松阳不锈钢管厂为例,介绍其能源计量管理系统及该系统的设计,分析该系统的架构及软件应用,实现对不锈钢管厂的节能管理。

1系统概述

1.1系统介绍

不锈钢管厂一直都是能源消耗大户,建立一个实现々节能管理的高效平台尤为重要。针对松阳不锈钢管厂各个作业区的相关工艺流程以及设备控制情况,借助信息化、自动化的手段,将各个作业区◣能源计量信号统一规划,实现实时监控,充分挖掘节能潜力,提高能源利用效率,以利于管理人员全面掌握能耗状况,做到科学◥决策ぷ。系统集计算机技术、网络技术、通信技术、自╳动控制技术等各项专业技术为一体,主要涉及到该不锈钢管厂范围内各个作业区的水、电、煤气、蒸汽、氧气、氮气、氩气以及压缩空气等各种能源数』据。

1.2系统设计

不锈钢管厂能源计量管理系统设计主要遵循先进性、成熟性、兼容性、可扩展性、安全性及可靠性原则,预留与ERP系统接口,与现有信息系统集成,实现与各个作业区自⌒ 动化系统对接,实时获取现场工艺数据,并对采集的数据进▓行加工,分析,自动生成能源数据日报表,月报表,年报表,数据历史趋势,为降本增效,节能降耗▽提供参考数据,有利于对各项指标进行对标。

通过能源管理系统,将能源(包括水、电、汽/气)作为公司级的资源统一管理,集中进行调配、管理〗和考核,可实现能源系统一体化运作和集中管理,实施有效的㊣能源监控管理和能源平衡调度。

2系统架构

2.1层次架构

系统功能包括数据采集和信息集成。能源管理系统数据集成层负责所有数据采集、处理、通讯和计算功能。

数据集成层的核心服务是整个系△统的基石,其主要功能包括:计量装置和设备的通讯接口、实时历史数据存储、实时数据处理与计算、运行实时监▂控,报警信息的发布。

信息集成层管理能源信息,与其它信息系统如ERPMES、远程计↘量网等进行数据交互,确保信息完整化、实时化、可视化。

能源专网的主干节∩点要结合厂区分布图、现有的数据采集网络和新建数据采集站的分布进行统一规划,主干节点要设置在数据采集站所的中心区域,不仅使得各采集站所到主干节点的距离最短,还能兼◥顾全厂的各个角落。

能源专网的网络架构采用星型拓扑,整个能源专网采用三层网络架构,分为核心层、汇聚层、接入层。接入层网络在生产系统中已初步建设完成,不再重复建设;汇聚层◣网络将整个专网分成烧结、炼铁、炼钢、轧钢四个汇聚区,四个汇聚区是根据厂区分布确定的;核心层网络将建立在核心机房,核心机房可与整个厂的信息中心机房合并。系统的各项任务按功能分别≡在网络中不同的服务器中运行,其它客户机(操作员工作站、工程师工作站等)通过网络共享服务器资源。

能源系统将建立一套完全独√立于生产系统的PLC系统,对整个能源数据进行整合、处理,完成数据的底层采集功能。成本系统利用现有生产控制系统的PLC,通过以太网方式将生产系统环网一个节点接●入能源专网。

能源专网建立时,考虑到系统日后升级需求或其它信息系统数据采集需求,将整个生产网络接入能源专网,并对生产网络进行统一的整理规划,以满足日后信ξ息系统升级的必要条件。

2.2控制系统

不锈钢管厂能源计量管理系统采用西门子STEP7-400ET200M系列方式,将各作业区的信号采集到模块中,通过光缆传送到CPU中♀进行处理,通过WinCC进行SCADA展示,并通过WEB发布的方式将数据传送到骨干网中。既保证了数据采集系统的高速稳定运行,又节约了投资成本,实现了对各作业区的能源计量参数的集中监控功能。整个控制系统共设置『2台工作站,1台通信处理站,预留显示终端接口和16个远程I/O站。

能源计量设备现场已经安装并进入PLC的信号点,需要先将原有的配电/隔离器改为一入两出↘型的配电/隔离器,输出一路进入原有的PLC,另一路进入能源计量系统;对于现场没有的信号点,需要新采购检测设备直接连入能源计量系统,新增的能源计量设备及固定式煤气报警仪「则经过配电/隔离器之后直接进入能源计量系统。

现场流量变送器因型号不统一,信号有的为有源,有的为无源,因此应对←有源信号采用隔离器进行信号隔离后传送给PLCI/O模块;无源信号则应采用配电器进行隔离后传送给PLCI/O模块。

针对煤气管道排水器比较分散且距离较远的,出于成本考⊙虑,采用添加中继箱的方法,即信号先经过中继箱配电╲/隔离器后再连接到PLCI/O模块。

电力计量采用协议转换器(协议网关)进行通讯规约间的转换。以RS-232/485/422串行接口或以太网接口与智能仪表、保护装置、直流屏、自动化系统等进行数据∞通讯,就近接入能源管理系统网络。

2.3系统接口连接

布在各个作业区的远程I/O站之间距离较☆远且比较分散,采用光纤连接,协议为Profinet,。该不锈钢管厂能源管理系统主要预留与ERP系统的集成接口,实现与现有系统的集成。由于接入应用系统多并可能发生变更,采用中※间件的设计架构,在系统内部实现一个总线型通信子系统(中间件)。各应用系统遵循标准的通信协议,由中间件负责信息的路由、信息缓存、故障↘恢复等通用功能。

中间件提供WebService服务∏的应用,系统对外提供此接口,由其它系统调用此接口,并向该系统发送和读取数据。报文对象为XML格式,数据定义由发送方和接收方协Ψ 议约定。WebService是一项新技术,能使运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方★软件或硬件,就可相互交换数据或集成。

依据WebService规范实施的应用△之间,无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么,都可以相互交换数据。WebService是自描述、自包含的可〓用网络模块,可以执行具体的业务功能。WebService也很容易部署,因为它们基于一些常规的产业标准以及已有的一些技术,诸如XMLHTTPWebService减少ζ 了应用接口的花费,为整个企业甚至多个组织之间的业务流程的集成提【供了一个通用机制。

3系统软件应用

3.1系统配置

不锈钢管厂能源管理监控系统平台采用基于Windows平台的SCADA软件;采用◇独立商用的实时数据库软件,过程监视系统SIMATICWinCC视窗控制中心;应用系统采用模块化结构,具有良好的维护性和可扩展性;管理系统平台根据功能可▓以分为数据采集处理服务、管〖理业务应用服务、数据库,这些功能根据系统规模的大小可部署在不同的网络服务器和客户端上。不同角色的计算机和服务器将提供不同的服务和应※用能力。

因此,系统需要配置□ 远程的接口机和组态管理机,服务器配置如下。

1)数据采集服务器1台:实现电力、燃气、动力、给排水、生产的实时数据的集中存储,即负责数据▅从外部系统的采集和导入。

2)应用服务器1台:管理系统管理⊙应用功能服务器。

3)实时历史数据库服务器1台:安装管理系统实时历史数据库,可将现存的历史库扩充,或采用①统一的产品等。

3.2人机界面

不锈钢管厂能源管理系统界面采用西门子公司的Step7WinCC进行工业组态软件编制,通过工业以太网络进行信息交换,实现实时监控,可以查看主画面,按区域分别查看各个作业区能源参♀数画面、介质种类参数画面。

数据显示:根据流量仪表及压力仪表所采集到的数据进行压力补偿后,每天零点,每周一零点○,每月1日零点对数据▓进行处理,并将相应的数据传送到上日累计、上周累计、上月累计中。

4结语

能源计量系统运行稳定可靠,使得该不锈钢管厂的能源计量管理水平得到很大的提高,有利于企业用科学准确〗的计量数据指导生产,从而达到节能降耗的目的。随着企业信息化管理要求的不断提高,生产数据的种类和数量也不断地增加,实时性和¤共享性要求也不断的提高,建立高效的能源计量系统对企业提高经营效益至关重要。该系统预留与EMS对接的通讯接口,支持TCP/IP协议,并为企业ERP系统◤的构建奠定了基础。