鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)(EMS)

1、鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)（EMS解決方案發(fā)布時間：2008-4-11 來源：南陽節(jié)能信息網(wǎng) 作者：能源管理系統(tǒng)（Energy management system ,簡稱EMS是鋼鐵企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分，在能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析，處理以實(shí)現(xiàn)對能源設(shè)備、能源實(shí)績、能源計(jì)劃、 能源平衡、能源預(yù)測等方面發(fā)揮著重要的作用。在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中，把能源管理作為MES勺一個基本應(yīng)用構(gòu)件，作為大型企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分，如圖示:L4：企業(yè)貨源計(jì)劃系統(tǒng)ERPL3f車間級制造執(zhí)行系統(tǒng)Ll/L：r設(shè)備的程拄制軍統(tǒng)企業(yè)信息化體系紀(jì)構(gòu)能源介質(zhì)種類主要包括：高爐煤氣（ BFG、焦?fàn)t煤氣（COG

2、、轉(zhuǎn)爐煤氣（LDG、天然 氣（NG、氧氣（O2）、氮?dú)猓∟2）、僦氣（Ar）、壓縮空氣（Air ）、蒸汽、氫氣（H2）、采暖 熱網(wǎng)、生活水、工業(yè)凈環(huán)水、工業(yè)濁環(huán)水、濃鹽水、除鹽水、酚鼠水、軟化水、電力等。能源介質(zhì)信息包括：壓力、流量、溫度、煤氣熱值、供水品質(zhì)（水質(zhì)）、閥門開閉、調(diào)節(jié) 閥開度、開關(guān)信號、動力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、主生產(chǎn)線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。環(huán)保信息包括：環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行情況、外排水中主要污染物的濃度、流量、主要廢氣排放 點(diǎn)的外排放廢氣中煙（粉）塵、SO2 NOx CO2等污染因子的濃度和流量、污染物排放總量、大氣質(zhì)量指標(biāo)、廠區(qū)視頻檢測、廠界噪音。、方案設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)架構(gòu)典型能源系統(tǒng)架構(gòu)包括能源

3、調(diào)度管理中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元等三級物理結(jié)構(gòu)（如圖示）?；诨A(chǔ)自動化向信息化建設(shè)發(fā)展的原則，并分析比較了實(shí)時數(shù)據(jù)庫和 SCAD徵件的技術(shù)特點(diǎn)，本方案以SCAD照統(tǒng)為核心構(gòu)建能源管理系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品和技術(shù)建立一套先進(jìn)的、符合鋼鐵企業(yè)管理應(yīng)用功能的能源管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建立：7丁 U10 面R-能源中心：以SCADA欠件為核心s建立I/O Server實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)監(jiān)視、工藝操 作和實(shí)時的能源管理功能；基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)具有模型背景的能源管理功能并對外提供接口。通訊網(wǎng)絡(luò):采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)，建立分區(qū)域的冗余環(huán)網(wǎng)，環(huán)與環(huán)之間采用耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，從而建立

4、高可靠專有的能源數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)絡(luò)。-數(shù)據(jù)采集：RTU產(chǎn)品為核心，通過信號采集、通訊、協(xié)議轉(zhuǎn)換等技術(shù)手段，將能源介質(zhì)參數(shù)的采集與生產(chǎn) 控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。2、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖能源中由心I/O數(shù)據(jù)服務(wù)器、Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器和工作站組成。服務(wù)器負(fù)責(zé)原始計(jì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、 歷史壓縮存儲、二次計(jì)算和為監(jiān)控畫面提供實(shí)時數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集和存儲，作為能源（物資）計(jì)量統(tǒng)計(jì)管理數(shù)據(jù)庫；工作站上 運(yùn)行計(jì)量數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件，對計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、設(shè)備管理、權(quán)限分配、報表打印以 及調(diào)閱等；Web服務(wù)器負(fù)責(zé)將指定的實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測畫面和動態(tài)曲線

5、以網(wǎng)頁的形式在公司網(wǎng)上發(fā)布, 供其他部門網(wǎng)上在線查閱，并提供系統(tǒng)與用戶的各種人機(jī)界面。I/O數(shù)據(jù)Oracle根據(jù)能源管理系統(tǒng)功能需求及實(shí)際各部門業(yè)務(wù)流程規(guī)定，EMSa據(jù)流圖可用下圖表示:賺音國琳酢界電力系輒域力最郭本道/利M圖能鐮依星梨t站氫能舞粽微展號甌 基詁能而置遛功能.印工保護(hù)管理功靛* W茂茂花MESfRP'_ _ _一，美辜我據(jù)珠1一次儀裊二次住r-SC AC*3、系統(tǒng)功能EMS勺監(jiān)控系統(tǒng)分為4個子系統(tǒng)，即供配電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和環(huán)保系統(tǒng)。其中動力系統(tǒng)包括燃?xì)庀到y(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氧氮僦系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)包括化學(xué)水、工業(yè)水和生活 水。、數(shù)據(jù)的實(shí)時采集與監(jiān)控通過建立可靠的數(shù)據(jù)

6、采集系統(tǒng)（ SCAD照統(tǒng)）對能源潮流數(shù)據(jù)（如電流、電壓、壓力、溫度、 流量、環(huán)境數(shù)據(jù)等）、設(shè)備狀態(tài)（如開、停、閥門開度、報警信號等）等進(jìn)行采集；提供過程監(jiān)視、 操作控制、實(shí)時調(diào)整等畫面 ，過程曲線及信息顯示等輔助界面、大屏幕等完成能源中心管轄范圍的 能源設(shè)備狀態(tài)及潮流的監(jiān)視功能；提供過程控制和實(shí)時調(diào)整，參數(shù)設(shè)定窗口等實(shí)現(xiàn)控制功能；并對信息進(jìn)行歸檔。、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括介質(zhì)參數(shù)管理、維護(hù)單位管理、計(jì)量設(shè)備管理、測點(diǎn)耗量關(guān)系、用戶權(quán)限設(shè)置、以及其他 需人工錄入的參數(shù)管理界面。、能源管理功能將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析和整理，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃和檢修計(jì)劃的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)能源管理功 能，包括能源實(shí)績分析管理、能

7、源計(jì)劃管理、運(yùn)行支持管理、能源質(zhì)量管理、能源平衡管理、在線 預(yù)測分析等。、環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)對環(huán)保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，對水、煙氣等排放進(jìn)行監(jiān)測、分析和管理。4、基本配置能源管理系統(tǒng)基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，采用C/S 和B/S 混合系統(tǒng)架構(gòu)方式。典型的配置和設(shè)備組成如下:不gX爵犀界，：$c*OA vQ加*/節(jié)ItM孫科七 fii-GPS，鼻，科推即，更需JA二陶第.IT眸基菱豆蚓曲轉(zhuǎn)1殳場力*力季/力工”理界千4拒里JL*宓收儀一rran-,匕:*門專訊占號療濟(jì),th.辛中嘉 wtroowi 血$ Sever 工:Windows XP PrdE,用!* *i(XMie-, _|貪心反棘 q帕培匚

8、ixfweb -iIX|史3亞陽C i：+(tSt 心 t*正W泉黃被臉工Mi強(qiáng)修 w二汴R工曲看三ILENTM!1陽子區(qū)域冗氣環(huán)防，M0嘰RTUlGX*wtyv YTWPM RTU三、主要產(chǎn)品技術(shù)描述1、SCAD做件采用國際主流的SCAD徵件建立I/O Server實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)器功能，通過在線的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn) 動態(tài)流程圖、參數(shù)表、趨勢曲線等監(jiān)控功能，并與關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立通訊。技術(shù)特點(diǎn)如下： 軟件體系采用真正的客戶/服務(wù)器（C/S）體系結(jié)構(gòu)；一 能夠完全做到實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)器以及趨勢、報警、報表和文件等功能模塊的冗余;I/O通訊冗余，主通訊中斷時自動切換到旁路；一 支持在線組態(tài)，即在不影響操作的情況下

9、，允許全部或部分應(yīng)用程序進(jìn)行修改;一 支持ODBC OPC APk DDE等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換方式；一 網(wǎng)絡(luò)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的 NetBIOS,支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議；一 支持多種關(guān)系型數(shù)據(jù)，包括 Oracle、SQL Server、dBASE。一 系統(tǒng)通過設(shè)置不同級別的用戶操作權(quán)限而防止越權(quán)操作保護(hù)系統(tǒng)的安全。2、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元一MIPM RTU遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元采用美國SIXNET公司MIPM系列RTUT品。SIXNET高端RTUT品(IPM級)具有32位處理器、大容量存儲空間，不但提供標(biāo)準(zhǔn)串口(RS232/RS485)通訊和IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程功能。還提供以太網(wǎng)通訊端口，并

10、具有嵌入式功能， 可支持高級編程和網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用程序，例如Web Server、Internet 訪問、高級 C/C+編程及專有通訊協(xié)議的定制等，是最新一代控制器產(chǎn)品。同時具有多種國際工控產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，提供高可靠品 質(zhì)應(yīng)用。其產(chǎn)品主要技術(shù)特點(diǎn)為：、同時提供多種通訊端口：以適應(yīng)分散應(yīng)用和本地的不同通訊要求。、提供大容量程序和數(shù)據(jù)存儲空間：適合就地運(yùn)算和大量數(shù)據(jù)安全存儲。、更高的適應(yīng)惡劣環(huán)境應(yīng)用：工作環(huán)境溫度為-40 700G國際品質(zhì)認(rèn)證等。3、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用美國SIXNET公司產(chǎn)品。SIXNET近30余年的工業(yè)自動化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，使其充分了解各種工業(yè)場合的應(yīng)

11、用需求。并將其成熟的工業(yè)自動化產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念注入工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品中，能夠真正經(jīng)受各種惡劣工業(yè)環(huán)境的長期考驗(yàn)。SIXNET工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有卓越的工業(yè)品質(zhì)，低功耗、無風(fēng)扇電路設(shè)計(jì)、 寬范圍工作環(huán)境溫度(-40C - 85 C)、美國軍標(biāo) MIL-STD-1275防浪涌保護(hù)以及嚴(yán)格的國際質(zhì)量認(rèn)證(包括 危險場所2區(qū)防爆認(rèn)證、DNV四級社認(rèn)證)等特性確保在各種惡劣工業(yè)環(huán)境現(xiàn)場長期穩(wěn)定、可靠、 安全使用。SIXNET實(shí)時環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)專有Real-time RingTM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速容錯環(huán)網(wǎng)冗余，并具有端口配置、端口鏡像、優(yōu)先級劃分等高級網(wǎng)管功能，可保證信息交換的實(shí)時性和確定性，支持PLC,

12、 DCSModbus方式監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，可以方便地進(jìn)行故障診斷、報告和定位。尤其適合如SCAD*動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建 100/1000Mbps工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)。四、高端產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)EMS系統(tǒng)采集的信號分散在工廠的各個角落，許多能源計(jì)量參數(shù)已納入原有生產(chǎn)控制系統(tǒng)，能源數(shù)據(jù)的采集將面臨繁雜的通訊協(xié)議和接口。采用新一代的自動化產(chǎn)品(RTU/Gateway),構(gòu)筑分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將能源介質(zhì)參數(shù)的采集與生產(chǎn)控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。RTU/Gateway產(chǎn)品是對傳統(tǒng) PLC系統(tǒng)在遠(yuǎn)傳和分布式應(yīng)用的產(chǎn)品補(bǔ)充，提供更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理 和通訊能力，從而構(gòu)建新一代能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)。MIPM R

13、TU預(yù)集成了 PLG記錄儀、流量計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)關(guān)等多種功能，其高端產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù) 如下：1、預(yù)集成的數(shù)據(jù)記錄功能MIPM RTU預(yù)集成了數(shù)據(jù)記錄(Datalogging )功能。作為系統(tǒng)工具軟件(I/O Tool Kit )選 項(xiàng)之一的Sixlog軟件，提供了工程向?qū)团渲脩?yīng)用，無需編程。SIXNET的Datalogging 功能具有以下優(yōu)點(diǎn)：一可按時間、事件等方式啟動數(shù)據(jù)記錄一 時間間隔可設(shè)置(10毫秒-49天)一 大容量、非易失數(shù)據(jù)存儲(16M一 同一控制器支持多個 Datalog配置 服務(wù)器/客戶機(jī)式雙向數(shù)據(jù)恢復(fù)方式一 工程向?qū)团渲媒缑?，無需編程一多種通用軟件瀏覽的歷史數(shù)據(jù)文件一支持?jǐn)?shù)據(jù)

14、記錄冗余服務(wù)器功能數(shù)據(jù)記錄可用于實(shí)現(xiàn) SO時能，用于記錄故障報警事件發(fā)生的時間順序；可以實(shí)現(xiàn)重要能源計(jì) 量數(shù)據(jù)的備份，防止因?yàn)橥ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)故障等原因?qū)е逻@些重要數(shù)據(jù)的丟失；同時保證貼有時間標(biāo)簽的能源采集數(shù)據(jù)的完整性。RTUW代無紙記錄儀，提供更靈活、更安全的數(shù)據(jù)備份功能！2、RTU的數(shù)據(jù)補(bǔ)傳和調(diào)用功能利用數(shù)據(jù)記錄（Datalogging ）功能，RTUjfi數(shù)據(jù)加上精確的時間標(biāo)簽存儲在非易失的存儲器中。 然后按照用戶定義的時間表或在發(fā)生特定事件（例如遠(yuǎn)程傳輸故障恢復(fù)后）時把記錄的歷史數(shù)據(jù)傳 送到一個或多個中心控制站，從RTU傳送上來的數(shù)據(jù)包括控制站地址、時間標(biāo)簽、紀(jì)錄序列號等識別數(shù)據(jù)。多個站點(diǎn)傳送

15、上來的數(shù)據(jù)堆入輸入數(shù)據(jù)緩存，等待順序處理。補(bǔ)傳的數(shù)據(jù)可存儲到 ASCII文件（.csv ）中，可方便地被 SCAD徵件和數(shù)據(jù)庫調(diào)用，完成 數(shù)據(jù)回填。每站點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別保存在不同的文件中，用戶可以按周期配置進(jìn)行文件更新。同時，CitectSCADA軟件專為SIXNET數(shù)據(jù)記錄功能開發(fā)了數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器驅(qū)動，可以直接調(diào)用RTU內(nèi)記錄的歷史數(shù)據(jù)并恢復(fù)到趨勢文件中。3、建立先進(jìn)的系統(tǒng)通訊機(jī)制傳統(tǒng)控制系統(tǒng)（包括 DCS/PLC的通訊機(jī)制是主、從方式，既輪巡通訊。這是在專有布線結(jié)構(gòu)下工控領(lǐng)域所遵循的通訊原則。而RTUT品具有服務(wù)器/客戶機(jī)式的通訊能力。在客戶機(jī)方式下，RTU作為主站，可主動向控制中心發(fā)起通信，

16、這種模式常常用做“例外報告”。RTU作為客戶機(jī)可實(shí)時地報告事件的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)快速報警響應(yīng)。這種“例外報告”機(jī)制可減少 傳統(tǒng)輪詢系統(tǒng)中的通信負(fù)荷與等待時間。在大型SCADA（統(tǒng)中，I/O響應(yīng)時間是決定系統(tǒng)品質(zhì)的重要因素，你的系統(tǒng)越大，這種分布式客戶機(jī)結(jié)構(gòu)的好處就越明顯。主站輪巡與“例外報告”相結(jié)合是先進(jìn)SCAD照統(tǒng)的通訊機(jī)制！4、嵌入式技術(shù)的應(yīng)用作為真正的開放式自動化產(chǎn)品， MIPM RTU供了嵌入式開發(fā)能力， 使用IADK開發(fā)工具包可以 編譯和調(diào)試自己專有的應(yīng)用程序， 然后在控制器和 RTU中運(yùn)行。IADK提供訪問I/O寄存器的庫函數(shù), 具有讀寫控制器 I/O寄存器和通訊端口的最高訪問能力。嵌入

17、式技術(shù)的應(yīng)用，有利于快速開發(fā)專有的通訊驅(qū)動，使用戶與我們享有同等的開發(fā)能力！5、高端以太網(wǎng)通訊特性IP安全特性（防火墻保護(hù)）： MIPM RTU可嵌入防火墻保護(hù)功能，防止系統(tǒng)受到非授權(quán)訪問的 能力，使用其安全規(guī)則向?qū)渲没贗P地址、IP端口、IP表等限制訪問規(guī)則；SNM畫絡(luò)管理：支持AT,ICMP,IP,System,TCP,UDP等MIB組功能，可建立信息管理網(wǎng)絡(luò)軟件的 通信，MIPM RTU具有SNM啊絡(luò)管理能力；PPP通訊協(xié)議：通過串口鏈路透傳IP數(shù)據(jù)包，將串行連接轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通訊連接出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于

18、內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮思純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之日能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時, 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣， 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也二。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，