基于力控軟件的鋼鐵企業(yè)能源計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

藍(lán)崇峰

摘要：企業(yè)競爭日益激烈，在碳中和的背景下，企業(yè)的能源成本核算也愈發(fā)重要，對能源的計量與數(shù)據(jù)有效采集也越來越被各個制造業(yè)企業(yè)所重視。應(yīng)用力控組態(tài)軟件和驛唐無線DTU通訊設(shè)備，建立實時的能源計量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對鋼鐵企業(yè)的各種能耗監(jiān)測，并且提供了功能強大的歷史數(shù)據(jù)查詢，歷史趨勢查看，能源報表生成等功能，為鋼鐵企業(yè)的能源管理提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：能源計量;力控;數(shù)據(jù)采集;組態(tài)軟件

鋼鐵企業(yè)競爭日益劇烈，在碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，如何降低能耗成本，提高鋼鐵產(chǎn)品的競爭力，成為了所有鋼鐵企業(yè)所面對的一道必答題，而水電風(fēng)氣等能源是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本的重中之重，因此對其有效監(jiān)控與高效利用越來越被企業(yè)所重視。

1.背景

廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司是一座新建成投產(chǎn)不足3年的新廠，其一二級能源計量現(xiàn)場儀表基本已安裝完成，但是由于計量儀表安裝的點位較為分散，人工現(xiàn)場抄數(shù)查數(shù)比較費時費力。且大部分計量儀表都附帶有MODBUS通訊協(xié)議，因此，為了使生產(chǎn)過程中的能耗能被實時掌握，管理者能夠制定能耗計劃，下達(dá)考核指標(biāo)，使成產(chǎn)成本能夠得到有效控制，避免形成“信息孤島”，必須實現(xiàn)能源管理的信息化。

2.系統(tǒng)設(shè)計

所有能源計量點數(shù)據(jù)通過組態(tài)軟件統(tǒng)一實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，根據(jù)計量點數(shù)據(jù)量或按區(qū)域配備一定數(shù)量的數(shù)采站，并通過標(biāo)準(zhǔn)OPC協(xié)議將數(shù)采站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至能源管理中心，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，遠(yuǎn)程操作控制和設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視，系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)能源計量數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、報警、報表功能、點檢記錄、維修記錄、設(shè)備臺賬等功能。

2.能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)

（1）基于高性能、高可靠性的實時數(shù)據(jù)庫和SCADA軟件平臺，建立“高度集成”的能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)。所建立的能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋與節(jié)能減排息息相關(guān)的各種信息，包括，各動力介質(zhì)系統(tǒng)信息（煤氣系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)、氧氮氬系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等）、重點耗能設(shè)備和耗電設(shè)備信息、與能源系統(tǒng)相關(guān)的關(guān)鍵生產(chǎn)信息等?；赟CADA系統(tǒng)平臺集中監(jiān)控一二級能源數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)的綜合集成、監(jiān)視和管理。

同時，能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)在對能源介質(zhì)的采購、生產(chǎn)、輸送、儲存和消耗各相關(guān)環(huán)節(jié)的實時數(shù)據(jù)采集和分析處理的基礎(chǔ)上，集成各能源介質(zhì)系統(tǒng)和耗能設(shè)備實時監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)歸檔、事件記錄和查詢、報警與應(yīng)急聯(lián)動等功能。

（2）需要監(jiān)視的能源系統(tǒng)包括煤氣、電力、水、蒸汽、氧氮氬、壓縮空氣、固體燃料等系統(tǒng)。

3.具體實現(xiàn)方案

（1）公司公輔系統(tǒng)能源計量數(shù)據(jù)，各能源采集站、儀表房網(wǎng)絡(luò)為單獨規(guī)劃的環(huán)網(wǎng)，不占用公司主干網(wǎng)絡(luò)資源，可采用光纖、GPRS無線通訊、定向無線WIFI等方式聯(lián)網(wǎng)，在主干網(wǎng)交換機(jī)單獨劃分獨立虛擬網(wǎng)絡(luò)連接能源采集網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對不同介質(zhì)的一二級能源計量數(shù)據(jù)采集;

（2）對于接入各分廠PLC/DCS控制系統(tǒng)的能源計量數(shù)據(jù)，可直接通過自控系統(tǒng)的DDE、OPC、Modbus TCP等對外接口，由數(shù)據(jù)采集服務(wù)器集中后接入能源管理中心主干網(wǎng)，再轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集;

（3）對于分散的一二級非電計量儀表，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和多串口服務(wù)器匯集，一并接入數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中，再接入能源管理中心主干網(wǎng)，轉(zhuǎn)發(fā)到實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集;

（4）對于接入SCADA系統(tǒng)中的計量數(shù)據(jù)，可直接通過組態(tài)軟件系統(tǒng)對外OPC接口，接入能源管理中心主干網(wǎng)，由實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。

4.基于力控組態(tài)軟件的能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由現(xiàn)場儀表，光纜，光纖收發(fā)器，交換機(jī)，服務(wù)器，力控組態(tài)軟件等組成，其主要功能是把現(xiàn)場能源計量儀表的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地采集至服務(wù)器中，并將它們發(fā)布展示出來，傳輸方式結(jié)合現(xiàn)場實際，采用TCP或RS485/RS232等方式，采用無線+有線結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

5.結(jié)語

基于力控組態(tài)軟件的能源點數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，將會隨著組態(tài)軟件的不斷升級，其功能越來越強大。靈活地利用組態(tài)軟件的各個功能及其特點，能夠開發(fā)出更多實用且有效的能源采集功能，為鋼鐵企業(yè)降低能耗成本，提高能耗監(jiān)測水平貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁偉文，賓鴻贊，田文超.基于組態(tài)軟件的能源計量點數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，20（5）：497～500.

[2]高宏巖，王兆芊，王聞陽.基于力控軟件的過程控制虛擬實驗系統(tǒng)[J].實驗室研究與探索，2017，36（3）：90～93.

[3]朱權(quán)潔，歐陽冶華，劉海雄，龔劍.鋼鐵企業(yè)能源計量實時監(jiān)測管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].冶金自動化，2010，S1：164～168.