能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)應(yīng)用

韓駿

摘 要：結(jié)合煉鋼廠能源管理系統(tǒng)的開發(fā)，介紹了WonderWare公司的組態(tài)軟件及其數(shù)據(jù)庫在煉鋼系統(tǒng)的應(yīng)用。此系統(tǒng)使用靈活、高效，解決了煉鋼廠能源計(jì)量、管理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題，為能源管理、節(jié)約提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 能源管理 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TF3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0149-02

煉鋼系統(tǒng)作為冶金企業(yè)的核心環(huán)節(jié)，其能源消耗在冶金流程中占據(jù)著很大的比重，因此其能源消耗的計(jì)量、管理工作顯得尤為重要。某鋼鐵廠在2004年投資建設(shè)了3座100 t轉(zhuǎn)爐，其能源計(jì)量、管理方面一直比較薄弱，無法滿足能源精細(xì)管理的要求。尤其是班組的能源計(jì)量是靠崗位員工手工抄表完成，存在較多干擾因素，數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性存在較大問題。為了實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、高效計(jì)量，該煉鋼廠依托WonderWare公司的InTouch軟件、Microsoft公司的Access軟件及相關(guān)軟件開發(fā)了一套簡(jiǎn)單高效的能源管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

煉鋼系統(tǒng)的能源消耗種類多、數(shù)量大，包括氧氣、氮?dú)?、氬氣、天然氣、煤氣、蒸汽等。且煉鋼系統(tǒng)工序較多，包括倒灌站、脫硫站、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、吹氬站、LF爐、RH爐、連鑄機(jī)等。為了將各介質(zhì)、各工序的消耗使用情況準(zhǔn)確地采集，研究人員選用了WonderWare公司的InTouch組態(tài)軟件。

InTouch軟件是基于PC的工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，用于可視化和控制生產(chǎn)過程，它提供了易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛的功能，使工程師能夠快速地建立、測(cè)試和部署強(qiáng)大的連接和傳遞實(shí)時(shí)信息。其具有良好開放性，基本的通訊格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中，快速DDE兼容Microsoft的DDE，因此許多Win95/98/NT下運(yùn)行的軟件都可以與InTouch直接通訊。同時(shí)，InTouch除了自身帶有數(shù)據(jù)庫以外，還支持SQL語言，可以方便地與其他數(shù)據(jù)庫連接。而且，它支持通過ODBC訪問各種類型的數(shù)據(jù)庫，便于系統(tǒng)的綜合管理。

依據(jù)該煉鋼廠的一級(jí)自動(dòng)化設(shè)備，本著簡(jiǎn)潔、高效、易用的出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合InTouch軟件的功能特點(diǎn)，研究人員開發(fā)了一套簡(jiǎn)單、易用、靈活的計(jì)量管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的組成及配置

2.1 硬件組成

該廠各工序的控制硬件組成繁雜，包括Siemens公司的S7-300、S7-400系列及Schneider公司的Quantum系列，控制系統(tǒng)中均包含以太網(wǎng)模塊，所有的控制系統(tǒng)均連接到一級(jí)系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中，將數(shù)據(jù)傳送至能源管理采集站，系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。

系統(tǒng)配置兩個(gè)采集站，采用普通工控機(jī)，兩個(gè)數(shù)采站互為備用，以保證在其中一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)避免數(shù)據(jù)丟失。

2.2 軟件配置

下位機(jī)軟件采用與控制器配套的編程軟件進(jìn)行組態(tài)，分別是Step7和Concept。數(shù)據(jù)采集站采用InTouch軟件配套的DASSIDirect和DAMBTCP軟件將數(shù)據(jù)從PLC讀到InTouch中。采集站安裝了Microsoft公司的Access軟件，通過InTouch軟件的SQL語句將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。

3 軟件組態(tài)

數(shù)據(jù)采集的主要工作是：選取各工序需要采集的數(shù)據(jù)，在建立好InTouch與PLC的連接后，在InTouch軟件的標(biāo)記名字典內(nèi)建立相應(yīng)的標(biāo)記名，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。該能源計(jì)量系統(tǒng)是在原有各工序控制系統(tǒng)上搭建的，原有的PLC硬件、軟件系統(tǒng)均組態(tài)完成，運(yùn)行正常，各工序的儀表及廠際間的儀表均按位置、工序接入相應(yīng)的系統(tǒng)中，此次開發(fā)的能源計(jì)量系統(tǒng)將各個(gè)儀表數(shù)據(jù)按需求集中統(tǒng)計(jì)管理。

在采集站上完成InTouch、DASSIDirect、DAMBTCP等軟件的安裝后，分別配置與各工序控制器的通訊，并完成采集數(shù)據(jù)的標(biāo)記名配置。

依據(jù)能源統(tǒng)計(jì)管理的需求，利用Microsoft公司的Access軟件建立各工序的數(shù)據(jù)庫文件，然后通過ODBC開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)建立數(shù)據(jù)庫與InTouch軟件的聯(lián)系。在完成數(shù)據(jù)庫與InTouch軟件之間的連接后，利用InTouch軟件中的SQL訪問管理器將采集回來的能源數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。SQL訪問管理器中的綁定列表配置內(nèi)容是將能源量標(biāo)記名與數(shù)據(jù)庫中的列對(duì)應(yīng)起來。訪問管理器中的表模版就是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式及列構(gòu)成，正確配置綁定列表及表模版后，InTouch與數(shù)據(jù)庫的連接成功建立。

在完成采集站、控制器、數(shù)據(jù)庫之間的連接后，利用InTouch中的項(xiàng)目腳本功能，將計(jì)算后的數(shù)據(jù)按要求寫入數(shù)據(jù)庫。在項(xiàng)目腳本中通過簡(jiǎn)單的Quickscript語言編程，調(diào)用相應(yīng)的SQL執(zhí)行語句、變量及相應(yīng)的計(jì)算公式，依據(jù)采集站中的瞬時(shí)量計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)的消耗量，并根據(jù)設(shè)置的時(shí)間節(jié)點(diǎn)將消耗量寫入數(shù)據(jù)庫中。

4 數(shù)據(jù)利用及分析

該能源計(jì)量系統(tǒng)在投用后，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確地將現(xiàn)場(chǎng)能源消耗量反映給能源及生產(chǎn)管理人員，圖2是該系統(tǒng)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

圖2中的數(shù)據(jù)是在Access軟件中導(dǎo)出的Excel文件，這樣在做數(shù)據(jù)分析時(shí)更加高效、安全。圖中各介質(zhì)、不同的時(shí)間段（班組）消耗量一目了然，通過Excel的數(shù)據(jù)透視功能，正常、異常的消耗量對(duì)比明顯，為能源管理工作提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，在節(jié)能減耗的工作中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)曾多次發(fā)現(xiàn)能源介質(zhì)的異常消耗情況，并及時(shí)地確認(rèn)異常原因，避免了浪費(fèi)。

5 結(jié)語

在該能源計(jì)量系統(tǒng)的開發(fā)及使用中，煉鋼廠技術(shù)人員總結(jié)該系統(tǒng)的如下優(yōu)點(diǎn)：開發(fā)成本低，搭建簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠，修改方便，使用難度低等。該系統(tǒng)于2015年3月投入使用，在使用中不斷調(diào)整完善，已成為煉鋼廠能源管理不可或缺的工具。

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