泰鋼能源介質(zhì)管理系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用

劉祥銀，翟乃波

1 前言

山東泰山鋼鐵集團公司現(xiàn)有能源介質(zhì)包括高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦爐煤氣、氧氣、氮氣、壓縮空氣、氬氣、蒸汽和水。其中水部分又包括新水、中水、軟水，分別采用不同類型的儀表計量。現(xiàn)有氣（汽）體計量儀表128個，水表51個，測量點分布廣泛，需要抄表人員巡走各個測量點儀表進行抄表。雖然能夠得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，但是仍存在以下問題：抄表人員不可能同時抄錄多個測量點儀表，數(shù)據(jù)存在時間上的偏差，使得所抄數(shù)據(jù)存在時間上不統(tǒng)一；儀表數(shù)據(jù)抄錄需要耗費大量的人力、物力，且很容易造成人為誤差；調(diào)度人員不能在同一時間全面掌握介質(zhì)使用情況，無法對調(diào)度作出很準確的判斷；抄表人員抄錄的只是某一時刻的數(shù)據(jù)，不能實時記錄所有歷史的數(shù)據(jù)，不利于對數(shù)據(jù)的分析。

工業(yè)生產(chǎn)分析指導(dǎo)的有效性取決于數(shù)據(jù)報表的及時性及準確性。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)報表時間上存在滯后性；數(shù)據(jù)在時間上缺乏連貫性和統(tǒng)計分析的價值；人為誤差會影響事后分析的準確性。能源管理的落后給能源計量客觀、全面、準確的評價造成很大的影響，影響了后期決策與精準管理。為了能源的優(yōu)化配置，實時反映能源運用情況，并對能源的使用狀況進行科學(xué)分析，使能源的利用更加符合公司本身發(fā)展的實際狀況，從而節(jié)約能源、充分利用能源。在現(xiàn)有信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建和實施能源介質(zhì)管理系統(tǒng)，加強能源的管理和應(yīng)用。

2 方案的構(gòu)建和實施

為了加強泰鋼的能源管理，解決整個集團公司能源數(shù)據(jù)的采集和遠距離傳輸問題，實現(xiàn)對能源使用情況的全面掌控，采用功能強大、可靠性高的MOXA串口服務(wù)器和力創(chuàng)GPRS無線通信模塊對現(xiàn)場計量儀表進行數(shù)據(jù)采集，同時綜合運用Internet和先進的移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，融合較先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)，實現(xiàn)測、控、管一體化的綜合自動化功能。

2.1 方案選擇

針對反映能源介質(zhì)的重要數(shù)據(jù)不易全面實時觀測，且不能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行故障原因分析，報表存在人為誤差、滯后等問題，進行現(xiàn)場調(diào)研，并聯(lián)系軟件公司上門調(diào)研討論，嘗試設(shè)計各種方案。通過前期調(diào)研，提出了可行性方案，即通過管理系統(tǒng)的服務(wù)器組態(tài)軟件的智能儀表驅(qū)動程序，通過串口服務(wù)器或者無線GPRS對各數(shù)采點各種計量儀表的數(shù)據(jù)進行實時采集。根據(jù)流程圖對分布在公司各個地方的現(xiàn)場128塊氣體儀表和51塊水表反復(fù)進行測試通訊，看是否符合上線條件。對符合上線條件的進行統(tǒng)計，不符合通訊條件的進行整改。整改完畢后再進行測試，直至通訊正常。對于儀表出現(xiàn)的硬件問題，等硬件整改具備條件后再測試，匯總現(xiàn)場調(diào)研情況，制定下一階段工作計劃。

本系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)結(jié)合以下原則：滿足系統(tǒng)目標及要求，遵循系統(tǒng)整體性、先進性、可靠性和可擴展性原則，經(jīng)濟合理、資源優(yōu)化。

服務(wù)器操作系統(tǒng)采用了Windows中文版，同時安裝了力控組態(tài)軟件和MOXA串口服務(wù)器端口驅(qū)動軟件NPORT，通過現(xiàn)場串口服務(wù)器或無線GPRS，采用RS485儀表通訊，對計量儀表的數(shù)據(jù)進行采集，并對數(shù)據(jù)集中存儲和處理。同時配置相同的冗余服務(wù)器，便于發(fā)生故障時切換使用。儀表數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)椒?wù)器，通過力控組態(tài)軟件對數(shù)據(jù)進行整理匯總，實現(xiàn)各種介質(zhì)的閉環(huán)檢測，瞬時流量的實時和歷史趨勢，累積流量的日報表、周報表和月報表，各種功能安全區(qū)設(shè)置以及各種報警等功能，并將這些功能通過Web發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，客戶端可以通過瀏覽器登錄查看。

2.2 軟件系統(tǒng)的編制開發(fā)與硬件系統(tǒng)的安裝

初始階段進行了軟件系統(tǒng)的初步編制開發(fā)，同時根據(jù)能源介質(zhì)閉環(huán)流程圖制作了125個介質(zhì)畫面、趨勢圖、日報表。為了實現(xiàn)多種功能，編寫了大量腳本，在此后項目調(diào)試過程中，對系統(tǒng)軟件部分進行不斷修改完善。

對網(wǎng)絡(luò)整體進行了硬件安裝。主要包括光纜、儀表通訊線的敷設(shè)，光纖的熔接及測通，服務(wù)器的架設(shè)，交換機的安裝等。共安裝光纜7 000余m，儀表通訊電纜14 000多m，現(xiàn)場保護箱40多個，串口服務(wù)器28個，無線GPRS傳輸模塊33個，交換機4個，光電收發(fā)器60個，服務(wù)器2臺。能源介質(zhì)管理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試與后期跟蹤

系統(tǒng)安裝完畢后，對各個儀表計量點流量儀表進行了現(xiàn)場調(diào)試，反復(fù)測試各儀表RS485通訊是否正常。對能正常采集的儀表，組態(tài)服務(wù)器上線測試運行，觀察運行是否正常、穩(wěn)定，軟件與硬件設(shè)備、軟件與軟件是否有沖突，完成的報表及趨勢的統(tǒng)計是否準確和具有指導(dǎo)作用。通過對運行系統(tǒng)試運行期間反復(fù)測試、調(diào)試，同時不斷根據(jù)需求，編制大量腳本，完成相應(yīng)功能，數(shù)據(jù)采集的可靠性、準確性、可行性得到了保障，系統(tǒng)運行順暢、準確。

圖1 能源介質(zhì)管理網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 應(yīng)用效果

泰鋼能源介質(zhì)管理系統(tǒng)構(gòu)建和實施完成后，運行穩(wěn)定，可靠性強，替代了傳統(tǒng)的人工抄錄儀表數(shù)據(jù)，保證了采集數(shù)據(jù)的準確度和實時性，減輕了崗位人員的勞動強度。并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，形成用戶需求報表，方便了計算，減少了人力和物力應(yīng)用。同時方便了不同管理層對能源介質(zhì)的數(shù)據(jù)分析與評估、優(yōu)化配置與應(yīng)用、監(jiān)督監(jiān)控等需求，有效地降低了系統(tǒng)損耗，年可節(jié)約成本560多萬元。該系統(tǒng)的實施，便于二次開發(fā)與數(shù)據(jù)集成，為生產(chǎn)的工藝優(yōu)化、生產(chǎn)流程再造提供了可靠的平臺與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。