SCALANCE S615模塊在船舶尾氣后處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用

王海江

摘? 要：西門(mén)子新推出的最新安全模塊Scalance S615，配備了5個(gè)以太網(wǎng)端口，用戶可以配置多達(dá)5個(gè)采用獨(dú)立防火墻規(guī)則的可變安全區(qū)，可以同時(shí)接入5套獨(dú)立的局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)防火墻或虛擬專(zhuān)網(wǎng)VPN（IPsec和Open VPN）為各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮峁┍Ｗo(hù)，通過(guò)Sinema Remote Connect遠(yuǎn)程管理平臺(tái)能輕松進(jìn)行集成和系統(tǒng)參數(shù)配置，該模塊可以為船舶尾氣后處理控制系統(tǒng)提供安全、快捷的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，提高售后服務(wù)效率，節(jié)約服務(wù)成本。

關(guān)鍵詞：S615;船舶尾氣;后處理;遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：X736.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）36-0017-03

Abstract： Siemens' latest security module， Scalance S615， is equipped with five Ethernet ports. Users can configure up to five variable security zones with independent firewall rules， can access five independent LAN systems at the same time， and provide protection for various network topologies through firewalls or virtual networks VPN （IPsec and Open VPN）. Integration and system parameters can be easily configured through the Sinema Remote Connect remote management platform. This module can provide safe and fast remote monitoring service for the ship exhaust aftertreatment control system， improve the after-sales service efficiency and save the service cost.

Keywords： S615; ship exhaust; post-treatment; remote monitoring

1 背景介紹

受全球范圍內(nèi)節(jié)能減排法規(guī)的驅(qū)使，船舶航海領(lǐng)域的相關(guān)減排措施也如雨后春筍般涌現(xiàn);所有船舶的節(jié)能減排措施都是圍繞船舶發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的，包括機(jī)前處理措施、機(jī)內(nèi)處理措施和排氣后處理措施，其中機(jī)前的主要措施是使用替代的清潔燃料，比如天然氣、生物柴油、低硫低碳燃油等措施;機(jī)內(nèi)措施主要包括優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，提高壓縮比和燃燒溫度，提高燃燒效率，優(yōu)化控制策略和點(diǎn)火正時(shí);后處理措施主要包括尾氣脫硫脫氮、廢氣再循環(huán)、尾氣脫碳等措施。

近年來(lái)，船舶尾氣脫硫脫氮設(shè)備市場(chǎng)需求量激增，截止2019年年底全球已完成超過(guò)2000套的脫硫脫硝系統(tǒng)安裝，大量項(xiàng)目的實(shí)施給后續(xù)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和售后帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，因此為船舶尾氣處理設(shè)備配置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高售后服務(wù)的及時(shí)性，降低售后維護(hù)成本，為船東提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)。

2 船舶尾氣后處理控制系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 船舶脫硫控制系統(tǒng)

船舶脫硫系統(tǒng)的工作原理是利用海水的天然堿性，必要時(shí)也添加適量的堿性物質(zhì)，通過(guò)海水泵被抽取到脫硫塔對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)煙氣進(jìn)行洗滌，脫除發(fā)動(dòng)機(jī)煙氣中SOx等硫化物，防止含硫煙氣直接排入大氣中形成酸雨，污染大氣和海洋環(huán)境;其控制系統(tǒng)主要包括主控制柜、配電柜、變頻柜、遠(yuǎn)程控制箱和系統(tǒng)必須的儀器儀表、遙控閥組、煙氣和水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備等控制部件。控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示：

2.2 船舶脫氮控制系統(tǒng)

船舶脫氮系統(tǒng)的工作原理是利用選擇性催化還原的原理，采用尿素（或液氨等）作為還原劑，在催化劑（附著在載體上）的作用下有選擇性地與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)污染的氮?dú)夂退?，防止直接排入大氣環(huán)境后生成光化學(xué)煙霧、酸雨和臭氧，損害人類(lèi)身體健康，破壞大氣環(huán)境;其控制系統(tǒng)主要包括主控制柜、給料及計(jì)量控制柜、儀器儀表和煙氣監(jiān)測(cè)設(shè)備等控制部件，控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖2所示：

3 S615安全網(wǎng)關(guān)功能介紹

Scalance S615是西門(mén)子推出的一款用于網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)監(jiān)控的安全模塊，能夠通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)的管理（WBM）、命令行接口（CLI）和簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）進(jìn)行配置、管理和診斷局域網(wǎng)控制系統(tǒng);具有多達(dá)五個(gè)獨(dú)立防火墻規(guī)則的可變安全區(qū);可借助Sinema Remote Connect遠(yuǎn)程管理平臺(tái)輕松完成參數(shù)配置、在線診斷、程序更新等功能，方便管理網(wǎng)絡(luò)連接，訪問(wèn)分布在不同地點(diǎn)的機(jī)器設(shè)備;在防止非法訪問(wèn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化系統(tǒng)方面具有更高的可靠性。其主要功能如下：

3.1 網(wǎng)絡(luò)配置和管理

（1）基于HTTP和HTTPS的Web管理（WBM）架構(gòu)

（2）基于Telnet和SSH的命令接口（CLI）

3.2 安全功能

（1）具有NAT功能的路由器

（2）密碼保護(hù)

（3）防火墻模式

（4）sinema RC客戶端

（5）代理服務(wù)器

（6）西門(mén)子遠(yuǎn)程服務(wù)（SRS）

3.3 監(jiān)控、診斷和維護(hù)

（1）LEDs顯示，通過(guò)LED顯示器顯示操作狀態(tài);

（2）數(shù)據(jù)記錄，用于監(jiān)視、記錄事件;

（3）從中心站監(jiān)控和控制網(wǎng)絡(luò)組件。

船舶脫硫脫硝系統(tǒng)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的局域網(wǎng)單元，而且是移動(dòng)源，對(duì)其系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理有一定的難度，借助S615網(wǎng)關(guān)模塊強(qiáng)大的安全和處理能力，能夠保證對(duì)船舶脫硫脫硝系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控各種功能的順利實(shí)施。

4 船舶尾氣后處理遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)要求

4.1 主要功能

船舶尾氣后處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程故障排除和遠(yuǎn)程升級(jí)系統(tǒng)軟件等遠(yuǎn)程操控，目的是縮短售后響應(yīng)時(shí)間，提高服務(wù)效率，快速查明原因，快速解決問(wèn)題，減少售后維護(hù)成本，減少由于系統(tǒng)故障導(dǎo)致的船東運(yùn)營(yíng)損失。

除了配備必要的硬件設(shè)備外，還需要借助西門(mén)子的Sinema Remote Connect遠(yuǎn)程管理平臺(tái)軟件對(duì)船舶上實(shí)際的控制界面進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，完全替代本地調(diào)試工程師的本地操作。

4.2 硬件及軟件配置

考慮到船舶作為移動(dòng)源，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，需在控制系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)增加Scalance S615網(wǎng)關(guān)模塊和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，完成對(duì)相關(guān)控制模塊的組網(wǎng)和硬件連接，然后借助船舶自身的網(wǎng)絡(luò)鏈路，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)能浖虸P設(shè)置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程路基互聯(lián);同時(shí)，配置了S615網(wǎng)關(guān)模塊的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以作為VPN服務(wù)器或VPN客戶端使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)和局域網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)完全交互，也可以通過(guò)選擇工業(yè)防火墻進(jìn)行進(jìn)一步加密，防止未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備或流量進(jìn)入局域網(wǎng)，有效保護(hù)局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。

4.3 船舶尾氣后處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

船舶后處理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是依托船舶脫硫和船舶脫氮等后處理裝置自身的控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)，通過(guò)優(yōu)化硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加S615安全模塊和其它必要的附屬通訊模塊，高度集成化的控制系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程實(shí)施監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障診斷、故障排除、修改完善系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，必要時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)等一系列的遠(yuǎn)程操作，同時(shí)可以通過(guò)設(shè)置一定的權(quán)限，保證對(duì)脫硫和脫氮兩套系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立遠(yuǎn)程操控，保護(hù)各自隱私，避免關(guān)鍵信息共享。硬件架構(gòu)如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在的工業(yè)產(chǎn)品都提倡高度智能化和無(wú)人值守，尤其對(duì)于船舶這種移動(dòng)源設(shè)備，其內(nèi)部配套的各種設(shè)備及其控制模塊更需要智能化控制和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，只有這樣設(shè)備供應(yīng)商才能為船東提供更好的服務(wù)和快速響應(yīng)，減少過(guò)多的人力資源成本投入，將設(shè)備的售后運(yùn)營(yíng)服務(wù)成本降到最低。西門(mén)子S615安全網(wǎng)關(guān)模塊引入船舶尾氣后處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行、遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程故障排除和定期設(shè)備維護(hù)。未來(lái)還可以將該模塊推廣應(yīng)用到更多的船舶配套設(shè)備上，為船東提供更加智能化的配套產(chǎn)品和快捷服務(wù)，提高運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]MEPC 259（68）2015 GUIDELINES FOR EXHAUST GAS CLEANNING SYSTEMS[Z].May 15，2015.

[2]Operating Instructions， Industrial Ethernet Security SCALANCE S615（2018.8）[Z].

[3]User Guide，SIEMENS Industry Security Scalance S[Z].2008.2.

[4]周松，肖友洪，朱元清.內(nèi)燃機(jī)排放與污染控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2010.