基于RTU数据采集的能源管理系统

    做为一个特大型钢铁企业，风、水、电、气、汽等各种能源介质系统庞大，流程复杂，交叠纵横。如何做好能源平衡调度，关系到高效稳定生产和精细化生产。能源管理系统是集过程监控、能源管理、能源调度为一体、以计算机网络技术为基础的监控一体化系统。在特大型钢铁企业，由于历史原因，自动化控制系统种类繁多，有国际国内知名的PLC和DCS，也有国内小众的PLC和DCS，真可谓林林总总，协议多样化，地理分散，软件标准不统一。基于这个现状，我们采用RTU来解决上述问题，实现不同生产商、不同类型PLC/DCS的数据采集，统一传输到能源管理系统平台中，供调度人员集中管控生产指挥。

　　RTU英文全称RemoteTerminalUnit，中文意思为远程终端控制单元。RTU，是SCADA系统的基本组成单元。RTU是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。它采用高性能的嵌入式计算平台，服务内核软件可运行于桌面操作系统或嵌入式操作系统中，是一个脱离于具体硬件设备接口的通讯服务平台，该系统拥有高性能的实时数据库系统，具有多种通讯采集和转发规约库。可以实现采集多个不同子系统的数据，进行数据集中汇总、分类和预处理，可以简化系统中异种协议的转换和系统联网过程，异种协议容易接入并可转换为标准协议（如OPC方式）与其它系统联网。

　　以下结合具体实例，详细阐述RTU在数据采集中的应用实践。

　　一．RTU简述

　　1. 装置前面板

　　2. 装置后面板

　　3 出厂缺省设置

　　网关出厂的用户名、密码及串口设置、网卡的IP 如下：

　　用户名/密码 admin/1234

　　COM1-COM8  默认RS485

　　LAN1-LAN8 192.168.0.101

　　192.168.1.101

　　192.168.2.101

　　192.168.3.101

　　192.168.4.101

　　192.168.5.101

　　192.168.6.101

　　192.168.7.101

　　4. 现场实物图片

　　二、RTU应用说明

　　1、pFieldComm管理软件的安装与使用

　　(1). pFieldComm软件安装 ：按照默认设置安装即可。

　　(2). pFieldComm软件使用：安装完成后会显示如下程序。选择配置管理工具，打开管理工具配置界面 ，软件界面如下图所示：

　　(3). 软件功能介绍

　　工具栏

　　2.参数修改

　　在现场网关的采集网卡一般需要修改为现场的网络，修改参数时首先需要连接到网关上

　　(1).  根据网关的缺省设置确定本机的ip地址(以8口为例，网卡默认IP地址为192.168.7.101，修改本机IP为192.168.7.xxx)

　　(2).  点击连接，如下图所示配置本机所连网卡的ip地址，填写用户名（admin）密码（1234），连接。

　　连接成功时工具栏的各图标被激活如下图所示：

　　点击网络参数按钮，出现如下对话框

　　可以修改对应网卡的IP地址及相关信息，修改完成后重启网关生效。注意不要与现场的网络IP冲突。

　　3. 工程的建立与配置

　　下面以西门子S7-300PLC为例介绍工程的建立与配置 。

　　选择新建工程，确定工程的名称及路径等。

　　工程创建后显示如上图所示。

　　工程主要包括数据采集与数据转发两部分：

　　(1). 采集端的配置

　　通道的建立与设置

　　选中采集，右键-新建通道，显示如右图所示界面 。

　　在通道处我们需要配置通道名称、描述及选择通道协议（此处以西门子plc为例）。

　　选择完通道协议后需要配置与网关相连的PLC的IP地址及相应的端口号（西门子plc默认端口号为102） 。

　　(2).其他通道协议默认端口号

　　AB PLC5000默认端口号为44818

　　MODBUS TCP默认端口号为502

　　OPC TUNNELLER默认端口号为2500

　　(3).通道协议选择

　　AB PLC5000使用AB PLC Ethernet

　　AB SLC500使用AB以太网PLC

　　（注意对于数据点都使用AB以太网PLC ）

　　WINCC 、横河及各种采集机使用OPC TUNNELLER MUSTER

　　Modcan PLC、浙大中控使用MODBUS MASTER

　　西门子plc选择西门子PLC200、300、400

　　(4).命名规则：

　　通道命名：使用物理网口来命名，如实际使用1口，则命名为LAN1。

　　设备命名：使用IP分配表中设备的名字，如EMS04-02.PLC(新中板加热炉主控室采集机) 则命名为EMS04-02.PLC。

　　测点命名：使用网口来命名，如实际使用1口，则测点名称从40001开始依次往下，                  实际使用2口则测点名称从41001开始依次往下，实际使用3口则测点名称从43001开始依次往下，其它依次类推 。

　　(5).设备的建立与设置

　　选中刚才创建的通道，右键-新建设备，显示如下图所示界面 。

　　在设备处我们需要配置设备名称、描述及选择设备参数（需要根据现场实际参数选择，如果现场数据为32位还需要注意数据的分布格式与现场一致，此处以西门子300plc为例） 。

　　完成设备的配置后确定显示下图所示界面 。

　　在设备内将添加需要采集的数据 。

　　(6).测点的添加

　　选中设备，双击右侧界面或右键-添加测点显示右图所示 。

　　在基本参数中需要配置测点名称、描述及选择数据类型 。

　　在I/O连接中需要配置测点数据地址格式

　　以西门子PLC为例，如果现场给出的信号点地址为M，地址如：M56 ；数据类型：浮点。则配置格式如下图所示（不推荐使用M地址） 。

　　如果现场给出的地址为DB地址如：DB1.DBD12；数据类型：浮点和DB1.DBX2.0数据类型：位，则配置格式如下图2、3所示 。

　　注意开关量偏移地址的位数要比实际地址大一位及PLC中的0-7对应偏移地址中的1-8。

　　完成添加后显示下图所示界面 。

　　（7）.工程的下载与上传

　　工程下载 ：工程配置完成后需要下载到网关中，连接网关，点击下载图标，将工程下载到网关中（第一次下载需要将驱动下载到网关中，以后无需下载驱动），下载完成后立即应用。

　　工程上传 ：工程上传与工程下载相同，连接网关后点击上传图标，将工程上传到本机上 。

　　（8）.数据状态监视

　　工程下载完成后，可以通过数据监视功能监视实时数据，点击监视图标，同样需要连接到网关，连接后选中需要监视的设备，如下图所示 。

　　在实时数据当中可以通过设备状态判断数据连接的情况 ：

　　0代表初始状态，1代表正常，2代表超时，4代表设备禁止，5代表设备禁止且通道异常。

　　三、结语

　　RTU的成功应用，将一个大型国有企业上百套不同年代、不同厂家、不同种类的PLC/DCS系统的能源管理数据实现了集中采集，高效一体化的能源管控平台为企业实施以能源平衡为龙头的生产模式提供了有力的技术平台。

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