摘 要:在充分调研华菱涟钢和了解国内其他冶金企业的能源管理现状的基础上,针对目前钢铁企业能源管理过于封闭,提出了基于SIXNET工业以太网能源管理系统的软硬件设计方案,该系统以SCADA软件为核心,依托以太网建立实时数据服务,为管理者节能降耗、提高生产率制定策略提供准确实时的能源消耗数据,极大提高企业能源系统的运行和安全管理水平。
关键词:硬件构架 SIXNET 软件构架
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)01-0048-02
钢铁企业以前的能源管理系统大多是专用的、封闭的体系结构,其构成系统的硬件是按照各自的标准量身定制的。在许多情况下,当用户要想进行功能上的扩展或变化时,都必须求助于系统的提供商,如想把特殊要求融入到控制系统中去时,由于它们的封闭特性那是不可能的。再者,由于采用了专用的控制系统,如制造厂家想转化一种控制系统也将变得极为困难。诸如此类,无形中不仅提高了制造企业的成本,也成为控制系统升级换代的"瓶颈"。华菱涟钢同样在激烈的市场竞争中,面临实现低碳、环保、节能等技改压力,随着管理信息化建设发展的趋势,该方案以SIXNET工业以太网为纽带构建能源管理系统,结合数据库产品和技术建立一套先进的、符合华菱涟钢管理应用功能的能源管理系统。
1、系统硬件架构
能源中心设置包括监控部门和管理部门,以SCADA软件为核心,依托以太网建立I/O Server实时数据服务,实现在线的数据监测、工艺处理等功能,利用数据库技术进行有模型背景的能源管理,并对外提供接口。
数据采集通讯网络利用工业级以太网交换机,分级建立区域冗余环网,区域与区域之间采用拓扑结构连接,将要采集的流量、压力、温度等能源数据,通过信号采集、通讯、协议转换等技术手段,可靠传输到中心网络。为管理系统提供连续、真实、可靠的数据依据。
能源管理系统基于以太网的数据通信技术,典型的配置和设备组成如表1。
2、系统中以太网的应用情况
网络系统中的工业以太网交换机采用美国SIXNET工业以太网交换机,该产品采用军标MIL-STD-1275,适应各种工业场合的应用需求,功耗低、电路无风扇设计、宽工作环境温度范围(-40℃-85℃)等特性确保在各种环境恶劣的工业现场长期可靠、稳定、安全地使用。SIXNET实时工业以太网交换机专有的Real-time Ring技术,具有快速容错环网冗余功能,并有优先级划分、端口镜像、端口配置等高级网管功能,确保信息交换的实时性和确定性,便捷地进行故障报告、定位和诊断。尤其适合构建100/1000Mbps工业冗余环监控网。
该以太网设有防火墙保护,MIPM RTU嵌入了防火墙保护功能,访问系统向导配置基于IP端口、IP表、IP地址等限制访问规则;设有SNMP网络管理,可建立信息管理网络软件的通信,MIPM RTU具有SNMP网络管理能力,支持AT,ICMP,IP,System,TCP,UDP 等功能;设有PPP通讯协议,将串行连接转换为以太网通讯连接通过串口链路透传IP数据包。
3、系统软件设计
控制中心据所要完成的能源管理任务,要求软件操作简便、直观易懂、具有功能完善的人机交流图形界面,在借鉴市场上流行的MCGS、组态王等工控组态软件的基础上,采用微软的VB 6.0和VC 6.0等软件开发在WIN95/98环境下的IPC机监控系统软件。Visual Studio 6.0具有先进的集成开发环境(IDE)、第三方ActiveX控件、支持动态链接库(DLL)、可创建独立的ActiveX DLL和自己的ActiveX控件,有强大的内部控件,可进行Internet编程、可使用外加程序简化编程以及丰富的数据库编程功能(包括ADO数据控件及创建报表等)。这些强大的功能对于底层的网络通讯控制、前台监控人机界面以及后台实时数据库管理的实现非常有利。
工艺过程中工艺参数、物资消耗统计、能源消耗统计、试验室数据统计、手工数据录入、报表生成、MES计划显示等现场的PLC、DCS、智能仪表、试验仪器灯采集实时和关系数据,通过特有的压缩算法压缩,发送到实时或关系数据库中进行统计,并存储计算结果。动态显示各区和全厂每种能源生产、各工艺过程、各生产设备生产、消耗和结余统计的实时流转信息。底层的控制软件充分利用CAN接口卡附带的软件动态链接库将信息数据有序存储在监控数据动态交换开放的数据库内,为上层软件调用数据提供良好完备的服务。
4、结语
提升钢铁企业能源管理系统信息化水平是高效、节能环保型现代冶金企业的迫切需求。该系统的应用不仅使管理著能及时了解各生产区间及全厂生产过程中能耗情况,还能完善能源生产和使用的评价体制,提高劳动生产率,降低能源消耗,增加能源回收,减少环境污染,提高能源系统的运行管理和安全管理水平,对于提升公司的市场竞争力意义深远。
参考文献
[1]余传猛,周炳海,奚立峰,傅仕伟.FMS中的DNC系统实时控制软件的设计与实现[J].工业工程与管理,2004.04:17-19.
[2]田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005．
[3]肖格.冶金、化工企业交流节能降耗经验.上海质量[J].2009.8:22-23.