基于FT_Vantagepoint_EMI和Xcelsius的能效分析系統研究應用

李瑞芳

(金川鎳鈷研究設計院，甘肅 金昌 737100)

能源管控中心項目是一個集過程監控、能源調度、能源管理為一體的管控一體化項目，能源管理應用軟件開發是項目建設的核心內容之一，主要包括基礎能源管理系統、SCADA生產能源監視系統和能效分析系統。

能效分析系統旨在對重點耗能單位每一個管控單元中能源流向分析、主要能耗關鍵指標和影響關鍵指標的能源管控因子的在線監測與分析，制定保證能源管控關鍵指標、對管控因子進行控制的管控策略，為判斷該管控單元是否實現能源的合理使用提供評價標準，為生產調度實現節能調度提供指導方法，實現全過程精細化管理，最終達到提高能效、實現節能之目的。

1 能效分析系統功能需求

通過對能源管控模塊的綜合分析及提煉，能效分析系統的主要功能包括：

（1）能源管控單元設置

根據精細化管理要求及能效管控運行情況，按需靈活增減管控單元。

（2）能源流向分析

能源流向分析是根據管控單元繪制不同能介的能源系統網絡圖，對能源介質在系統中實際流動過程進行描繪，反映能源流向和數量，描述能源系統的基本平衡關系。

（3）能源消耗趨勢和能源平衡

以趨勢圖的形式直觀反映各能源介質消耗情況。

（4）單元能效監視分析

對每一個管控單元中設置的各能源關鍵指標的能耗值、影響各關鍵指標的主要管控因子等可以量化的數據進行在線監視，針對可控的管控因子提出相應的管控方法和策略。

（5）異常能效報警

各能源介質實際能耗值與標桿值進行比對，能源輸入輸出量進行比對，按紅黃綠三區管理方法，在能流圖、能效監視畫面上進行相應的報警顯示。

（6）數據錄入：對不能進行自動采集上傳的數據進行手工錄入。

2 運行環境及開發平臺

2.1 系統運行環境

能效分析系統采用C/S和B/S架構模式，服務器和客戶端采用不同的運行環境。

服務器：Windows Server2008 R2 Enterprise客戶端：Windows XP/Windows7

2.2 軟件開發平臺及工具

（1）FactoryTalk Vantagepoint

FactoryTalk Vantagepoint是ROCKWELL公 司EMI企業制造智能平臺，在EMI平臺軟件上主要進行生產報表系統及趨勢等功能性開發，同時進行網上發布。FactoryTalk Vantagepoint安裝在服務器上。

（2）Xcelsius 2008

Xcelsius 2008（水晶易表）是一種數據可視化軟件，用來創建動態交互式模型，并將這些模型添加到儀表盤或導出為swf、pdf、ppt、word等格式的文件以進行發送。Xcelsius 2008內嵌一個Excel電子表格，可對獲取數據進行適應性處理。Xcelsius 2008一般安裝在客戶端開發計算機上。

（3）支撐平臺

Historian歷史數據庫、Oracle關系數據庫及EMS3.0系統平臺。

3 系統分析及應用開發

以某公司銅冶煉和鎳冶煉廠為試點，根據現場適應性改造及能源管控需求，兩個試點單位共劃分40多個能源管控單元，能效分析系統功能設計及開發實施全部以能源管控單元為基本粒度。

能效分析系統的能源流向分析、單元能效監視、異常能效報警等功能設計在Xcelsius 2008開發工具下進行；能源消耗趨勢以FactoryTalk Vantagepoint平臺中Trend客戶端為開發工具。

3.1 能效分析系統模型視圖設計及數據源獲取

模型視圖用于VantagePoint用戶在其門戶報告(Reports)菜單中方便地進行關聯訪問。利用VantagePoint Manager客戶端工具可根據需求自行創建模型視圖和獲取不同接口的數據源，本系統數據源主要來自Historian歷史數據庫和Oracle關系數據庫。圖1為能效分析系統模型視圖。

圖1 能效分析系統模型視圖

3.2 基于Xcelsius 2008的能效分析系統應用開發

（1）可視化模型設計

主要包括嵌入電子表格首選項設置、畫布及可視化部件設計。在“首選項”的Excel選項中，啟用Live office的兼容性，允許用戶在Xcelsius中將Live Office數據連接添加到模型。根據項目開發客戶端顯示器的分辨率及監視畫面整體規劃，本項目畫布自定義為1920＊1080，在模型部件選擇上，以選項卡集為畫布容器，以列表框作為時間選擇器來兼顧以管控單元為單位的各功能展現。在單元能源流向圖中，以不同能介的輸入、消耗分配及消耗結構圖等進行直觀顯現；在單元能介消耗圖中，主要展現不同能源介質的消耗情況，同時以柱狀圖、折線圖相組合的形式直觀表現生產情況及相關能介的能耗情況。可視化模型設計如圖2～圖4所示。

圖2 管控單元能源流向圖

圖3 管控單元電耗監視圖

圖4 單元能效監視分析

（2）外部數據源獲取

在Xcelsius 2008中，將可視化模型連接到外部數據源，運行模型時，將基于外部數據源更新數據。在內嵌Excel的VantagePoint菜單下，點擊Insert按鈕，可選擇性地獲取VantagePoint模型中的各種數據源，并對獲取的數據進行相應的分析計算，外部數據源獲取界面如圖5所示。

圖5 外部數據源獲取界面

（3）鏈接部件和數據

可視化模型設計完成后，需要將各部件鏈接或綁定到嵌入電子表格中的特定單元格，使部件數據與單元格數據同步更新。

（4）管理數據連接

數據管理器用于集中管理和配置模型中的所有連通性選項，包括Flash變量和XML映射。打開模型時，數據管理器將檢測所有現有的連接類型。如果要基于外部源中的數據來更新模型中的數據，則需使用數據管理器添加外部數據連接，同時對添加的每一個XML映射進行數據URL定義和刷新選項設置。

將可視化模型導出為HTML格式，則需添加一個Flash變量連接，以便在模型加載時將值傳遞到其中。配置Flash變量連接時，需要指定名稱并定義數據所在電子表格中的存儲位置。

（6）模型導出與發布

Xcelsius 2008生成的模型以Adobe Flash技術為基礎，并受其安全保護規則制約。＊.xlf模型完成后，將其導出為Flash（SWF）格式的文件,在VantagePoint菜單下，點擊Publish按鈕，選擇欲發布的Flash文件和XLF文件在預先創建的能效分析系統模型視圖中相應位置進行發布后，用戶通過訪問VantagePoint門戶網站（http∶//172.20.1.30∶8001/nxgk.html）即可查看其可視化模型。

3.3 能源消耗趨勢設計

各種能源的消耗量、關鍵指標和影響關鍵指標的管控因子設置歷史趨勢，以進行所需時間段的數據查詢。以VantagePoint Trend客戶端為開發工具進行歷史趨勢設計，如圖6所示。

圖6 能源消耗趨勢圖

3.4 數據錄入

對不能進行自動采集上傳的數據進行手工錄入。數據錄入設計整體融合在基礎能源管理系統中，數據錄入界面如圖7所示。

圖7 數據錄入界面

4 結語

能源管控能效分析系統屬首次開發應用，由于利用VantagePoint和Xcelsius進行應用軟件設計開發在國內用戶還較少，因此本文旨在提供一種對PCS大數據集成共享、綜合分析、數據處理及可視化應用的方法，為公司后期MES綜合信息化系統建設提供良好的技術基礎。