自動化設(shè)備技術(shù)在鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)方面的應(yīng)用分析

劉寶華

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰214400）

自動化設(shè)備技術(shù)在鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)方面的應(yīng)用分析

劉寶華

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰214400）

在鋼鐵企業(yè)能源管理中，需要充分應(yīng)用自動化設(shè)備進(jìn)行操作，才能夠使管理效率得以提升。針對自動化設(shè)備在鋼鐵企業(yè)能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，首先對能源管控的發(fā)展以及存在的問題進(jìn)行闡述，隨后分析了自動化設(shè)備應(yīng)用的必要性，并闡述能源智能管理系統(tǒng)中應(yīng)用自動化設(shè)備的方式方法，以及各個系統(tǒng)設(shè)備的功能，以使其能夠在企業(yè)能源管理系統(tǒng)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，為以后的鋼鐵企業(yè)能源管理作出一定的借鑒以及參考。

自動化設(shè)備；鋼鐵企業(yè)；能源管理系統(tǒng)；應(yīng)用分析

根據(jù)我國近十年來在鋼鐵行業(yè)上的發(fā)展，從而得到的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有著很大的提升。在進(jìn)行多元化的發(fā)展時，需多向國外的鋼鐵企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將國外的先進(jìn)管理方法和理念融合到我國鋼鐵企業(yè)中，同時引進(jìn)較為先進(jìn)的自動化設(shè)備，以使能源的利用率和生態(tài)環(huán)境得到保障［1］。

1　鋼鐵企業(yè)能源管理的發(fā)展以及存在的問題

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的鋼鐵冶金企業(yè)也隨之有了迅猛的發(fā)展，首先，市場環(huán)境趨于開放性發(fā)展成就了鋼鐵企業(yè)的快速發(fā)展，并使得鋼鐵行業(yè)中的鋼產(chǎn)量的增長速度維持在每年百分之二十五。因快速的發(fā)展，在冶金方面能源的消耗也是一項比較重要的問題，而我國在此方面的能源消耗中占比較大，導(dǎo)致環(huán)境受到一定影響。在冶金過程中排放出的有害氣體會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化，容易導(dǎo)致自然災(zāi)害的發(fā)生，這與我國提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相違背，不利于我國社會的進(jìn)步和發(fā)展。反觀一些比較發(fā)達(dá)的國家，在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的有害氣體排放上就有著很好的解決措施，這樣既降低了對生態(tài)環(huán)境的影響，同時也提高了能源方面的利用［2］。隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，我國的鋼鐵行業(yè)已出現(xiàn)了飽和情況，使得鋼鐵企業(yè)在競爭中表現(xiàn)不出很好的優(yōu)勢，產(chǎn)量有所下降，所以鋼鐵行業(yè)的發(fā)展需進(jìn)行多元化的發(fā)展，使上述問題能到得到改善?；诖朔N背景，就應(yīng)該積極引進(jìn)自動化設(shè)備以及先進(jìn)工序，相比于其他國家而言，我國在此方面的發(fā)展也較為快速。但是站在保護(hù)資源以及自然環(huán)境的角度，我國的冶金企業(yè)與國際標(biāo)準(zhǔn)還相差甚遠(yuǎn)。

雖然現(xiàn)階段的鋼鐵企業(yè)能源管理中都開始應(yīng)用較為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)服務(wù)，使集中監(jiān)視以及控制工作得以完善，但是仍存在一些問題亟待解決，例如在監(jiān)控上有效的實施了管控一體化思想，但是管理上卻存在一定欠缺，沒有嚴(yán)格按照流程化以及標(biāo)準(zhǔn)化做好管理，企業(yè)間沒有制定較為完善的標(biāo)準(zhǔn)管理流程，將能源信息以及生產(chǎn)信息分開進(jìn)行管控，導(dǎo)致信息失去了一定的連續(xù)性。

2　對能源管控的必要性分析

在鋼鐵行業(yè)中，能源是企業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，其直接影響著企業(yè)的生存和發(fā)展，所以就要求在能源管理上應(yīng)用較為先進(jìn)的手段。通過對國外企業(yè)的觀察發(fā)現(xiàn)，能源管控中心的建立是解決能源問題的一項關(guān)鍵手段，其在進(jìn)行管理中具有較高的先進(jìn)性、安全性和可靠性，不僅提高了企業(yè)在進(jìn)行管理中的運(yùn)行效率，同時也在節(jié)省能源、成本的控制以及生態(tài)環(huán)境的改善方面都有著很大的提升。在能源管控中心中最為核心的系統(tǒng)就是能源智能管理系統(tǒng)，其主要就是將自動化以及信息化技術(shù)作為基礎(chǔ)內(nèi)容，以在日常能源管控中應(yīng)用好能源調(diào)度技術(shù)以及能源管理技術(shù)。

3　在能源智能管理系統(tǒng)中自動化設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用

鋼鐵企業(yè)設(shè)備大型化、自動化和信息化技術(shù)的應(yīng)用，提升了鋼鐵工業(yè)的整體水平；資源、能源利用和環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)已在國際上得到相當(dāng)?shù)闹匾?。自動化控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電氣傳動技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)是構(gòu)成鋼鐵企業(yè)等大型流程工業(yè)裝備自動化的共性技術(shù)平臺。比如固定污染源煙氣排放連續(xù)在線監(jiān)測、鋼廠環(huán)境連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)等。其中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、中央服務(wù)器以及大屏幕顯示系統(tǒng)、采集子站是能源智能管理系統(tǒng)中的主要結(jié)構(gòu)。在此系統(tǒng)中，可以充分利用工業(yè)以太網(wǎng)以及中央標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)兩層結(jié)構(gòu)，主干網(wǎng)絡(luò)速度能夠超過100 M［3］。

對于中央以太網(wǎng)來說，其主要作用就是對各類服務(wù)器進(jìn)行連接，例如數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、GPS、數(shù)據(jù)備份以及報警趨勢等服務(wù)器，加上磁盤陣列、工程師站、系統(tǒng)操作站。以上所有設(shè)備全部利用UTP電纜與中央以太網(wǎng)進(jìn)行直接連接，圖1為中央網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，下面分布針對各個設(shè)備做出分析。

圖1　中央網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集子站設(shè)備的主要功能是，與現(xiàn)場實際情況相結(jié)合，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集子站以及遠(yuǎn)程I/O站進(jìn)行建立健全。使其能夠分別與不同的交換機(jī)相連接，在數(shù)據(jù)采集工作上，還需要連接于現(xiàn)場PLC設(shè)備接口以做好通訊工作。而數(shù)據(jù)采集子站的作用主要就是采集、計算、連鎖以及控制數(shù)據(jù)。在此環(huán)節(jié)中，應(yīng)該做好工業(yè)交換機(jī)的應(yīng)用，并在配置系統(tǒng)中，使各個端口的線速大于100 Mbit/s。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的主要功能為：將數(shù)據(jù)采集服務(wù)器連接于現(xiàn)場以太網(wǎng)，在數(shù)據(jù)采集后還需要做好其他單元的通訊工作，將趨勢、報警以及短時歸檔數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫的功能進(jìn)行完善，對操作記錄以及信息記錄做好保存工作。在服務(wù)器的使用上，還需要準(zhǔn)備一個進(jìn)行備用，在服務(wù)器的選擇上最后選用4核CPU，4 G內(nèi)存，以及250 G的硬盤存儲，雙電源、具有熱插拔功能，且具有PCI以及PCI-X擴(kuò)展槽。

應(yīng)用服務(wù)器的主要功能為：將運(yùn)行管理類的應(yīng)用軟件安裝在應(yīng)用服務(wù)器上，且需保證所安裝的軟件具有管理和預(yù)測能源、查詢數(shù)據(jù)、報表以及打印的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換ERP。在實際應(yīng)用中，可以選擇一臺服務(wù)器將其作為網(wǎng)頁服務(wù)器，借助瀏覽網(wǎng)頁的方式可以實現(xiàn)查詢數(shù)據(jù)、報表并做好打印。需保證選擇的服務(wù)器硬盤以及電源具備熱插拔功能，在選購時，做好選用四串口卡。

實施歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的主要功能為：將Windows操作系統(tǒng)以及IH、EDNA實施歷史數(shù)據(jù)庫安裝在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，借助實時歷史數(shù)據(jù)庫將長時歸檔數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。此種服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)長時歸檔、壓縮以及備份數(shù)據(jù)、冗余等功能。其運(yùn)行原理就是借助采集服務(wù)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行運(yùn)算以及整理，而后向數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行輸送。

對于操作站來說，其工作的位置主要是在能源管控中心調(diào)度室中，不需要人員到現(xiàn)場進(jìn)行操作，借助操作界面，就能夠監(jiān)控相關(guān)的能源數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)行情況，并能夠完成畫面的監(jiān)視工作、顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及信息數(shù)據(jù)、設(shè)定各項參數(shù)、語音報警的功能，同時，也可以實現(xiàn)查詢數(shù)據(jù)、報表、打印的功能。在對操作站進(jìn)行選擇時，需要選用商用PC機(jī)，且需保證其兼容性較好。

對于時間同步系統(tǒng)來說，為了使其的時間一致性以及精度得到保障，就應(yīng)該將GPS接收裝置進(jìn)行安裝。GPS服務(wù)器能夠?qū)PS時間同步信號進(jìn)行接收，且對各個計算機(jī)、PLC時鐘具有定時以及校正的功能，系統(tǒng)內(nèi)的各個設(shè)備時鐘精度的分辨率可以達(dá)到毫秒級。與此同時，還需將GPS裝置安裝在供配電系統(tǒng)以及自動化系統(tǒng)中，從而使高壓系統(tǒng)的事件分辨率得到保障。

對于遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備以及能源計量設(shè)備而言，電動以及氣動調(diào)節(jié)閥、監(jiān)控攝像儀、電氣綜合保護(hù)裝置是遠(yuǎn)程控制設(shè)備的主要構(gòu)成部分。而電磁以及巴類、超聲波流量計，壓力、差壓變送器，電壓互感器、熱電阻、電能表是能源量計量設(shè)備的主要構(gòu)成部分。

對于WEB服務(wù)器來說，其主要在B/S框架服務(wù)器上應(yīng)用較多，而備份服務(wù)器系統(tǒng)能夠使能源中心EMS系統(tǒng)安全、可靠性得到保障，從而將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)工作實時完成。

以上各個設(shè)備就是能源管理系統(tǒng)的核心內(nèi)容，其主要就是在現(xiàn)場控制系統(tǒng)中借助數(shù)據(jù)采集子站將使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行采集，根據(jù)系統(tǒng)不同，就需要采用不同的接口方式，以使數(shù)據(jù)庫類型能夠形成于數(shù)據(jù)采集子站中。每一個分散的采集子站在相互連接時，能夠構(gòu)成環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)體系，在環(huán)網(wǎng)內(nèi)部能夠?qū)崟r共享各項數(shù)據(jù)，而后在環(huán)網(wǎng)內(nèi)借助采集服務(wù)器的作用，分析處理采集數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)，在處理完畢后，需要將處理結(jié)果向監(jiān)控管理電腦中傳輸。操作人員能夠應(yīng)充分利用數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等系統(tǒng)，有效發(fā)揮電腦的功能，以便對全廠能源量情況做好實時掌控，借助能源管理效率的提升，從而更好地管理企業(yè)的能源。

4　結(jié)語

綜合上述分析，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，必須將保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境作為基本條件，今后能源的利用率也會隨之提升，這就對冶金企業(yè)提出了較高的要求。在重視節(jié)能減排管理的同時，還應(yīng)該引進(jìn)先進(jìn)的能源管理理念并應(yīng)用，使自身的工藝能夠最大化的完善，做好廢物回收利用工作，形成綠色生產(chǎn)鏈，也就是“資源-產(chǎn)品-廢棄物-再生資源”循環(huán)的模式。與此同時，還應(yīng)該將節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，使鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展能夠更加健康、環(huán)保，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

［1］馬廣宇.自動化設(shè)備在鋼鐵企業(yè)能源管理方面的應(yīng)用［J］.價值工程，2014，33（25）：240-241.

［2］羅先喜，苑明哲，徐化巖，等.面向鋼鐵企業(yè)的先進(jìn)能源管理系統(tǒng)研究新進(jìn)展［J］.信息與控制，2011，40（6）：819-828.

Application Analysis of Automation Equipment Technology in the Iron and Steel Enterprises Energy Management System

LIU Bao-hua
（Jiangyin Special Steel Co.，Ltd.，Jiangyin214400，China）

In the energy management of iron and steel enterprise，it is needed to make full use of automation equipment for operation，which can improve the management efficiency.This paper analyzed the automation equipment application on iron and steel enterprise energy management system.First，expounded the development of the energy control and existing problems，then analyzed the necessity of the automation equipment application，and summarized the energy application in intelligent management system for the means of automation equipment，and functions of each system，so that it can play its proper role in the enterprise energy management system，and to make a certain reference and reference for the following steel enterprise energy management.

automation equipment；iron and steel enterprise；energy management system；application analysis

TF087

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：1009-9492（2015）12-0123-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.035

劉寶華，男，1964年生，江蘇興化人，大學(xué)?？?，工程師/高級技師。研究領(lǐng)域：電氣自動化。

（編輯：向飛）

2015-06-27