構(gòu)建新型能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)促進(jìn)二次能源回收利用率

【摘 要】近年來能源管理工作備受鋼鐵企業(yè)關(guān)注，成為鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。節(jié)能減排對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，也不再僅僅是一種社會(huì)責(zé)任，而是一條社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益合二為一的雙贏之路。本項(xiàng)創(chuàng)新管理主要是根據(jù)能源管控系統(tǒng)上線后對(duì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性的要求以及對(duì)原系統(tǒng)存在的一些問題進(jìn)行改善來實(shí)施的。

【關(guān)鍵詞】能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 節(jié)能減排 優(yōu)化

早在2009年，唐鋼在應(yīng)對(duì)金融危機(jī)之時(shí)就深刻意識(shí)到，對(duì)于鋼鐵行業(yè)，能源成本幾乎占到總成本的1/3，提升企業(yè)的競爭實(shí)力，須在能源管理上作文章，特別是要抓好二次能源的高效利用。于是，唐鋼吹響了“向能源管理要效益”的號(hào)角，著手能源成本戰(zhàn)略的實(shí)施。

1老系統(tǒng)存在的問題：

老系統(tǒng)是通過7188數(shù)據(jù)采集模塊來實(shí)施的。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：

由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖可以看出，現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)通過485信號(hào)上傳到7188，7188再將儀表數(shù)據(jù)通過485信號(hào)打包上傳到接口機(jī)，接口機(jī)通過信息主干網(wǎng)上傳到能源網(wǎng)服務(wù)器。再通過PI客戶端軟件PI-Processbook和PI-DataLink來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和報(bào)表等功能。老系統(tǒng)中信號(hào)傳輸都是485信號(hào)傳輸?shù)模捎?85信號(hào)本身傳輸距離的限制（不能超過1200米）以及信號(hào)抗干擾能力比較差，在使用中經(jīng)常出現(xiàn)單套儀表故障或局部線路故障造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況，而且由于點(diǎn)比較多，線路復(fù)雜，排除故障很困難，耗時(shí)耗力。

舊的接口程序不能隨系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)，在現(xiàn)場出現(xiàn)問題時(shí)必須人工手動(dòng)啟動(dòng)程序，不便于維護(hù)。

老系統(tǒng)只可以采集一種協(xié)議的儀表數(shù)據(jù)，如果新加點(diǎn)只能按照原來的協(xié)議進(jìn)行修改或?qū)ｉT和廠家協(xié)商按大延協(xié)議來做，局限性很大。

舊程序采集的儀表數(shù)據(jù)有限制，最大不能超過65535，超過時(shí)數(shù)據(jù)顯示就不正確。

舊程序采集的數(shù)據(jù)沒有小數(shù)

2 新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主要考慮的是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、連續(xù)性、及時(shí)性。要真正實(shí)現(xiàn)這些功能，選擇數(shù)據(jù)采集模塊以及程序的開發(fā)是很重要的

數(shù)據(jù)采集模塊的選擇

新系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊我們采用的是深圳三旺集團(tuán)生產(chǎn)的NP312。NP312是一款能讓串口設(shè)備立即具備聯(lián)網(wǎng)能力的串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，提供1路RS-232/485/422（RS-232：DB9M；RS-484/422共用4位接線端子）和1路10/100Base-T（X），可以把分散的串行設(shè)備、主機(jī)等通過網(wǎng)絡(luò)集中管理，簡易、方便。應(yīng)用中可通過Serial程序組對(duì)其進(jìn)行設(shè)置、軟件升級(jí)，支持TCP、UDP、ARP、ICMP和DHCP協(xié)議，支持Windows Native COM和網(wǎng)絡(luò)中斷自動(dòng)恢復(fù)連接功能。

另外，NP312提供功能強(qiáng)大的基于Windows平臺(tái)的管理配置工具，它能夠一步一步引導(dǎo)用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理配置，所有設(shè)置可通過網(wǎng)絡(luò)或串口實(shí)現(xiàn)，支持過網(wǎng)關(guān)、跨路由通信，方便用戶設(shè)置IP地址、Server和Client模式、數(shù)據(jù)包大小等等。通過簡單的設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)。支持遠(yuǎn)程重啟和遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)，維護(hù)管理非常方便。

串口服務(wù)器通訊方式的選擇：

串口服務(wù)器有兩種通訊方式：一種是虛擬串口方式，一種是TCP/IP方式，在使用中，我們對(duì)兩種通訊方式均進(jìn)行了測試，并進(jìn)行了軟件開發(fā)，進(jìn)行了比較，在經(jīng)過現(xiàn)場一段時(shí)間的測試表明，采用虛擬串口方式會(huì)存在一些問題，比如現(xiàn)場設(shè)備斷電或其它故障時(shí)需要重新虛擬串口，這會(huì)給將來的維護(hù)工作造成不必要的麻煩，影響使用的效果。TCP/IP方式經(jīng)過測試傳輸數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，不存在斷網(wǎng)、斷電情況下需要重新設(shè)置參數(shù)的情況。

接口程序開發(fā)中注意的事項(xiàng)：

程序隨系統(tǒng)要同時(shí)啟動(dòng)；

斷網(wǎng)、斷電情況下系統(tǒng)要可以自適應(yīng)；

程序要支持多種協(xié)議，包括MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、大延協(xié)議等，為以后的儀表參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置工作打下基礎(chǔ)；

在單點(diǎn)或部分?jǐn)?shù)據(jù)故障情況下，程序可以自動(dòng)過濾，而不會(huì)像老程序出現(xiàn)故障時(shí)不停尋找故障設(shè)備而造成整個(gè)接口程序不能正常運(yùn)行的情況。

改造后儀表到接口之間全部是以太網(wǎng)信號(hào)，只有儀表到串口服務(wù)器之間是485信號(hào)，而且一般這段485線都很短，以太網(wǎng)信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度快而且穩(wěn)定。我們對(duì)接口程序模擬現(xiàn)場情況做了一周時(shí)間的測試，包括斷網(wǎng)、斷電情況下的數(shù)據(jù)采集情況，反復(fù)進(jìn)行了多次調(diào)試，確認(rèn)沒有問題后開始在現(xiàn)場正式投入使用，進(jìn)行調(diào)試。

3、實(shí)施效果：

新的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、準(zhǔn)確、及時(shí)，故障率明顯減少，給唐鋼的生產(chǎn)提供了準(zhǔn)確及時(shí)的計(jì)量數(shù)據(jù)，對(duì)唐鋼的能源調(diào)度和利用提供了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。使能源調(diào)度更加合理，提高了二次能源的回收和利用。

在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，斷網(wǎng)、斷電后不必人工去干預(yù)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)恢復(fù)上傳，所以故障率明顯降低，維護(hù)量減少。

數(shù)據(jù)采集頻率加快，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性明顯得到提高，新系統(tǒng)投入運(yùn)行后，數(shù)據(jù)的采集周期可以提高到1秒。而之前的系統(tǒng)的采集周期需要15秒。

這套系統(tǒng)的投資小，利用了公司信息主干網(wǎng)，不必增加過多的材料成本，而如果不改造，新增點(diǎn)要聯(lián)網(wǎng)需投入布線、施工以及光端機(jī)等設(shè)備，不僅投資大，而且維護(hù)量也大，故障率高。

能夠給各用戶提供及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的計(jì)量數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)能源的調(diào)度提供了很好的數(shù)據(jù)支撐，使能源調(diào)度更高效、及時(shí)、精確，促進(jìn)合理利用能源，提高二次能源的回收利用率。促進(jìn)企業(yè)節(jié)能減排。

在同行業(yè)中具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。2012年初將在不銹鋼得到推廣實(shí)施。

取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)的上線可以促進(jìn)企業(yè)的二次能源的回收和利用。每年可為公司多創(chuàng)效460多萬元。