力控通讯网关服务器pFieldComm在某钢厂EMS中的应用

1．行业背景

1.1．现状        钢铁企业是消耗能源的大户，在有的国家要占全国总能耗的15%，在我国也要占10%左右，因此如何搞好钢铁工业的能源管理，以达到节能增效的目的，是发展钢铁工业的重要任务之一。我国吨钢能耗比世界先进水平高出20—30%，主要原因是铁钢比高，高炉余压发电，干熄焦等大型有效的节能环保装置配备率低，高炉，转炉煤气等余能余热回收利用率低。同时，更重要的是钢铁工业节能措施，不能只对单个设备，单一工艺进行节能，而应从企业整体出发，进行全流程综合考虑和系统节能。这样才能以较少的投入，实现最大的节能效果，产生较大的经济效益。

1.2．需求分析        钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的比例约20%-30%，不同的装备水平，工艺流程，产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。把能源管理系统（EMS）作为大型企业自动化和信息化的重要组成部分，不仅对能源的统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗和提高劳动生产率有重要作用，而且对于事故预案策略的制定和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都将是十分有效的。

2．能耗计量系统的设计及开发 2.1．方案设计简介       能源管理系统的建立不仅对济钢能源的统一调度、提高劳动生产率、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗都将发挥重要作用，而且它对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和事故的及时判断处理、正常和异常情况时的能源供需的合理调整和平衡都是十分有效的。

      钢厂能源管理控制系统（Energy management system，简称EMS）是钢厂信息化系统的一个组成部分，对能源数据进行采集、加工、分析，处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等全方位的监控和管理功能。

       钢厂能源管理控制系统（EMS）的设计，按照集过程监控、能源管理、能源调度为一体的厂级管控一体化计算机系统的理念进行。监控管理的主要能源介质有：电力、煤气（焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气）、压缩空气、氧气、氮气、氩、蒸汽、生产水、生活水等。能源管理控制系统的建立对济钢能源系统加快实现集中统一调度、在公司层面优化煤气平衡、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将起到十分明显的促进作用。通过能源管理控制中心实现对各种能源介质的优化决策调度，及时了解和掌握各种能源的生产、使用和运行工况，做到科学决策，正确指挥，确保安全、可靠、经济、优质运行，实现从经验型到分析型调度职能的转变。

      整个EMS系统分成煤气调度监控系统、电力监控调度系统、水调度监控系统、气系统（氧气、氮气、压缩空气）及蒸汽等调度监控系统。

2.2钢厂能源系统建设目标 能源介质数据采集、能源设备状态监控、基本能源管理。

1)数据采集功能

将全公司的能源数据采集进入系统，供数据监视、报警、数据分析、数据计算、数据统计等用。

2)监控功能

工艺监视功能: 以大屏幕工艺图或者常规操作员站工艺图方式，对全厂能源系统的实时运行工况进行监视。

报警功能： 对全厂能源系统的设备异常，工艺异常，能源质量异常等给出分类声光警报；

历史趋势功能：通过数据历史曲线和实施趋势，进行运行状态分析。

远程控制功能：对煤气加压混合系统，煤气放散系统，发电变电系统用电调度，进行能源中心远程遥控。

煤气平衡预测功能：基于煤气管网模型以及煤气发生、耗用和放散历史数据，对煤气柜位进行实时预测，帮助调度人员进行煤气实时平衡调度。

运行报表功能：自动生成能源生产运行报表。

3)基本能源管理功能

      将采集的数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划的数据，进行能源管理工作，包括能源实绩分析管理、能源质量管理、能源平衡管理、能源预测分析、运行管理支持等。

2.3 系统网拓扑图

典型能源系统架构包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等三级物理结构（如图示）。

1）    以SCADA软件为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监视、工艺操作和实时的能源管理功能；基于数据库技术开发具有模型背景的能源管理功能并对外提供接口。

2）    采用工业级以太网交换机，建立分区域的冗余环网，环与环之间采用耦合拓扑结构进行连接，从而建立高可靠专有的能源数据采集通讯网络。

3）    以力控通信网管服务器pFieldComm产品为核心，通过数据采集、通讯、协议转换等技术手段，将能源介质参数的采集与生产控制系统隔离，提供连续、真实、可靠的数据依据。

3.  SCADA软件        采用国际主流的SCADA软件建立I/O Server实时数据服务器功能，通过在线的数据采集实现动态流程图、参数表、趋势曲线等监控功能，并与关系数据库建立通讯。

1)         对企业能源进行集中监视、测量、控制和管理，实现能源实时及历史数据存储、查询、分析、统计、分析功能，实现能源管理的自动化。