锅炉燃烧优化信息传输控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种锅炉燃烧优化信息传输控制系统，通过所述第一工控机将SIS系统的锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器可识别的物理信号，AO数据采集器通过硬件接线与DCS系统端的AI数据采集器通信，实现SIS系统和DCS系统之间的物理隔离。将所述锅炉燃烧优化信息以物理信号的形式传输至所述第二工控机，所述第二工控机对所述锅炉燃烧优化信息进行运算，生成燃烧优化控制指令，然后通过串口传输至分布式控制系统进行燃烧控制。硬接线是最基础的数据传送方式，是一种纯物理信号，能够屏蔽非正常信息，保证DCS系统的安全性不受影响。串口通讯方式拥有完善校验机制，进一步保证了数据通讯的安全性。
【专利说明】锅炉燃烧优化信息传输控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力锅炉运行控制的【技术领域】，特别是涉及一种锅炉燃烧优化信息传输控制系统。
【背景技术】
[0002]电厂要实施锅炉燃烧优化技术，就需要锅炉综合性能指标作为支撑。而锅炉综合性能指标信息保存在厂级监控信息系统(Supervisory Information System, SIS)中，要将这些数据送到分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)中，就避免不了将这两个系统相联。根据电力二次系统安全防护体系的划分，DCS系统属于第一层,为安全区I ,SIS系统属于第二层，为安全区II。而《电网与电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》第三条规定，电力系统中，安全等级较高的系统不受安全等级较低系统的影响，意味着不能将SIS系统和DCS系统直接相联。
[0003]有一种技术上可行的方式就是利用一些标准的通讯协议，比如说OPC协议，将SIS系统当中的相关实时数据传送到DCS系统中，这种方式操作起来简单方便，只需要配置好OPC Server和OPC Client即可,硬件成本十分低廉。然而这种方法却包含一定隐患，因为采用此种方法有可能会将外网当中的病毒、木马以及异常数据等非正常信息传送到DCS系统当中，从而导致意外情况的发生，影响安全生产。另外，OPC DCOM技术是在网络安全问题被广泛认识之前设计的，极易受到攻击。采用其它的通讯协议进行数据传送的方法也或多或少存在这方面的隐患，因此这种方法在技术是可行的，但是却不够安全。
【发明内容】
[0004]针对现有锅炉燃烧优化技术的通信方式不够安全的技术问题。本发明提出一种锅炉燃烧优化信息传输控制系统，以更可靠的方式，增加锅炉燃烧优化信息传输控制的安全性。
[0005]一种锅炉燃烧优化信息传输控制系统，包括第一工控机、AO数据采集器、Al数据采集器和第二工控机；
[0006]所述第一工控机连接所述AO数据采集器，用于从监控信息系统获取锅炉燃烧优化信息，将所述锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器采集的物理信号，并传输至所述AO数据采集器；
[0007]所述AO数据采集器通过硬件接线与所述Al数据采集器连接，用于将所述物理信号通过所述硬件接线传输至所述Al数据采集器；
[0008]所述Al数据采集器还连接所述第二工控机，用于将所述物理信号传输到所述第二工控机；
[0009]所述第二工控机用于将所述物理信号转换为所述锅炉燃烧优化信息，根据所述锅炉燃烧优化信息生成燃烧优化控制指令，并通过串口通信方式将所述燃烧优化控制指令传输至分布式控制系统。[0010]本发明的锅炉燃烧优化信息传输控制系统中，通过所述第一工控机将SIS系统的锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器可识别的物理信号，AO数据采集器通过硬件接线与DCS系统端的Al数据采集器通信，实现SIS系统和DCS系统之间的物理隔离。将所述锅炉燃烧优化信息以物理信号的形式传输至所述第二工控机，所述第二工控机对所述锅炉燃烧优化信息进行运算，生成燃烧优化控制指令，然后通过串口传输至分布式控制系统进行燃烧控制。硬接线是最基础的数据传送方式，它将信号测点、数据线、接线端子、数据采集卡件和数据采集器通过一定方式联接起来，通过4?20mA的电流信号来代表一个数据，是一种纯物理信号，能够屏蔽掉凭借网络传播的病毒、木马以及异常数据等非正常信息，保证DCS系统的安全性不受影响。串口通讯(RS232/RS485)方式拥有完善校验机制(LRC校验或者CRC校验)，它会比较发送的数据和接收到的数据是否一致，如果不一致则不会接受该数据，进一步保证了数据通讯的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统的结构示意图；
[0012]图2是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统中第一交换机的结构示意图；
[0013]图3是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统中第二交换机的结构示意图；
[0014]图4是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统一种具体实施例的网络结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]请参阅图1，图1是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统的结构示意图。
[0016]所述锅炉燃烧优化信息传输控制系统，包括第一工控机10、AO数据采集器20、Al数据采集器30和第二工控机40 ；
[0017]所述第一工控机10连接所述AO数据采集器20，用于从监控信息系统获取锅炉燃烧优化信息，将所述锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器20采集的物理信号，并传输至所述AO数据采集器20;
[0018]所述AO数据采集器20通过硬件接线与所述Al数据采集器30连接，用于将所述物理信号通过所述硬件接线传输至所述Al数据采集器30 ；
[0019]所述Al数据采集器30还连接所述第二工控机40，用于将所述物理信号传输到所述第二工控机40 ；
[0020]所述第二工控机40用于将所述物理信号转换为所述锅炉燃烧优化信息，根据所述锅炉燃烧优化信息生成燃烧优化控制指令，并通过串口通信方式将所述燃烧优化控制指令传输至分布式控制系统。
[0021]其中，所述第一工控机和AO数据采集器可通过第一交换机连接；所述第二工控机和Al数据采集器可通过第二交换机连接。所述第一交换机和所述第二交换机需要支持物理信号传输。
[0022]本发明的锅炉燃烧优化信息传输控制系统中，通过所述第一工控机将监控信息系统(Supervisory Information System, SIS)的锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器可识别的物理信号，AO数据采集器通过硬件接线与DCS系统端的Al数据采集器通信，实现SIS系统和DCS系统之间的物理隔离。将所述锅炉燃烧优化信息以物理信号的形式传输至所述第二工控机，所述第二工控机对所述锅炉燃烧优化信息进行运算，生成燃烧优化控制指令，然后通过串口传输至分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)进行燃烧控制。硬接线是最基础的数据传送方式，它将信号测点、数据线、接线端子、数据采集卡件和数据采集器通过一定方式联接起来，通过4?20mA的电流信号来代表一个数据，是一种纯物理信号，能够屏蔽掉凭借网络传播的病毒、木马以及异常数据等非正常信息，保证DCS系统的安全性不受影响。串口通讯(RS232/RS485)方式拥有完善校验机制(LRC校验或者CRC校验)，它会比较发送的数据和接收到的数据是否一致，如果不一致则不会接受该数据，进一步保证了数据通讯的安全性。
[0023]请参阅图2，图2是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统中的第一工控机的结构示意图。
[0024]其中，所述第一工控机包括数据读取模块11、第一 OPC客户端12和第一 OPC服务器13 ；
[0025]所述数据读取模块11通过所述监控信息系统的数据库接口的API函数访问所述监控信息系统，从所述监控信息系统读取锅炉燃烧优化信息；
[0026]所述第一 OPC客户端12与所述第一 OPC服务器13通信，将所述锅炉燃烧优化信息传输至所述第一 OPC服务器13 ；
[0027]所述第一 OPC服务器13将所述锅炉燃烧优化信息转换为所述AO数据采集器20能够识别的电压或电流信号，然后将所述电压或电流信号传输至所述AO数据采集器20。
[0028]所述AO数据采集器20将所述电压或电流信号通过所述硬件接线传输至所述Al数据采集器30。
[0029]通过所述第一 OPC客户端12和第一 OPC服务器13，以OPC (OLE for ProcessControl，用于过程控制的OLE)协议的通信方式将所述监控信息系统的数据库中保存的锅炉燃烧优化信息转换为电压或电流等物理信号，从而可以通过所述AO数据采集器20和所述Al数据采集器30之间的硬件接线传输信号，实现所述SIS系统和DCS系统之间的物理隔离。
[0030]所述Al数据采集器30将所述电压或电流信号重新转换为锅炉燃烧优化信息后，将所述锅炉燃烧优化信息传输至所述第二工控机40。
[0031]请参阅图3，图3是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统中的第二工控机的结构示意图。
[0032]所述第二工控机40包括:第二 OPC服务器41、第二 OPC客户端42和燃烧优化系统43 ；
[0033]所述第二 OPC服务器41接收所述Al数据采集器30传输的锅炉燃烧优化信息；
[0034]所述燃烧优化系统43通过所述第二 OPC客户端42访问所述第二 OPC服务器41，获取所述锅炉燃烧优化信息，并根据所述锅炉燃烧优化信息进行燃烧优化策略的设计和运算，获得燃烧优化指令，并通过串口通信方式将所述燃烧优化指令传输至所述分布式控制系统。
[0035]通过所述第二 OPC服务器41获取并转换所述锅炉燃烧优化信息，所述燃烧优化系统43通过所述第二 OPC客户端42访问所述第二 OPC服务器41，获取所述锅炉燃烧优化信息，从而生成控制指令对分布式控制系统进行控制。所述燃烧优化系统43通过串口通信方式输出所述燃烧优化指令至分布式控制系统，由于串口通讯(RS232/RS485)方式拥有完善校验机制，会比较发送的数据和接收到的数据是否一致，如果不一致则不会接受该数据，进一步保证了数据通讯的安全性。
[0036]其中，所述锅炉燃烧优化信息包括锅炉综合性能指标信息。根据所述锅炉综合性能指标信息可以准确得知锅炉燃烧运行情况，然后生成对应的燃烧优化指令，通过分布式控制系统执行指令从而实现锅炉燃烧优化信息传输控制。
[0037]在一种优选实施方式中，所述锅炉燃烧优化信息传输控制系统包括两个所述第一工控机10，并且两个所述第一工控机10采用双击冗余运行的方式运行；以及，包括两个所述第二工控机40，并且两个所述第二工控机40采用双击冗余运行的方式运行。
[0038]通过采用两个工控机冗余运行的方式，可以保证在一个工控机故障失效时另一个工控机的正常运作，满足安全性需求。
[0039]下面以一个具体的实施例来说明，请参阅图4，图4是本发明锅炉燃烧优化信息传输控制系统一个具体实施例的结构示意图。
[0040]某电厂中的锅炉综合性能指标信息保存在SIS系统的麦杰数据库当中，要将SIS系统当中的数据传送到DCS系统当中，需要采取完善的安全防护措施。因此，采用如图4所示的控制系统通讯网络构建锅炉燃烧优化信息传输控制系统。
[0041]首先在第一工控机A/B (采用双击冗余运行的方式)当中，能够读取麦杰数据库当中历史数据的数据读取模块通过调用麦杰数据库接口的API函数来访问数据库当中的数据，并将历史数据转换成实时数据，同时所述第一工控机A/B当中还安装了 OPCServer (0PC服务器，这里采用数据采集器自带的OPC Server)以及OPC Client (0PC客户端)O
[0042]所述第一工控机A/B当中发生的数据通讯情况如下:首先通过SIS数据库数据读取模块访问到麦杰数据库当中的历史数据，然后转换成实时数据，然后这些数据通过OPCClient与OPC Server进行通讯,将这些实时数据传送到OPCServer当中，利用OPC Server可以对AO数据采集器当中模拟量输出(Analog Output，A0)模块进行通讯，将这些实时数据转换成AO模拟量卡件当中的电压或者电流信号。至此，SIS系统数据当中的历史数据已经成功转换成AO卡件当中电流或者电压等纯物理信号。
[0043]接下来，将AO数据采集器上面的AO卡件与模拟量输入(Analog Input, Al)数据数据采集器上面的Al卡件采用硬接线的方式连接起来，AO卡件输出4?20mA的电流信号到Al卡件，AO信号转换为Al信号。在AO信号转换为Al信号的过程中，完成了对SIS系统传送过来的数据的物理隔离工作。
[0044]接着，这些Al信号传送到第二工控机C/D (采用双击冗余运行的方式)当中，第二工控机C/D当中发生的数据通讯情况如下:
[0045]首先通过与Al数据采集器配套的OPC Server获取Al卡件当中的数据信息，然后燃烧优化系统通过OPC Client访问OPC Server当中的数据，用于燃烧优化策略的设计与运算。当燃烧优化系统生成燃烧优化指令之后，通过串口通信(RS232/485)的方式将数据输送到DCS系统当中，串口通讯方式拥有完善校验机制，能够屏蔽掉不符合该通讯格式的异常数据，进一步保证了数据通讯的安全性。[0046]从上述流程描述当中，可以发现SIS系统中数据在传送到DCS系统的过程当中经过了硬接线通讯和串口通讯两种通讯方式潜在的数据过滤检查保护措施，能够彻底删除传送数据中潜在的木马、病毒以及异常数据等影响安全生产的数据隐患。
[0047]所述锅炉燃烧优化信息传输控制系统在构建时的实施过程如下:1、将所有的交换机、工控机以及采集器通上电；2、按照图4所示的通讯网络拓扑图连接网线，设置好IP地址，构建好数据传播网络；3、将SIS数据库访问软件、0PCSerVer、0PC Client以及燃烧优化系统软件安装在相应的工控机当中，并设置好这些软件当中相应的参数；4、按照电厂硬接线方式的接线规范和数据采集器供给厂商提供的Al、AO信号接线图，将Al卡件和AO卡件连接起来，完成数据信号的物理隔离；6、进行通讯测试，验证SIS数据库发出的信号和DCS最终接受的信号是否能够互相匹配，若能够互相匹配则表明该系统已经成功运行，否则就需要对数据传输过程的每一个环节进行检查。
[0048]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，包括第一工控机、AO数据采集器、Al数据采集器和第二工控机； 所述第一工控机连接所述AO数据采集器，用于从监控信息系统获取锅炉燃烧优化信息，将所述锅炉燃烧优化信息转换为AO数据采集器采集的物理信号，并传输至所述AO数据采集器； 所述AO数据采集器通过硬件接线与所述Al数据采集器连接，用于将所述物理信号通过所述硬件接线传输至所述Al数据采集器； 所述Al数据采集器还连接所述第二工控机，用于将所述物理信号传输到所述第二工控机； 所述第二工控机用于将所述物理信号转换为所述锅炉燃烧优化信息，根据所述锅炉燃烧优化信息生成燃烧优化控制指令，并通过串口通信方式将所述燃烧优化控制指令传输至分布式控制系统。
2.如权利要求1所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述第一工控机包括数据读取模块、第一 OPC客户端和第一 OPC服务器； 所述数据读取模块通过所述监控信息系统的数据库接口的API函数访问所述监控信息系统，从所述监控信息系统读取锅炉燃烧优化信息； 所述第一 OPC客户端与所述第一 OPC服务器通信，将所述锅炉燃烧优化信息传输至所述第一 OPC服务器； 所述第一 OPC服务器将所述锅炉燃烧优化信息转换为所述AO数据采集器能够识别的电压或电流信号，然后将所述电压或电流信号传输至所述AO数据采集器。
3.如权利要求2所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述AO数据采集器将所述电压或电流信号通过所述硬件接线传输至所述Al数据采集器。
4.如权利要求3所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述Al数据采集器将所述电压或电流信号重新转换为锅炉燃烧优化信息后，将所述锅炉燃烧优化信息传输至所述第二工控机。
5.如权利要求4所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述第二工控机包括:第二 OPC服务器、第二 OPC客户端和燃烧优化系统， 所述第二 OPC服务器接收所述Al数据采集器传输的锅炉燃烧优化信息； 所述燃烧优化系统通过所述第二 OPC客户端访问所述第二 OPC服务器，获取所述锅炉燃烧优化信息，并根据所述锅炉燃烧优化信息进行燃烧优化策略的设计和运算，获得燃烧优化指令，并通过串口通信方式将所述燃烧优化指令传输至所述分布式控制系统。
6.如权利要求1至5任意一项所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，包括两个所述第一工控机，并且两个所述第一工控机采用双击冗余运行的方式运行；以及，包括两个所述第二工控机，并且两个所述第二工控机采用双击冗余运行的方式运行。
7.如权利要求1至5任意一项所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述第一工控机和AO数据采集器通过第一交换机相连接；所述第二工控机和Al数据采集器通过第二交换机相连接。
8.如权利要求1至5任意一项所述的锅炉燃烧优化信息传输控制系统，其特征在于，所述锅炉燃烧优化信息包括锅炉综合性能指标信息。
【文档编号】G06F13/00GK103793338SQ201410040567
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】沈跃良, 唐义军, 李壮阳, 黄俊峰, 苏乐春, 尤海辉, 马增益 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 杭州文能科技有限公司, 广州市隆润莱纳德工业技术有限公司, 广东省粤电集团有限公司沙角C电厂