力控实时数据库pSpace在某钢厂EMS中应用

1、概述 　　某钢铁企业钢材配套生产能力有2004年108万吨/年，随着市场的不断开拓，增长到2007年的154万吨/年，随着企业的发展和规模的扩大，公司的能源信息化建设也需要逐步完善，该企业公司原有能源网，仅对厂际间约15000个能源数据点进行了采集，且存在数据不准确的现象，因此能源计量主要还是依据计量处的人为手工抄表。调度办公室位于原制氧厂的办公楼内，调度通过电话询问了解现场的能源情况，并实施调度指挥。粗放型的管理模式严重影响了企业的发展，削弱了企业的竞争力。 　　为了节能降耗降低成本，提高企业在行业的竞争力，该钢厂结合企业实际情况，在原有能源管理系统的基础上进行升级改造。采用先进科学技术建立企业级数据库，通过企业内部的网络，将分布在现场的能源数据采集站、检测站、现场控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等联系起来，共同完成能源的分散控制和集中管理的综合管理与控制系统。利用系统的观点，站在全局的角度，更加合理的调配能源，从整体上有效地节能降耗。

2、解决方案 　　按照该钢铁公司企业信息化建设的总体设想，建立一套以实时数据库为核心的能源管理能源管理中心，把厂矿中分散的自成体系的监控系统以分层、分级的方式进行集中管理和监控并为上一级的MES、ERP系统提供实时数据及历史数据。 　　该钢厂能源管理对象包括了公司内部所有涉及厂际间结算的各种能源介质，主要是煤气、氧气、氮气、氩气、蒸汽、压缩空气、深井水、净化水、工业水和深度处理的废水等11套计量系统。根据现场实际情况，实现能源系统分散的数据采集和控制、集中的管理、调度和能源供需平衡，以及生产管理过程中的能源预测，为在生产全过程中实现节能、降耗和环保目标创造条件。 　　通过能源中心建设，依托EMS管理系统，对能源生产、能源管理、能源调度进行扁平的一体化管理，统一煤气调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗、提高劳动生产率和能源管理水平，使能源管理由事后的、粗放管理模式向事前的、精细化管理模式转变，实现能源的稳定、安全、高效生产，形成适用于大型钢铁企业的能 源在线监测、能效分析平台和企业级能源优化系统，实现节能降耗的技术提升和创新，显著降低钢铁企业的能耗。

能源管控中心的系统以实时数据库为数据平台，构架采用客户机/服务器（C/S）架构与浏览器/服务器（B/S）架构结合形式，分为工业控制系统网络（内网）和管理系统网络（外网），由采集节点交换机、调度中心核心交换机、能源控制环网（利用现有网络）、数据采集/实时数据库服务器、历史数据库服务器、Web服务器和HMI终端等组成。能源管理调度系统采用三层网络架构，即现场数据采集网络，中间传输与数据交换层网络，以数据处理、分析、统计管理为主的能源调度管理中心。通过能源管理中心的大屏幕调度系统结合视频系统实现了数据和视频的有机结合，能源调度人员可以能流情况，耗能状况、设备运行状况，对企业的能源进行统一调配。

3、能源管理中心的功能

　　采用先进的自动化、信息化技术建立能源管理调度中心，对供配电系统、水系统、燃气系统及压空系统等的数据实行集中监控和管理。通过对能源系统实行集中监测和控制，实现从能源数据采集—过程监控—能源介质消耗分析—能耗管理等全过程自动化、高效化、科学化管理，使能源管理与能源生产、使用的全过程有机结合起来，使之能够运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，包括能源生产管理统计报表、平衡分析、实绩管理、预测分析等。实现全厂能源系统的统一调度、优化能源介质平衡、最大限度地高效利用能源，提高环保质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

能源管控系统的功能实现是建立在基本能源信息基础上的。有完善的能源信息采集系统，就获得了能源系统的第一手资料，经过数据分析、处理和加工，在能源中心控制室的调度人员和专业能源管理人员就能实时掌握系统运行情况：系统运行得是否正常、运行状态是否安全稳定、能源调度分配是否合理等，并能在需要时及时采取调度措施，使系统尽可能运行在最佳状态。

　　实时数据库技术正是实现这一要求的最好手段，它集成了生产装置的生产动态数据，实现对全厂实时数据的自动采集、存储和监视，并围绕这些数据开发出各种实用程序。 4、能源管理系统的核心--力控实时数据库pSpace 　　实时数据库服务器采取冗余配置，在功能采用负荷均衡技术，完成与现场所有采集站的数据采集，并向操作站、WEB服务器和历史数据库提供数据。为提高系统性能，本设计通过实时数据库服务器与现场采集站进行通讯，并将所有的采集站的通讯协议统一到同一通讯协议上，提高系统的通讯效率和服务器处理性能，实时数据库服务器将完成中间量计算、累积量计算、趋势、报警、数据短时归档、向数据库站传送数据等功能，并保存有信息记录、操作记录等功能。同时实时数据库服务器兼任应用服务器功能，实现基础能源管理，数据查询、报表查询和打印、能源平衡、能源分析预测等应用功能。 4.1实时数据库的设计目标 　　生产系统实时监控：实时数据库系统为各级管理部门提供的远程实时生产过程信息，有效地帮助调度人员及时调整物流方向，减少非计划停车，保持生产的平稳运行。通过实时数据库系统记录的装置运行状态参数的分析和中间产品的质量分析，然后通过实时数据库系统快速返回相关的结果，来及时调整操作参数，确保装置操作的平稳性，从而有效地提高产品的质量。 　　报警实时监视：通过比较当前的数据和历史趋势数据，特别是结合装置安全运行的经验，通过趋势图和数据的分析可以及早报告事故隐患，并且通过对事故前后实时记录的历史数据的分析，定位事故发生的原因。 　　管控一体化：各个分厂实时数据库集群并行运行，物理上分散，实现分布式实时数据的采集、存贮、管理与查询及归档管理，同时通过总调度室的管理，可实时了解各分厂系统运行情况，实现上了逻辑上的统一，方便调度与决策。 4.2力控实时数据库PSpace技术优势 　　力控®企业级实时数据库pSpace是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性强、跨平台、跨网络系统的开放式实时数据库系统，产品为完全的分布式结构，可任意组建应用模式；支持C/S和B/S应用；它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具；大容量支持企业级应用，内部实现高数据压缩率，可实现历史数据的海量存储，灵活的扩展结构可满足各种需求，具备广泛的安全性和可跟踪性。 　　能源管理系统采用支持UNIX/Linux操作系统的商品化实时数据库pSpace，系统效率高、数据处理吞吐率高，同时免受病毒的侵害，在重大应用场合具有得天独厚的优势。为数据平台使运行管理和调整决策建立在可靠的过程信息之上，从而减少管理控制环节，提高工作效率，实现“数字化”的能源输配及平衡。建立客观能源消耗评价体系为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件，为ERP，MRPⅡ等系统的业务提高了及时，准确，完整，可靠的数据。这使得企业的“计划”与“生产”密切配合，让企业管理者在最短的时间内掌握现场的变化，保证计划合理而快速修正。而且pSpace提供的高级计算能力和分析工具可帮助企业将生产数据转化为商业系统中所需要的信息。增强企业商业系统的能力。 5．应用效果 　　该钢厂源管理系统目前稳定、可靠运行，公司能够及时、准确、科学地掌握风、水、电、气（汽）等各种能源及能源介质运行状态及使用量等各种参数，从而使得公司可以根据实际生产情况迅速调整运行方式，合理分配使用量，使有限能源发挥出最大效能。 　　能源中心以力控实时数据库pSpace为数据平台，在公司层面对能源系统采用分散控制和集中管理，使运行管理和调整决策建立在可靠的过程信息之上，从而减少管理控制环节，提高工作效率，实现“数字化”的能源输配及平衡。建立客观能源消耗评价体系为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件。