PI實時數據庫在鋼鐵企業能源管理系統中的應用

張紅波

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063500）

0 引言

在當前冶金企業競爭日益激烈、環保要求越來越高的情況下，鋼鐵企業的能源管理水平在公司的發展戰略中顯得尤為重要。唐鋼中厚板公司為了為了更好的加強公司能源計量的管理工作，實現噸鋼能源成本的有效控制和管理，使其更好的為公司的生產服務，決定通過實施中厚板公司能源管理系統將中厚板現有全部能源介質實現信息化管理，引進PI實時數據庫系統，完善計量設施，確保計量數據準確可靠，并實現網絡化、精細化、可視化管理，以促進能源合理調配和高效利用，實現為企業節能降耗的目的。

1 總體方案

（1）對現有計量儀表進行參數核實和整改，確保計量數據真實、準確，對煤氣系統計量中沒有溫度壓力補償的要增加穩壓補償，對缺失計量設施的進行設計安裝。對沒有流量積算儀的一次表增加流量積算儀，確保計量數據真實、準確、科學，可靠。不再沿用PLC所出具的數據進行結算和計量。盡量實現計、控分離，互不干擾，以避免影響生產控制系統。

（2）實現中厚板廠際計量儀表高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣、氧氣、氮氣、氬氣、壓空、水、電等全部能源介質網絡化、可視化管理，實現在線分析和監控，以利于合理進行能源調度，最大限度的合理高效利用能源。

（3）引入PI實時數據庫系統，將全部能源計量數據接入PI服務器。通過PI系統實現全部能源介質實時在線集中監控和管理，實現能源數據實時采集、實時監控、能源平衡、能源調度以及能源數據統計和分析等功能。

2 PI系統簡介

2.1 PI通用數據服務（Universal Data Server）

PI通用數據服務（Universal Data Server）（簡稱 UDS）是 PI系統的核心。它是實時提取和傳送貫穿整個PI系統和整個信息基礎的實時數據服務引擎，并為所有數據源提供開放式訪問接口。UDS連接業務系統的實時運行操作，并與用戶的運行、工程、管理和經營過程中的信息相連。可將UDS實際連接到任何外部數據源，包括：實時運行的自動化系統（如分散式控制系統（DCS）、數據采集與監控系統（SCADA）、電廠監控信息系統（SIS）、電力市場系統（PMS）、廣域相角監測系統（WAPMS）、配變監測及網損分析系統（DTM&LAS）等）,以及實驗檢測與分析系統或其他信息系統等。通過UDS，所需數據即刻可用于運行監視，更深層次的應用分析，以及輔助決策的業務信息報告等。

2.2 PI應用服務

PI應用服務增強了PI系統的整個應用功能。該應用服務是基于PI數據儲存（DataStorage）和通用數據服務（UDS）之上的另一層應用。該應用服務保證了用戶獲得其桌面計算機應用所需的信息，而不用在客戶端進行復雜運算。該類應用服務包括：

PI性能公式（PI Performance Equations）（簡稱 PI PE）

PI蒸汽表（PI Steam Tables）

PI總加器（PI Totalizers）

PI性能公式（PI Performance Equations）

PI性能公式用于按時間或事件計劃來建立實時計算，它廣泛用于驗證原始數據，推導其它標簽點值函數的值，執行邏輯操作，以及集合計算等。該計算可包括單元性能、單元狀態、數據匯總、數據轉換，以及歸檔數值的求和運算等。

PI蒸汽表（PI Steam Tables）

PI蒸氣表是PI性能公式的應用延伸，并在ASME蒸氣表基礎上，為推導水與蒸氣的熱力和傳輸特性而提供的一套完整函數。

PI總加器（PITOtalizer)

2.3 PI圖形界面

PI圖形顯示界面 （PI ProcessBook）是PI系統的主要圖形用戶接口，它組織并整合所有信息，為迅速和有效地正確決策服務。PI圖形顯示界面將用戶人員轉換為“知識型員工”，并提供能夠對每天的業務做出正確的決定而所需的有價值數據。

對于顯示儲存在PI數據儲存（PI DataStorage）庫和其它分離數據源的運行信息，PI圖形顯示界面是一個易于使用的桌面工具。采用PI圖形顯示界面，用戶可創建與顯示實時和歷史過程數據，包括客戶化的設備圖表和趨勢圖，以便由整個工作力來完成快速評價。

3 系統功能

唐鋼中厚板公司能源管理系統是實現能源數據可視化、集中統一化管理的基礎數據支撐系統。是實現優化資源配置、合理利用能源、改善環境，實現從單一的裝備節能向系統優化節能的戰略轉變的重要措施，也是創建節約型企業、實施清潔生產的必然要求。通過信息化和自動化的手段，將計量數據采集、匯總、分析、處理、展示、報告，通過數據的深度挖掘，進而輔助管理決策、過程分析，管理循環和持續改進，優化工藝流程。實現對中厚板的全部能源介質全過程的集中監控和管理。促進了能源調度的科學、合理、及時，促進了能源的回收和高效利用，從而最終達到節能增效、降本增效的目的。本系統通過實時采集各能源介質數據，包括水、電、煤氣、氧、氮、氬、壓空、蒸汽等計量數據，在此基礎上完成能源數據實時監視、能源設備狀態監視、故障報警分析、能源平衡、能源分析等，形成各種報表，為能源調度管理提供決策幫助。系統具有能源數據監視、能源數據統計分析和預測以及能源平衡等功能。保證數據真實、準確、穩定，為合理調度能源，促進能源科學、合理利用提供堅實的數據支撐。

以管網組態圖、曲線、表格等方式實時監視煤氣數據。并可進行數據回放。具體如下：

轉爐煤氣計量系統監控畫面

高爐煤氣計量系統監控畫面

焦爐煤氣計量系統監控畫面

氧氣計量系統監控畫面

氮氣計量系統監控畫面

氬氣計量系統監控畫面

壓縮空氣計量系統監控畫面

蒸汽計量系統監控畫面

水計量系統監控畫面

電計量系統監控畫面分別可以顯示產供能源情況，以及數據的動態平衡情況。可通過點擊監控畫面相應測點數據，顯示趨勢，在趨勢上可以設定時間段顯示該段時間的趨勢，也可顯示指定日、月、年的趨勢以及不同日期的對比趨勢。如果需要客戶提出其他需求進行完善。

4 結論

唐鋼中厚板公司通過引入PI實時數據庫搭建的能源網管理系統，上線運行效果良好，運行穩定，滿足了中厚板公司能源管控的需求，提高了中厚板公司對能源的管控水平，提高了中厚板公司的能源利用效率，給中厚板公司創造了巨大的經濟效益，推廣價值相當廣闊。

［1］楊源源.實時數據庫PI在企業MES系統中的應用的事務處理[M].軟件學報，2010:68-74.

［2］劉云生.實時數據庫的數據處理[M].中國計算機世界報，2002:40.

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