由于前期場站站控系統(tǒng)建設和公司信息化系統(tǒng)規(guī)劃建設過程中未考慮調控中心控制系統(tǒng)建設所必需的網絡和數據通訊采集[1]，本文結合某公司調控中心建設的實際，介紹通過采用運營商VPN、無線DTU和寬帶網絡多網融合方式搭建安全、穩(wěn)定、可靠的調控中心控制系統(tǒng)的控制網絡，并在網絡設計和規(guī)劃中采用服務器雙網卡隔離、工業(yè)協(xié)議隔離和防火墻隔離等措施確保控制系統(tǒng)網絡安全;同時介紹調控中心控制系統(tǒng)數據采集過程中根據現場控制器型號、現場通訊端口類型、上位機組態(tài)軟件配置、現場控制網絡拓撲結構等情況選擇合適的現場數據傳輸方式。以某公司調控中心控制系統(tǒng)的實際運行情況對所采用的多網絡融合和多通訊集成的系統(tǒng)建設提出優(yōu)化建議和措施。

　　1控制系統(tǒng)網絡的多網絡融合

　　控制系統(tǒng)網絡是實現場站工藝數據傳輸和調控中心數據集成的重要組成部分，其網絡的穩(wěn)定性和安全性是確保調控中心控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的根本保障[2]。

　　1.1網絡系統(tǒng)建設

　　結合某公司調控中心控制系統(tǒng)網絡未在各場站進行統(tǒng)一規(guī)劃和設計的現狀，在充分調研某公司所屬場站的網絡建設實際情況、場站類型、場站周邊網絡運行商線路建設等情況后，確定各類型站點采用的網絡傳輸方式。具體介紹如下:現場控制系統(tǒng)和網絡系統(tǒng)建設比較完善的分輸站采用依托運營商VPN業(yè)務實現現場數據采集和傳輸，現場不具備有線網絡條件的無人值守站和計量監(jiān)管站采用無線網絡實現現場數據采集和傳輸[3]，對于不在調控中心所屬省份的場站采用互聯(lián)網進行數據傳輸。調控中心控制系統(tǒng)網絡拓撲結構如圖1所示。控制系統(tǒng)網絡主要包括3種類型:依托運營商VPN的輸氣場站、采用無線DTU傳輸的無人值守站和計量監(jiān)管站以及采用互聯(lián)網傳輸的省外分輸站[4]。依托運營商VPN的輸氣場站將數據傳輸至調控中心VPN交換機，依托無線網絡和互聯(lián)網的站點則通過運行商數據交換后接入調控中心防火墻，然后接入互聯(lián)網交換機，控制系統(tǒng)采用雙網卡設置分別接入VPN交換機和互聯(lián)網交換機，實現各類型場站的數據采集和控制系統(tǒng)內、外網的訪問。

　　1.2網絡安全策略

　　針對上述控制系統(tǒng)網絡所采取的數據采集和傳輸方式，網絡安全防護主要采用以下方式:現場控制系統(tǒng)網絡與調控中心控制系統(tǒng)網絡用工業(yè)協(xié)議設備隔離、防火墻策略、服務器雙網卡隔離、系統(tǒng)功能優(yōu)化、交換設備端口管理等。對系統(tǒng)功能優(yōu)化、交換設備端口管理和防火墻策略進行重點說明。針對控制系統(tǒng)網絡依托運營商VPN、無線和互聯(lián)網組建的實際，為確保場站的正常生產和運行，同時結合公司實際將控制系統(tǒng)遠程控制功能關閉，避免對現場設備產生誤操作;同時，針對交換設備分布分散的現狀，現場交換設備預留端口均封閉且開放端口與連接設備的物理地址進行關聯(lián)，從而確保預留端口不能使用且使用端口只允許關聯(lián)物理地址的設備進行數據交換;控制系統(tǒng)所有防火墻采用“除了明確允許的訪問，其他訪問全部拒絕”，現場防火墻只允許調控中心控制系統(tǒng)服務器訪問，調控中心防火墻只允許現場數據傳輸設備訪問，從而確保系統(tǒng)不受其他網絡設備的影響[5]。

　　2系統(tǒng)多方式的數據采集

　　2.1現場控制器預留通訊端口

　　針對場站控制系統(tǒng)控制器預留通訊端口的情況，通過利用場站控制器預留端口實現場站工藝數據采集和傳輸。如果場站控制器預留口為支持RS485通信協(xié)議的接口[6]，則利用串口服務器將采集到的數據轉換為TCP/IP數據格式，然后接入現場數據采集交換機后利用控制系統(tǒng)網絡傳輸到調控中心;如果場站控制器預留端口為RJ45，為確保現場控制器的正常工作，則利用串口服務器將數據轉換為RS485數據，然后再利用串口服務器將RS485數據轉換為TCP/IP數據，最后接入現場數據采集交換機[7]。數據采集和傳輸流程圖如圖2所示。

　　2.2現場控制器無多余通訊端口

　　由于前期場站控制系統(tǒng)建設未考慮調控中心建設需求，致使部門場站控制器無預留數據采集端口，為調控中心控制系統(tǒng)現場工藝數據采集造成困難。針對這類情況，在避免現場站控系統(tǒng)大改造和確保現有站控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，數據采集過程中采用RS485數據監(jiān)聽和解析、TCP/IP數據監(jiān)聽和解析、上位機軟件OPC轉發(fā)3種方式。2.2.1RS485數據監(jiān)聽和解析針對現場通過RS485進行站控系統(tǒng)內部通訊的場站，利用串口服務器對現場站控系統(tǒng)內部的RS485數據包進行監(jiān)聽后轉換為TCP/IP數據包轉發(fā)到調控中心，然后在調控中心控制系統(tǒng)后臺利用現場站控系統(tǒng)數據通訊點表進行解析，數據解析后得到現場工藝數據[8]。2.2.2TCP/IP數據監(jiān)聽和解析針對現場通過TCP/IP協(xié)議組建站控系統(tǒng)網絡的場站，利用串口服務器接入現場站控系統(tǒng)內部進行數據包監(jiān)聽，然后轉換為RS485數據，再利用串口服務器將RS485數據轉換為TCP/IP數據包后發(fā)送到調控中心后臺，根據現場控制器數據設置進行數據解析得到場站工藝數據。2.2.3上位機軟件OPC轉發(fā)針對上位機軟件開放OPC模塊的部分場站，采用OPC通訊的方式進行數據采集，利用OPC客戶端將上位機OPC轉發(fā)的數據發(fā)送到調控中心控制系統(tǒng)服務器;同時為保障現場上位機的信息安全和不改變現有站控系統(tǒng)的網絡拓撲結構，通過上位機擴展網卡的方式為OPC轉發(fā)數據單獨設置通道[9]。

　　2.3無人值守站數據采集

　　無人值守站或者計量監(jiān)管站采用無線DTU遠傳的方式實現現場工藝數據傳輸，現場DTU通過RS485數據采集渦輪流量計或者小型CPU的數據，然后利用無線網將數據傳輸至調控中心。

　　3結論

　　本文在某公司調控中心控制系統(tǒng)未進行統(tǒng)一規(guī)劃的情況下，詳細介紹了控制系統(tǒng)建設中的控制網絡建設和數據采集問題的解決方案，實現了現階段控制網絡的功能性建設、各類型站點的工藝數據采集。在調控中心站控系統(tǒng)試運行階段，采用監(jiān)聽方式進行數據采集的場站穩(wěn)定性較差、數據延遲較大，偶爾會出現現場串口服務器無響應的問題;采用其他數據采集方式的場站能夠穩(wěn)定進行數據采集，且不影響現場場站控制系統(tǒng)的正常運行。采用多網融合方式建設的控制系統(tǒng)網絡實現了控制系統(tǒng)數據的采集和交換，但是在信息安全和網絡結構等方面仍然存在不足。鑒于上述情況，在控制系統(tǒng)數據采集方面不斷優(yōu)化和改進通訊監(jiān)聽數據采集方式，確保控制系統(tǒng)數據采集的穩(wěn)定性和實時性;在控制系統(tǒng)網絡建設方面將不斷完善系統(tǒng)的防火墻配置、部署數據審計服務器，逐步將數據傳輸網絡全部轉換為VPN網絡，無線DTU采用VPN數據卡確保無線數據的安全性和穩(wěn)定性。

　　《多網絡融合和多方式數據采集控制系統(tǒng)研究》來源：《管道技術與設備》，作者:鄧佳麗 王繼光