能源管理系統的設計與數據應用

韓駿

摘 要：結合煉鋼廠能源管理系統的開發，介紹了WonderWare公司的組態軟件及其數據庫在煉鋼系統的應用。此系統使用靈活、高效，解決了煉鋼廠能源計量、管理及數據存儲的問題，為能源管理、節約提供了數據基礎。

關鍵詞：數據采集 能源管理 設計 應用

中圖分類號：TF3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0149-02

煉鋼系統作為冶金企業的核心環節，其能源消耗在冶金流程中占據著很大的比重，因此其能源消耗的計量、管理工作顯得尤為重要。某鋼鐵廠在2004年投資建設了3座100 t轉爐，其能源計量、管理方面一直比較薄弱，無法滿足能源精細管理的要求。尤其是班組的能源計量是靠崗位員工手工抄表完成，存在較多干擾因素，數據的真實性、準確性存在較大問題。為了實現能源數據的自動采集、高效計量，該煉鋼廠依托WonderWare公司的InTouch軟件、Microsoft公司的Access軟件及相關軟件開發了一套簡單高效的能源管理系統。

1 系統數據采集

煉鋼系統的能源消耗種類多、數量大，包括氧氣、氮氣、氬氣、天然氣、煤氣、蒸汽等。且煉鋼系統工序較多，包括倒灌站、脫硫站、復吹轉爐、吹氬站、LF爐、RH爐、連鑄機等。為了將各介質、各工序的消耗使用情況準確地采集，研究人員選用了WonderWare公司的InTouch組態軟件。

InTouch軟件是基于PC的工業自動化組態軟件，用于可視化和控制生產過程，它提供了易用的開發環境和廣泛的功能，使工程師能夠快速地建立、測試和部署強大的連接和傳遞實時信息。其具有良好開放性，基本的通訊格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中，快速DDE兼容Microsoft的DDE，因此許多Win95/98/NT下運行的軟件都可以與InTouch直接通訊。同時，InTouch除了自身帶有數據庫以外，還支持SQL語言，可以方便地與其他數據庫連接。而且，它支持通過ODBC訪問各種類型的數據庫，便于系統的綜合管理。

依據該煉鋼廠的一級自動化設備，本著簡潔、高效、易用的出發點，結合InTouch軟件的功能特點，研究人員開發了一套簡單、易用、靈活的計量管理系統。

2 系統的組成及配置

2.1 硬件組成

該廠各工序的控制硬件組成繁雜，包括Siemens公司的S7-300、S7-400系列及Schneider公司的Quantum系列，控制系統中均包含以太網模塊，所有的控制系統均連接到一級系統環網中，將數據傳送至能源管理采集站，系統的硬件組成如圖1所示。

系統配置兩個采集站，采用普通工控機，兩個數采站互為備用，以保證在其中一臺出現故障時避免數據丟失。

2.2 軟件配置

下位機軟件采用與控制器配套的編程軟件進行組態，分別是Step7和Concept。數據采集站采用InTouch軟件配套的DASSIDirect和DAMBTCP軟件將數據從PLC讀到InTouch中。采集站安裝了Microsoft公司的Access軟件，通過InTouch軟件的SQL語句將數據寫入數據庫。

3 軟件組態

數據采集的主要工作是：選取各工序需要采集的數據，在建立好InTouch與PLC的連接后，在InTouch軟件的標記名字典內建立相應的標記名，以實現數據采集。該能源計量系統是在原有各工序控制系統上搭建的，原有的PLC硬件、軟件系統均組態完成，運行正常，各工序的儀表及廠際間的儀表均按位置、工序接入相應的系統中，此次開發的能源計量系統將各個儀表數據按需求集中統計管理。

在采集站上完成InTouch、DASSIDirect、DAMBTCP等軟件的安裝后，分別配置與各工序控制器的通訊，并完成采集數據的標記名配置。

依據能源統計管理的需求，利用Microsoft公司的Access軟件建立各工序的數據庫文件，然后通過ODBC開放數據庫互聯建立數據庫與InTouch軟件的聯系。在完成數據庫與InTouch軟件之間的連接后，利用InTouch軟件中的SQL訪問管理器將采集回來的能源數據寫入數據庫中。SQL訪問管理器中的綁定列表配置內容是將能源量標記名與數據庫中的列對應起來。訪問管理器中的表模版就是數據庫中的數據格式及列構成，正確配置綁定列表及表模版后，InTouch與數據庫的連接成功建立。

在完成采集站、控制器、數據庫之間的連接后，利用InTouch中的項目腳本功能，將計算后的數據按要求寫入數據庫。在項目腳本中通過簡單的Quickscript語言編程，調用相應的SQL執行語句、變量及相應的計算公式，依據采集站中的瞬時量計算出一段時間內的消耗量，并根據設置的時間節點將消耗量寫入數據庫中。

4 數據利用及分析

該能源計量系統在投用后，運行穩定，能夠準確地將現場能源消耗量反映給能源及生產管理人員，圖2是該系統的部分數據。

圖2中的數據是在Access軟件中導出的Excel文件，這樣在做數據分析時更加高效、安全。圖中各介質、不同的時間段（班組）消耗量一目了然，通過Excel的數據透視功能，正常、異常的消耗量對比明顯，為能源管理工作提供了可靠的數據支持，在節能減耗的工作中發揮了關鍵作用。依據系統的數據曾多次發現能源介質的異常消耗情況，并及時地確認異常原因，避免了浪費。

5 結語

在該能源計量系統的開發及使用中，煉鋼廠技術人員總結該系統的如下優點：開發成本低，搭建簡單，數據可靠，修改方便，使用難度低等。該系統于2015年3月投入使用，在使用中不斷調整完善，已成為煉鋼廠能源管理不可或缺的工具。

參考文獻

[1] 林佩仰.建筑能源管理系統及其在綠色建筑中的應用[J].建筑電氣，2012（7）：59-61.

[2] 沈兵，馮為民，吳毅平，等.企業能源管理系統及其標準化[J].信息技術與標準化，2012（12）：71-74.

[3] 劉占強，張浩.石化企業能源管理系統的研究與設計[J].電腦與電信，2011（6）：61-62.