钢铁厂能源数采系统的设计与实现

施海瑞

摘要：为了实现某不锈钢厂的能源信息管理，论文提出了基于SQLSERVER和C#的能源数采系统设计方案。论文介绍了能源数采系统的系统业务设计、应用功能开发、画面实现、报表设计和外部接口。系统通过信息化技术对能源数据进行监控、分析、整合，实现了能源精细化管理，有效地支撑了企业降本增效。

关键词：能源管理；能源数采；信息管理

Design And Implementation Of Energy Data Acquisition System In Iron And Steel Factory

Shi Hairui

(Baosight Software (Nanjing) Co., Ltd , Nanjing 210039 China)

Abstract:In order to realize the energy information management of a stainless steel factory, the paper puts forward the design scheme of energy data acquisition system based on sqlserver and C #. This paper introduces the system business design, application function development, screen realization, report design and external interface of the energy data acquisition system. The system monitors, analyzes and integrates energy data through information technology, realizes fine energy management, and effectively supports enterprises to reduce costs and increase efficiency.

Key words:Energy management；Energy data acquisition；Information management

0 引言

某不锈钢厂需新建一套能源数采系统，覆盖基地生产区域能源介质数据采集、数据处理，尽量减少人工录入，实现自动抄表，确保能源介质数据准确性，并按照用户方提供的统计规则进行能耗数据统计，并将能耗数据上传给上层系统，实现数据不落地。

1系统业务设计

本次能源数采系统将覆盖全厂能源介质采集和管理，包括一级至三级仪表，实现厂内具备自动采集的能源介质进行自动抄表采集，按照预定的统计规则，生成小时、班能耗数据、日能耗数据，具备必要的人工录入功能，能源数采数据需要人工审核确认后上传上层应用系统。

工序包括：供氧站、炼钢、新酸洗、新热轧、冷轧。

能源介质包括：电、氧、氮、氩、燃气、水（工业水、生活水）。

能源数采系统业务主要是从PLC系统、能源采集站或第三方应用系统中，实时采集并展示能源仪表的相关数据，然后按照既定的计算规则自动生成抄表数据、小时能耗数据、班组能耗数据，并按要求的数据统计方式把数据上传给上层管理系统，其中不具备采集条件的能源介质，系统支持手工抄录，具备权限的人员可以对数据进行修正。业务流程图如下图1所示：

图1 能源数采业务流程图

为了保证能耗数据的准确性和安全性，根据需要授权相应人员对计算好的异常能耗数据进行处理。

能源数采业务如下：

（1）读取配置信息：系统启动后读取数据库中的配置信息，并加载数据计算规则。

（2）周期读取和存储抄表数据：系统通过OPC协议采用定周期的方式（一般是15分钟，可自定义）读取现场PLC的累计数据，并根据标签信息生成抄表数据。

（3）能耗数据处理：系统根据数据计算规则，生成小时、班数据、峰平谷数据，并判断是否需要生成上传上层管理系统的能耗数据，如需要（如班截止），则生成相关数据。

2应用功能开发

（1）能源综合监控

提供全厂能源介质实时监控功能，包括水、电、动力仪表实时监控，以及公辅系统控制系统工艺展示和实时监控，系统共分为：

水仪表实时监视

包含全厂水管网仪表监视，如：自来水实时流量、累计流量等。

动力仪表实时监视

包含全厂动力介质仪表监视，如：天然气、压缩空气、蒸汽仪表（管网）的实时流量、累计流量监视。

电度表实时监视

包含各配电室电度表数据监视，如：各相电压、电流、功率、功率因数、电能。

公辅系统实时监视

包含水处理、空压机站等公辅设施工艺监视。

（2）数据采集管理

此模块为后台服务，通过OPC通信协议与能源PLC或数据采集站自动采集能源介质累计量数据，然后根据预定义的处理规则进行数据处理，自动生成小时、班次和电耗峰平谷数据，然后按照一定的规则，计算并上传相应的能耗数据至上层管理系统。

（3）数据标签管理

该模块对能源介质Tag标签进行管理，每一种介质分配一个唯一的Tag标签，是整个系统实现的基础。

（4）能耗设备树管理

系统提供能耗设备树管理功能，支持按照公司、厂级、设备/工序层级形成设备树，关联能源仪表各属性信息,主要包括一、二、三级表定义等，并且提供按照层级显示仪表实时、历史数据信息，自动统计能源消耗信息、按照预定规则进行能耗平摊，并提供设备基础信息自主编辑等功能。

（5）统计规则管理

系统按照上层管理系统对能耗数据要求进行梳理、定义系统可识别的处理规则，然后根据此定义进行数据处理，并提供计算公式编辑等功能。

（6）成本信息管理

系统提供能源介质单价维护功能，其中电单价提供峰、平、谷、尖时间段单价，后台服务计算数据时利用介质单价参与工序单耗计算（如吨钢消耗等）。

（7）折标系数管理

系统按照国家标准或行业标准，维护各种能源介质的折标系数，主要用于能源指标对比、工序单耗计算等。

（8）能耗数据管理

系统自动抄表并进行处理后生成能耗数据，系统对这些数据提供筛选条件进行管理，另外系统支持手动录入和修改功能，原则上针对自动采集的原始数据不支持修改，对于平衡、抛帐的数据提供审核、修改等功能，并提供相关履历。

（9）生产数据接收

系统接收生产系统发送的各工序计划数据、投料数据和产出数据，用于工序能耗计算、数据信息对比。

（10）能源质量管理

系统接收检化验系统水质监测等信息，系统提供这些数据的查询、统计功能。

（11）运行支持管理

系统提供能源运行支持管理，对主要能介设备停复役申请、审批以及相应的查询管理，提供主要能源设备信息维护、审批流程管理、审批履历查询。

（12）数据报表管理

能源数采系统实现了能源介质仪表的自动抄表、能耗计算等功能，本模块的主要职责就是通过多种样式的报表给用户展示出来，包括：能源班报、日报、月报、年报和分摊计算等。

3画面实现

按照能源数采管理功能设计了约25副画面，包含了标签管理、规则管理、抄表管理、小时/班/日的能耗管理和报表管理等。如下表2所示：

序号	画面号	画面名称	画面功能
	SSMR01	数据标签管理	提供能源介质Tag标签管理
	SSMR02	峰平谷规则配置	提供能耗峰平谷时间段定义
	SSMR03	统计规则配置	提供能源介质仪表层级定义、表间关系和计算规则定义
	SSMR04	折标系数管理	提供折标系数维护管理
	SSMR08	成本信息管理	提供成本数据管理。
	SSMR09	设备树管理	提供公司设备树管理
	WATR01	供水抄表管理	提供供水抄表数据管理
	DCTR01	动力抄表管理	提供动力抄表数据管理
	EMTR01	供电抄表管理	提供供电抄表数据管理
	WATR02	供水小时能耗管理	提供供水小时能耗数据管理
	DCTR02	动力小时能耗管理	提供动力小时能耗数据管理
	EMTR02	供电小时能耗	提供供电小时能耗数据管理
	WATR03	供水班组能耗管理	提供供水班组能耗数据管理
	DCTR03	动力班组能耗管理	提供动力班组能耗数据管理
	EMTR03	供电班组能耗	提供供电班组能耗数据管理
	WATR04	供水日能耗管理	提供供水日能耗数据管理
	DCTR04	动力日能耗管理	提供动力日能耗数据管理
	EMTR04	供电日能耗	提供供电日能耗数据管理
	EMTR05	供电峰平谷管理	提供供电峰平谷能耗数据管理
	OMTR01	手工抄表管理	提供手动录入能耗数据管理
	OMTR02	生产数据管理	提供生产数据查询功能
	OMTR03	数据审核管理	提供能耗数据审核上传管理
	OMTR04	设备停服役管理	提供设备停服役申请、审批管理
	OMTR06	工序能耗数据表	提供工序能耗数据管理
	OMTR07	数据报表管理	提供能耗数据报表打印

表2 能源管理画面设计

4报表设计

（1）能源调度报表，时间粒度日，反映调度日常能耗情况。

（2）电力报表，提供班、日、月、年统计粒度汇总数据，可反应能介数据发生量、使用量、损耗量

（3）动力报表，提供班、日、月、年统计粒度汇总数据，可反应能介数据发生量、使用量、损耗量

（4）水报表，提供班、日、月、年统计粒度汇总数据，可反应能介数据发生量、使用量、损耗量

（5）能源质量报表，提供班、日、月、年统计粒度汇总数据。

（6）能源平衡报表，时间粒度月，年，反应全厂能源数据月，年情况。

5外部接口

序号	接口编号	接口名称	发送系统	接收系统	传送时刻
	A1C101	工序产量计划	经营管理系统	能源数采系统
	B1C101	炼钢工序投料实绩	炼钢MES系统	能源数采系统	班截止
	B1C102	炼钢工序产出实绩	炼钢MES系统	能源数采系统	班截止
	B2C101	热轧工序投料实绩	热轧MES系统	能源数采系统	班截止
	B2C102	热轧工序产出实绩	热轧MES系统	能源数采系统	班截止
	B3C101	酸洗工序投料实绩	酸洗MES系统	能源数采系统	班截止
	B3C102	酸洗工序产出实绩	酸洗MES系统	能源数采系统	班截止
	D2C101	酸洗1#机组能源消耗信息	酸洗1#线L2系统	能源数采系统	整点发送
	D3C101	酸洗2#机组能源消耗信息	酸洗2#线L2系统	能源数采系统	整点发送
	D4C101	酸洗3#机组能源消耗信息	酸洗3#线L2系统	能源数采系统	整点发送
	B4C101	冷轧工序投料实绩	冷轧MES系统	能源数采系统	班截止
	B4C102	冷轧工序产出实绩	冷轧MES系统	能源数采系统	班截止
	C1A101	能源日消耗产出实绩	能源数采系统	经营管理系统	日截止
	C1A102	能源月消耗产出实绩	能源数采系统	经营管理系统	月截止

表3 能源数采系统接口设计

6结束语

应用表明，该能源数采系统满足企业对能源数据的精细化管理要求，实现了能源能耗采集、能源数据统计、能源成本分析和能源质量管理等功能，提升现场能源管控水平，从而进一步提高企业管理效率，在国内制造业具有良好的应用前景。

参考文献：

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[5]陈辉;刘贤堂;吴宝键;钢铁企业能源管理系统的应用研究[J];自动化与信息工程;2011年04期

作者简介：

施海瑞（1988-），男，江苏南京人，大学本科，电子信息工程师。工作方向为钢铁行业智能化和信息化应用。

作者单位：

宝信软件（南京）有限公司 江苏南京 210039