冶金系統(tǒng)能源采集方案

衛(wèi)宏

摘? 要：針對冶金系統(tǒng)能源中心設計建設，根據(jù)企業(yè)的一般情況，提出了常規(guī)的解決方案。設計了包括水、電、風、汽的數(shù)據(jù)幾種通用的采集方案。

關鍵詞：能源采集;集散發(fā)布站;冶金系統(tǒng)

中圖分類號：TF083 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）33-0110-03

Abstract： According to the general situation of enterprises according to the general situation of enterprises according to the construction of energy center of metallurgical system a conventional solution is proposed. Several general sampling schemes including water electricity wind steam and steam are designed.

Keywords： energy collection; distributed distribution station; metallurgical system

前言

資源消耗過大、能源輸配供給不足、環(huán)境污染嚴重等問題始終制約著鋼鐵工業(yè)穩(wěn)定快速發(fā)展。利用信息自動化技術，對支撐生產(chǎn)過程的能源系統(tǒng)進行全流程實時監(jiān)控與平衡優(yōu)化，以提高資源有效利用率，節(jié)能增效、減排控耗，這是鋼鐵工業(yè)在資源、能源缺乏的情況下發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建立完善的鋼鐵工業(yè)生態(tài)循環(huán)體系，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效手段和重要保障，實現(xiàn)資源配置的最優(yōu)化。能源管理系統(tǒng)的建設，有助于優(yōu)化能源管理流程，實現(xiàn)能源設備管理、運行管理、停復役管理等事務的自動化和無紙化，實現(xiàn)集團能源扁平化管理。而這一切的基礎是大量數(shù)據(jù)的采集、傳輸。

1 自動化現(xiàn)狀

冶金企業(yè)計量系統(tǒng)能源數(shù)據(jù)主要包括：水、電、蒸汽、煤氣、氧氣、氮氣、氬氣等的采集。能源介質(zhì)種類多，一般情況下老企業(yè)儀表配備率低，基礎檢測設施落后，儀表檢測種類多，信號具備輸出的能力差，通訊協(xié)議標準參差不齊。

2 設計范圍

主要包括煤氣、水、電、氧、氮、氬氣、壓縮空氣、蒸汽等介質(zhì)涉及各級工序主要計量參數(shù)的檢測、統(tǒng)計、分析，為科學組織生產(chǎn)、節(jié)能降耗、進一步提高生產(chǎn)能力提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 設計原則

由于采集系統(tǒng)具有實時的監(jiān)視、管理和調(diào)度功能，為了保證數(shù)據(jù)采集及時、準確，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑢ΜF(xiàn)場的每一個一次或二次儀表進行實地調(diào)研，根據(jù)各生產(chǎn)分廠的地理位置和工序需求，設置采集子站，鋪設能源通訊網(wǎng)絡，完成能源數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

鑒于系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布范圍廣，從滿足生產(chǎn)工序監(jiān)視、調(diào)度需求和能源資源數(shù)據(jù)采集、管理、平衡的角度出發(fā)，設計原則具體歸納如下：

（1）對部分分散的能源量如水、煤氣、氧、氮、氬等能源數(shù)據(jù)的采集和遠程監(jiān)視，不區(qū)分介質(zhì)種類，按地區(qū)就近處理。且在系統(tǒng)設計時，應對其它類數(shù)據(jù)量進行調(diào)查，并留有擴展余地。

（2）考慮到能源數(shù)據(jù)的分散性和能源檢測配備率低的狀況，對已經(jīng)具備采集條件的測點通過各種接入方式，上傳至能源數(shù)據(jù)采集中心。對沒有進行檢測的點（如計量水系統(tǒng)），從節(jié)省資金的原則出發(fā)，同時充分考慮重要性、實用性和采集的可靠性，加入一次檢測原件（檢測原件的選取充分考慮其通訊傳輸能力），通過采集終端上傳至數(shù)采平臺。

4 解決方案

針對青鋼相關技術人員提供的《計量系統(tǒng)能源數(shù)據(jù)需求》，將能源數(shù)據(jù)采集情況進行了歸類，并逐一提出了解決方案。能源系統(tǒng)存在介質(zhì)多、分散、分布區(qū)域廣等特點，采集系統(tǒng)大多采用分布式系統(tǒng)，針對不同檢測設備、輸出接口、通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)集散發(fā)布站產(chǎn)品以實現(xiàn)復雜多樣的數(shù)據(jù)源和采集平臺之間的信息傳遞及安全隔離。

4.1 與PLC、DCS系統(tǒng)的采集

此種方案生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)一般不需要做任何變動，通過加入工業(yè)數(shù)據(jù)集散發(fā)布站，即可實現(xiàn)無擾生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，其通訊連接方式見圖1、圖2、圖3。

4.2 新增及已有檢測儀表的采集

對于需要新增檢測設備，檢測設備的選型除考慮其檢測性能之外，應充分考慮其通訊傳輸能力，建議選用具有數(shù)字信號輸出接口的智能儀表，與具有模擬輸出的現(xiàn)場檢測儀表或二次數(shù)顯表（不帶串口通訊協(xié)議）的采集。

新增部分檢測設備接入是在原有一次采集設備的基礎上，新增具備數(shù)字通訊能力的二次數(shù)顯表，通過集散發(fā)布站將信號遠傳至數(shù)據(jù)中心。或現(xiàn)場保留已有二次表，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過集散發(fā)布站上傳SCADA，具體通訊方式見圖4所示。

4.3 電力系統(tǒng)的采集

電力系統(tǒng)進入DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可采用1章節(jié)，另外對于電能表、直流屏、微機綜保單元等相關信號的采集提供以下幾種采集方案。

4.3.1 電能表采集

電能量的采集采用智能CLL064-1c采集器或RTU采集終端，通過IEC60870-5-102 TCP/IP規(guī)約傳至能源數(shù)據(jù)中心，完成電能消耗的報表分析及統(tǒng)計功能（見圖5）。

4.3.2 變電所部分等重要負荷監(jiān)視

采用PMM2000系列電力網(wǎng)絡設備完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳至能源中心，實現(xiàn)系統(tǒng)的“兩遙”功能。采集信號包括用電設備的相電壓、相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能量、頻率和總諧波畸變率THD、THI等，其中的電能量計量數(shù)據(jù)符合IEC61036標準中1級的要求，用于重點工序能耗的分析。

典型通訊網(wǎng)絡如圖6：

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選型要充分考慮采集信號的穩(wěn)定性和可靠性，包括各種信號轉(zhuǎn)換器、信號分配器、RTU采集站、中轉(zhuǎn)站、通訊網(wǎng)關等，才能確保基礎數(shù)據(jù)全面，真實、安全，穩(wěn)定。

此方案設計是以“分散采集、集中管理”為指導思想，通過檢測儀表和采集站完成各種過程參數(shù)的檢測和采集，再使用工業(yè)以太網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砥脚_進行轉(zhuǎn)換處理，使監(jiān)控系統(tǒng)實時、準確地獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對參數(shù)的集中監(jiān)視、存儲處理和分析。為了簡化和降低不同系統(tǒng)對接成本的需要，采用了一些通用的技術手段來解決不同系統(tǒng)的對接問題，以實現(xiàn)不同廠家的硬件和軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和通訊。

參考文獻：

[1]李向軍，孫彥廣，尹怡欣，等.冶金能源管理系統(tǒng)EMS[J].科技資訊，2008（30）：95.

[2]王學文.能源管理系統(tǒng)的發(fā)展[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督，2007（06）：5-7.

[3]王艷芬，杜偉，李麗，等.能源數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)的軟硬件設計[J].硅谷，2010（02）：33.