總共13個子系統。項目要求對這13個子系統進行生產數據采集，并且接入SIS系統中的eDNA實時數據庫。
通過在現場對SIS系統現狀和問題的分析總結后，可知該項目的具體需求如下：
1）對鋼廠中的13個子系統的數據采集。
2）在保證13個子系統的數據采集的同時，又滿足13個子系統必須的網絡安全防護。
3）將采集到的數據寫入SIS系統的實時/歷史數據庫。
4）方便，安全的網絡化管理各臺數據采集設備。
項目設計原則
先進性—項目中所采用的技術及設備必須符合當代信息技術發展形勢，既有先進技術又發展成熟，并且是各個領域公認的領先產品，能夠最大限度的適應今后技術發展和業務發展變化的需求。
實用性—項目中設備的建設將以滿足企業應用系統的需求，同時考慮今后信息量的增加為基點，從設備的處理能力、擴容等多方面做到系統的實用性。
高可用性及高可靠性--系統的高可用性和高可靠性是企業信譽與成功的關鍵，所選設備必須能長期連續不間斷工作。
可擴展性--在迅速發展的信息領域，應用環境、系統的硬件或軟件都會不斷地加以更新，因此，系統需求在最大限度上滿足鋼廠發電系統不斷增長和變化的業務需求，在最大限度保護用戶原有投資的基礎上，具備靈活的擴展性。
安全性—系統應該在最大程度上保證信息安全，采取相應措施降低網絡攻擊對企業運營所帶來的隱患。
經濟性--充分保護用戶的現有硬件設備和技術人員的知識結構，在現有系統平滑升級的同時，進一步充分使用現有的服務器設備。
系統架構設計
系統架構說明：
1）采用旋思科技的Symlink工業智能網關來采集底層系統的數據， Symlink可實現數據采集和轉發功能，并且具備安全防護，遠程配置管理的能力。
2）Symlink工業智能網關中的軟件提供數據斷線緩存功能，完全可以滿足SIS系統的需要。
3）Symlink工業智能網關提供的各個網口相互隔離，可保證同時采集各個子系統的同時將各個子系統的網絡進行隔離。
4）Symlink工業智能網關對工業上主流使用的實時/歷史數據庫，如PI，eDNA，IH，InSQL等提供無縫對接軟件SDS，即通訊網關中采集的數據，可自動、完整、實時的推送到實時/歷史數據庫，SIS系統的實時/歷史數據庫無需再做建點等操作。
為了保證底層生產網絡的安全，在實時/歷史數據庫系統與生產網絡之間增加工業通信安全網關Symlink-GAP，該產品采用雙獨立主機的物理隔離機制，從鏈路層避免了網絡攻擊對底層現場設備及網絡的攻擊，將病毒及網絡黑客行為徹底隔離在外網，最大限度地保護生產系統的安全和可靠運行。考慮到地理位置的限制及就近原則，在同一機柜內的通訊網關處增加網絡安全設備，因此本系統中配備了2臺安全網關。
系統功能介紹
數據采集
項目要求需要將13個子系統的實時數據接入到eDNA，現場13個子系統的設備廠家不盡相同， Symlink工業智能網關根據各個子系統的不同現狀，均可開發對應的接口用以完成數據采集。Symlink允許對需要采集的數據項和采集周期進行設置，數據的采集和存儲應不丟失監控系統和現地其他自動采集系統采集數據的精度，保證采集數據完整性和獨立性。
具體數據采集方式如下：
1）周期性數據采集
系統對采集模型中涉及的業務數據項，按指定的周期從不同數據源循環進行采集，并將采集的結果存儲到數據庫。
2）非周期性數據采集
根據具體業務功能的需求，采用召喚方式對數據進行按需采集。
3）斷點續傳
當Symlink工業智能網關與實時數據庫之間的網絡出現故障或者實時數據庫的服務器或軟件出現異常時，Symlink工業智能網關將自動不斷采集到的數據保存到臨時存儲區，接口軟件可以以數據文件的形式在本地存儲空間上暫存至少24小時以上的數據，待通訊恢復正常后，將通訊故障期間的數據一起傳送到數據庫中。
系統接入
通過Symlink工業智能網關，系統可將所有采集上來的子系統數據接入到SIS系統中的eDNA數據庫。為了便于系統配置和后續維護，Symlink可作為OPCServer將數據統一以OPC的方式將數據寫入，實現系統接入的同時，不影響eDNA數據庫穩定可靠的運行。
安全防護
電廠監控系統的網絡安全是整個平臺建設中的關鍵，屬于安全防護一區的監控系統是電廠生產過程監控的核心，SIS系統設計歸類到國家電網二次系統防護的二區，按照系統防護要求的規定，SIS系統與電廠監控系統之間的網絡信息安全通過下列幾種手段來予以防護的：
1）為了保證監控系統控制系統絕對安全、可靠的運行，生產實時信息系統在數據采集方面采用被動工作模式，通過對軟件數據流向的設置，從數據發送、傳輸及數據流向等環節，防止任何數據或信息進入監控系統，阻斷來自生產實時信息系統非法數據的侵襲。
2）Symlink工業智能網關所采用的防護技術能夠主動對惡意病毒攻擊實時監控、識別、告警、阻擋，可從工業控制系統的通訊協議層對逐條協議進行精細化控制的技術層面，提供一種主動安全防御措施，并且結合防火墻的網絡安全訪問控制規則，幫助用戶應對來自網絡層和應用層的系統安全威脅。
比如當用戶要對Symlink裝置進行各種操作（如：修改工程、升級程序、查詢日志等）時，Symlink提供了嚴格的身份認證來管理連接權限。Symlink采用基于數字簽名技術的高安全性認證機制，保證了系統的機密性、完整性和不可否認性。
總結
鋼廠余熱回收發電，不但可以減少大量煙塵、CO2、SO2等氣體排放，創造巨大的環保效益，同時能夠降低鋼廠運營中的能耗，創造可觀的節能效益和經濟效益。Symlink工業智能網關的應用，通過加載不同的驅動程序將各個子系統接入到SIS系統中，免去了繁瑣的數據幀創建過程，從而解決自動化系統中不同通信標準的異構系統之間的互聯互通問題。
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