基于SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關的OPC采集方案
2014/4/9 14:04:54
一、概述
在兩化（信息化與自動化）建設項目中，信息層與控制層的對接是一大難題。常規(guī)的方式是控制端，例如DCS系統(tǒng)提供標準的OPCServer；采集端放置一臺計算機，配置雙網卡作為前置采集服務器，通常稱為Buffer機。Buffer機采用Windows操作系統(tǒng)，用兩塊網卡分別與OPCServer機和信息網絡連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。該方式存在以下幾點問題：
1.1安全性問題
這種做法實際上把用于內部信息網絡和控制網絡連接起來。
●安全漏洞相通。
OPCServer工作站、Buffer機以及內部信息網的大量計算機都采用Windows系列操作系統(tǒng)，安全漏洞與攻擊方式都是相通的。
●權限和用戶開放帶來的問題。
由于遠程OPC連接基于微軟DCOM技術，OPCServer端必須向Buffer開放用戶名/密碼及信任權限，使得安全隱患問題更加突出。
●缺乏面向應用的安全機制。
由于鏈路完全開放，對協(xié)議沒有甄別機制，使得包括OPC在內的任何應用均可以在三者之間傳遞。
●控制層和信息層被連接成一個大網絡，帶來交叉干擾問題。
這種連接方式，再加上網絡路由器和交換機，整個企業(yè)的控制層、信息層被連接成一個大網，容易帶來交叉干擾問題。例如，某一個子網的網絡風暴或病毒，將很容易擴散到其他子網。
1.2實施復雜性問題
●DCOM配置復雜。
在兩臺計算機之間配置OPC遠程通訊的時候，配置DCOM的過程十分繁瑣。
●操作系統(tǒng)平臺多樣。
近年來，由于微軟不斷推出多個不同的操作系統(tǒng)版本，而老的WindowsXP等系統(tǒng)已停止服務，因此Buffer機只能采用Windows7等新一代的操作系統(tǒng)。DCS端則很多操作系統(tǒng)并存，如WindowsNT4.0/Windows95/98/2000/XP/WIN7等。造成操作系統(tǒng)級的互聯(lián)配置十分繁瑣，很多情況下甚至無法成功配置。
1.3Buffer機的環(huán)境適應性問題
Buffer機采用的是PC即個人計算機，在現(xiàn)場會面臨幾類問題：
●PC機無法適應工業(yè)現(xiàn)場的極高溫/極低溫/高濕環(huán)境。
●PC機無法適應現(xiàn)場大功率電氣設備帶來的輻射等干擾信號。
●PC機無法滿足現(xiàn)場無人值守的要求。
二、基于SymLink的解決方案
2.1SymLink簡介
旋思科技SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關是一款全新的工業(yè)數(shù)據(jù)采集轉發(fā)設備，集通訊接口服務器（包括有線和無線）、工控機、工控軟件于一體的智能設備。SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關以滿足物聯(lián)網設備之間的互聯(lián)互通互操作為設計目標。致力于構建工業(yè)互聯(lián)網的神經網絡系統(tǒng)。
該款設備為軟硬件一體化產品。硬件采用工業(yè)級嵌入式裝置，功耗低至5W以下，能適應-40~75度的溫度環(huán)境，具備工業(yè)隔離、防雷擊浪涌等，EMC等級達到4級。因此SymLink 能適應各種工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，包括苛刻的煤礦井下作業(yè)。
SymLink的軟件采用裁剪定制版本的RTLinux實時操作系統(tǒng)，對黑客、病毒和網絡攻擊具有先天的良好免疫。同時，系統(tǒng)內置部署了安全策略。
SymLink的所有通信鏈路之間都是隔離的，同時每條鏈路上都只允許配置的工業(yè)協(xié)議通過。從而能拿到且只能拿到現(xiàn)場關心數(shù)據(jù)，而不用將整個企業(yè)構成一個完全互通的大網。
2.2安全便捷的OPC解決方案
通常運行在DCS系統(tǒng)的一個操作站計算機上。該計算機安裝了Windows系列的操作系統(tǒng)，我們只需要在該節(jié)點上下裝一個小程序-SymLink OPCBridge即可。
SymLink OPCBridge是一個綠色軟件，不會操作注冊表。OPCBridge會連接到本地的OPCServer，并將數(shù)據(jù)剝離出來后轉換到SymLink Bus上來，單向對SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關發(fā)送數(shù)據(jù)。
2）SymLink節(jié)點
SymLink自帶多個以太網口，可以直接與OPCServer的網口進行對接。配置SymLink的網口為僅支持SymLink Bus，并指定其IP地址為僅對接OPCServer節(jié)點。
3）SymLink工程師站
SymLink帶有集中管理配置平臺SymLink IDE和網管平臺SymLink Monitor，可以通過網絡管理、配置、監(jiān)控所有的SymLink網關。
配置軟件可以安裝在任意一臺裝有Windows操作系統(tǒng)的計算機上，例如您的筆記本電腦。
4）實時數(shù)據(jù)庫節(jié)點
在實時數(shù)據(jù)庫服務器中，部署對應于SymLink的接口程序。例如PI 或PHD的RDI for SymLink接口。這些接口由旋思科技軟件在相應平臺下開發(fā)，自動支持SymLink SoftBus。
系統(tǒng)配置步驟和數(shù)據(jù)流向解釋如下：
在OPCServer節(jié)點，安裝配置OPCBridge。OPCBridge會以Windows服務的形式存在。因此，即便重新啟動了計算機，不需登陸操作系統(tǒng)，OPCBridge服務會自動啟動。
在SymLink工程師站，配置連接到OPCBridge。此時，OPCBridge將成為一個OPCServer代理程序，使得您可以遠程配置OPC點表等內容，如同您在OPCServer同一臺計算機上一樣。
在實時數(shù)據(jù)庫節(jié)點，部署SymLink專用接口。填寫需要連接的目標SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關IP地址，配置希望獲取的數(shù)據(jù)點列表。實時數(shù)據(jù)庫的For SymLink接口程序將透過SymLink SoftBus，與對應的SymLink建立連接，自動獲取對應的數(shù)據(jù)。
【注】：目前我們已開發(fā)的For SymLink實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和SCADA平臺，包括下列幾種：
1）PI-OSI
2）PHD-Honeywell
3）SymInfo-旋思科技
4）SymEnergy-旋思科技
5）iCentroGate-寶信軟件
6）iHyperDB-寶信軟件
7）iFix-GE
8）InSQL-Wonderware
9）NaRI-南瑞繼保
對于未包含在上表中的平臺，只需要在上述步驟2中，再增加一步：配置Modbus轉發(fā)功能。則平臺可以通過Modbus方式輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
三、案例列表
1）黑龍江建龍鋼鐵有限公司能源管理項目
接入浙大中控 JX300X系統(tǒng)、國電智深 EDPF－NT系統(tǒng)、FoxBoro IA系統(tǒng)。
2）上海石油化工股份有限公司能源管理項目
接入Honeywell TPS系統(tǒng)、橫河 CS3000系統(tǒng)、山武 Harmanas系統(tǒng)、浙大中控 JX300系統(tǒng)。
3）河北津西鋼鐵集團能源管理項目
接入ABB Freelance2000系統(tǒng)、西門子 PCS7系統(tǒng)、Honeywell PKS系統(tǒng)、Honeywell PlantScape系統(tǒng)。
4）河北文豐鋼鐵有限公司能源管理項目
接入Honeywell PKS系統(tǒng)、西門子 PCS7系統(tǒng)。
5）遼寧本溪鋼鐵有限公司能源管理項目
接入西門子PCS7系統(tǒng)、FoxBoro CP60系統(tǒng)、浙大中控 JX300X系統(tǒng)。
6）河北敬業(yè)鋼鐵有限公司能源管理項目
接入和利時 MACSV系統(tǒng)。
在兩化（信息化與自動化）建設項目中，信息層與控制層的對接是一大難題。常規(guī)的方式是控制端，例如DCS系統(tǒng)提供標準的OPCServer；采集端放置一臺計算機，配置雙網卡作為前置采集服務器，通常稱為Buffer機。Buffer機采用Windows操作系統(tǒng)，用兩塊網卡分別與OPCServer機和信息網絡連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。該方式存在以下幾點問題：
1.1安全性問題
這種做法實際上把用于內部信息網絡和控制網絡連接起來。
●安全漏洞相通。
OPCServer工作站、Buffer機以及內部信息網的大量計算機都采用Windows系列操作系統(tǒng)，安全漏洞與攻擊方式都是相通的。
●權限和用戶開放帶來的問題。
由于遠程OPC連接基于微軟DCOM技術，OPCServer端必須向Buffer開放用戶名/密碼及信任權限，使得安全隱患問題更加突出。
●缺乏面向應用的安全機制。
由于鏈路完全開放，對協(xié)議沒有甄別機制，使得包括OPC在內的任何應用均可以在三者之間傳遞。
●控制層和信息層被連接成一個大網絡，帶來交叉干擾問題。
這種連接方式，再加上網絡路由器和交換機，整個企業(yè)的控制層、信息層被連接成一個大網，容易帶來交叉干擾問題。例如，某一個子網的網絡風暴或病毒，將很容易擴散到其他子網。
1.2實施復雜性問題
●DCOM配置復雜。
在兩臺計算機之間配置OPC遠程通訊的時候，配置DCOM的過程十分繁瑣。
●操作系統(tǒng)平臺多樣。
近年來，由于微軟不斷推出多個不同的操作系統(tǒng)版本，而老的WindowsXP等系統(tǒng)已停止服務，因此Buffer機只能采用Windows7等新一代的操作系統(tǒng)。DCS端則很多操作系統(tǒng)并存，如WindowsNT4.0/Windows95/98/2000/XP/WIN7等。造成操作系統(tǒng)級的互聯(lián)配置十分繁瑣，很多情況下甚至無法成功配置。
1.3Buffer機的環(huán)境適應性問題
Buffer機采用的是PC即個人計算機，在現(xiàn)場會面臨幾類問題：
●PC機無法適應工業(yè)現(xiàn)場的極高溫/極低溫/高濕環(huán)境。
●PC機無法適應現(xiàn)場大功率電氣設備帶來的輻射等干擾信號。
●PC機無法滿足現(xiàn)場無人值守的要求。
二、基于SymLink的解決方案
2.1SymLink簡介
旋思科技SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關是一款全新的工業(yè)數(shù)據(jù)采集轉發(fā)設備，集通訊接口服務器（包括有線和無線）、工控機、工控軟件于一體的智能設備。SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關以滿足物聯(lián)網設備之間的互聯(lián)互通互操作為設計目標。致力于構建工業(yè)互聯(lián)網的神經網絡系統(tǒng)。
該款設備為軟硬件一體化產品。硬件采用工業(yè)級嵌入式裝置，功耗低至5W以下，能適應-40~75度的溫度環(huán)境，具備工業(yè)隔離、防雷擊浪涌等，EMC等級達到4級。因此SymLink 能適應各種工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，包括苛刻的煤礦井下作業(yè)。
SymLink的軟件采用裁剪定制版本的RTLinux實時操作系統(tǒng)，對黑客、病毒和網絡攻擊具有先天的良好免疫。同時，系統(tǒng)內置部署了安全策略。
SymLink的所有通信鏈路之間都是隔離的，同時每條鏈路上都只允許配置的工業(yè)協(xié)議通過。從而能拿到且只能拿到現(xiàn)場關心數(shù)據(jù)，而不用將整個企業(yè)構成一個完全互通的大網。
2.2安全便捷的OPC解決方案
拓撲結構圖如下：
通常運行在DCS系統(tǒng)的一個操作站計算機上。該計算機安裝了Windows系列的操作系統(tǒng)，我們只需要在該節(jié)點上下裝一個小程序-SymLink OPCBridge即可。
SymLink OPCBridge是一個綠色軟件，不會操作注冊表。OPCBridge會連接到本地的OPCServer，并將數(shù)據(jù)剝離出來后轉換到SymLink Bus上來，單向對SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關發(fā)送數(shù)據(jù)。
2）SymLink節(jié)點
SymLink自帶多個以太網口，可以直接與OPCServer的網口進行對接。配置SymLink的網口為僅支持SymLink Bus，并指定其IP地址為僅對接OPCServer節(jié)點。
3）SymLink工程師站
SymLink帶有集中管理配置平臺SymLink IDE和網管平臺SymLink Monitor，可以通過網絡管理、配置、監(jiān)控所有的SymLink網關。
配置軟件可以安裝在任意一臺裝有Windows操作系統(tǒng)的計算機上，例如您的筆記本電腦。
4）實時數(shù)據(jù)庫節(jié)點
在實時數(shù)據(jù)庫服務器中，部署對應于SymLink的接口程序。例如PI 或PHD的RDI for SymLink接口。這些接口由旋思科技軟件在相應平臺下開發(fā)，自動支持SymLink SoftBus。
系統(tǒng)配置步驟和數(shù)據(jù)流向解釋如下：
在OPCServer節(jié)點，安裝配置OPCBridge。OPCBridge會以Windows服務的形式存在。因此，即便重新啟動了計算機，不需登陸操作系統(tǒng)，OPCBridge服務會自動啟動。
在SymLink工程師站，配置連接到OPCBridge。此時，OPCBridge將成為一個OPCServer代理程序，使得您可以遠程配置OPC點表等內容，如同您在OPCServer同一臺計算機上一樣。
在實時數(shù)據(jù)庫節(jié)點，部署SymLink專用接口。填寫需要連接的目標SymLink工業(yè)物聯(lián)網智能網關IP地址，配置希望獲取的數(shù)據(jù)點列表。實時數(shù)據(jù)庫的For SymLink接口程序將透過SymLink SoftBus，與對應的SymLink建立連接，自動獲取對應的數(shù)據(jù)。
【注】：目前我們已開發(fā)的For SymLink實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和SCADA平臺，包括下列幾種：
1）PI-OSI
2）PHD-Honeywell
3）SymInfo-旋思科技
4）SymEnergy-旋思科技
5）iCentroGate-寶信軟件
6）iHyperDB-寶信軟件
7）iFix-GE
8）InSQL-Wonderware
9）NaRI-南瑞繼保
對于未包含在上表中的平臺，只需要在上述步驟2中，再增加一步：配置Modbus轉發(fā)功能。則平臺可以通過Modbus方式輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
三、案例列表
1）黑龍江建龍鋼鐵有限公司能源管理項目
接入浙大中控 JX300X系統(tǒng)、國電智深 EDPF－NT系統(tǒng)、FoxBoro IA系統(tǒng)。
2）上海石油化工股份有限公司能源管理項目
接入Honeywell TPS系統(tǒng)、橫河 CS3000系統(tǒng)、山武 Harmanas系統(tǒng)、浙大中控 JX300系統(tǒng)。
3）河北津西鋼鐵集團能源管理項目
接入ABB Freelance2000系統(tǒng)、西門子 PCS7系統(tǒng)、Honeywell PKS系統(tǒng)、Honeywell PlantScape系統(tǒng)。
4）河北文豐鋼鐵有限公司能源管理項目
接入Honeywell PKS系統(tǒng)、西門子 PCS7系統(tǒng)。
5）遼寧本溪鋼鐵有限公司能源管理項目
接入西門子PCS7系統(tǒng)、FoxBoro CP60系統(tǒng)、浙大中控 JX300X系統(tǒng)。
6）河北敬業(yè)鋼鐵有限公司能源管理項目
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