冶金系統(tǒng)能源采集方案

衛(wèi)宏

摘? 要：針對(duì)冶金系統(tǒng)能源中心設(shè)計(jì)建設(shè)，根據(jù)企業(yè)的一般情況，提出了常規(guī)的解決方案。設(shè)計(jì)了包括水、電、風(fēng)、汽的數(shù)據(jù)幾種通用的采集方案。

關(guān)鍵詞：能源采集;集散發(fā)布站;冶金系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TF083 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）33-0110-03

Abstract： According to the general situation of enterprises according to the general situation of enterprises according to the construction of energy center of metallurgical system a conventional solution is proposed. Several general sampling schemes including water electricity wind steam and steam are designed.

Keywords： energy collection; distributed distribution station; metallurgical system

前言

資源消耗過(guò)大、能源輸配供給不足、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題始終制約著鋼鐵工業(yè)穩(wěn)定快速發(fā)展。利用信息自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)支撐生產(chǎn)過(guò)程的能源系統(tǒng)進(jìn)行全流程實(shí)時(shí)監(jiān)控與平衡優(yōu)化，以提高資源有效利用率，節(jié)能增效、減排控耗，這是鋼鐵工業(yè)在資源、能源缺乏的情況下發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立完善的鋼鐵工業(yè)生態(tài)循環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效手段和重要保障，實(shí)現(xiàn)資源配置的最優(yōu)化。能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，有助于優(yōu)化能源管理流程，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理、停復(fù)役管理等事務(wù)的自動(dòng)化和無(wú)紙化，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)能源扁平化管理。而這一切的基礎(chǔ)是大量數(shù)據(jù)的采集、傳輸。

1 自動(dòng)化現(xiàn)狀

冶金企業(yè)計(jì)量系統(tǒng)能源數(shù)據(jù)主要包括：水、電、蒸汽、煤氣、氧氣、氮?dú)狻鍤獾鹊牟杉Ｄ茉唇橘|(zhì)種類多，一般情況下老企業(yè)儀表配備率低，基礎(chǔ)檢測(cè)設(shè)施落后，儀表檢測(cè)種類多，信號(hào)具備輸出的能力差，通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)參差不齊。

2 設(shè)計(jì)范圍

主要包括煤氣、水、電、氧、氮、氬氣、壓縮空氣、蒸汽等介質(zhì)涉及各級(jí)工序主要計(jì)量參數(shù)的檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析，為科學(xué)組織生產(chǎn)、節(jié)能降耗、進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 設(shè)計(jì)原則

由于采集系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)的監(jiān)視、管理和調(diào)度功能，為了保證數(shù)據(jù)采集及時(shí)、準(zhǔn)確，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑢?duì)現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)一次或二次儀表進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，根據(jù)各生產(chǎn)分廠的地理位置和工序需求，設(shè)置采集子站，鋪設(shè)能源通訊網(wǎng)絡(luò)，完成能源數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

鑒于系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布范圍廣，從滿足生產(chǎn)工序監(jiān)視、調(diào)度需求和能源資源數(shù)據(jù)采集、管理、平衡的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)原則具體歸納如下：

（1）對(duì)部分分散的能源量如水、煤氣、氧、氮、氬等能源數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程監(jiān)視，不區(qū)分介質(zhì)種類，按地區(qū)就近處理。且在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)其它類數(shù)據(jù)量進(jìn)行調(diào)查，并留有擴(kuò)展余地。

（2）考慮到能源數(shù)據(jù)的分散性和能源檢測(cè)配備率低的狀況，對(duì)已經(jīng)具備采集條件的測(cè)點(diǎn)通過(guò)各種接入方式，上傳至能源數(shù)據(jù)采集中心。對(duì)沒(méi)有進(jìn)行檢測(cè)的點(diǎn)（如計(jì)量水系統(tǒng)），從節(jié)省資金的原則出發(fā)，同時(shí)充分考慮重要性、實(shí)用性和采集的可靠性，加入一次檢測(cè)原件（檢測(cè)原件的選取充分考慮其通訊傳輸能力），通過(guò)采集終端上傳至數(shù)采平臺(tái)。

4 解決方案

針對(duì)青鋼相關(guān)技術(shù)人員提供的《計(jì)量系統(tǒng)能源數(shù)據(jù)需求》，將能源數(shù)據(jù)采集情況進(jìn)行了歸類，并逐一提出了解決方案。能源系統(tǒng)存在介質(zhì)多、分散、分布區(qū)域廣等特點(diǎn)，采集系統(tǒng)大多采用分布式系統(tǒng)，針對(duì)不同檢測(cè)設(shè)備、輸出接口、通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)集散發(fā)布站產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多樣的數(shù)據(jù)源和采集平臺(tái)之間的信息傳遞及安全隔離。

4.1 與PLC、DCS系統(tǒng)的采集

此種方案生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)一般不需要做任何變動(dòng)，通過(guò)加入工業(yè)數(shù)據(jù)集散發(fā)布站，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)擾生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，其通訊連接方式見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

4.2 新增及已有檢測(cè)儀表的采集

對(duì)于需要新增檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備的選型除考慮其檢測(cè)性能之外，應(yīng)充分考慮其通訊傳輸能力，建議選用具有數(shù)字信號(hào)輸出接口的智能儀表，與具有模擬輸出的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表或二次數(shù)顯表（不帶串口通訊協(xié)議）的采集。

新增部分檢測(cè)設(shè)備接入是在原有一次采集設(shè)備的基礎(chǔ)上，新增具備數(shù)字通訊能力的二次數(shù)顯表，通過(guò)集散發(fā)布站將信號(hào)遠(yuǎn)傳至數(shù)據(jù)中心。或現(xiàn)場(chǎng)保留已有二次表，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)集散發(fā)布站上傳SCADA，具體通訊方式見(jiàn)圖4所示。

4.3 電力系統(tǒng)的采集

電力系統(tǒng)進(jìn)入DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可采用1章節(jié)，另外對(duì)于電能表、直流屏、微機(jī)綜保單元等相關(guān)信號(hào)的采集提供以下幾種采集方案。

4.3.1 電能表采集

電能量的采集采用智能CLL064-1c采集器或RTU采集終端，通過(guò)IEC60870-5-102 TCP/IP規(guī)約傳至能源數(shù)據(jù)中心，完成電能消耗的報(bào)表分析及統(tǒng)計(jì)功能（見(jiàn)圖5）。

4.3.2 變電所部分等重要負(fù)荷監(jiān)視

采用PMM2000系列電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳至能源中心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“兩遙”功能。采集信號(hào)包括用電設(shè)備的相電壓、相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能量、頻率和總諧波畸變率THD、THI等，其中的電能量計(jì)量數(shù)據(jù)符合IEC61036標(biāo)準(zhǔn)中1級(jí)的要求，用于重點(diǎn)工序能耗的分析。

典型通訊網(wǎng)絡(luò)如圖6：

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選型要充分考慮采集信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，包括各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)分配器、RTU采集站、中轉(zhuǎn)站、通訊網(wǎng)關(guān)等，才能確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全面，真實(shí)、安全，穩(wěn)定。

此方案設(shè)計(jì)是以“分散采集、集中管理”為指導(dǎo)思想，通過(guò)檢測(cè)儀表和采集站完成各種過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)和采集，再使用工業(yè)以太網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砥脚_(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，使監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的集中監(jiān)視、存儲(chǔ)處理和分析。為了簡(jiǎn)化和降低不同系統(tǒng)對(duì)接成本的需要，采用了一些通用的技術(shù)手段來(lái)解決不同系統(tǒng)的對(duì)接問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)不同廠家的硬件和軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和通訊。

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