能源管理系统的设计与数据应用

韩骏

摘 要：结合炼钢厂能源管理系统的开发，介绍了WonderWare公司的组态软件及其数据库在炼钢系统的应用。此系统使用灵活、高效，解决了炼钢厂能源计量、管理及数据存储的问题，为能源管理、节约提供了数据基础。

关键词：数据采集 能源管理 设计 应用

中图分类号：TF3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0149-02

炼钢系统作为冶金企业的核心环节，其能源消耗在冶金流程中占据着很大的比重，因此其能源消耗的计量、管理工作显得尤为重要。某钢铁厂在2004年投资建设了3座100 t转炉，其能源计量、管理方面一直比较薄弱，无法满足能源精细管理的要求。尤其是班组的能源计量是靠岗位员工手工抄表完成，存在较多干扰因素，数据的真实性、准确性存在较大问题。为了实现能源数据的自动采集、高效计量，该炼钢厂依托WonderWare公司的InTouch软件、Microsoft公司的Access软件及相关软件开发了一套简单高效的能源管理系统。

1 系统数据采集

炼钢系统的能源消耗种类多、数量大，包括氧气、氮气、氩气、天然气、煤气、蒸汽等。且炼钢系统工序较多，包括倒灌站、脱硫站、复吹转炉、吹氩站、LF炉、RH炉、连铸机等。为了将各介质、各工序的消耗使用情况准确地采集，研究人员选用了WonderWare公司的InTouch组态软件。

InTouch软件是基于PC的工业自动化组态软件，用于可视化和控制生产过程，它提供了易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息。其具有良好开放性，基本的通讯格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中，快速DDE兼容Microsoft的DDE，因此许多Win95/98/NT下运行的软件都可以与InTouch直接通讯。同时，InTouch除了自身带有数据库以外，还支持SQL语言，可以方便地与其他数据库连接。而且，它支持通过ODBC访问各种类型的数据库，便于系统的综合管理。

依据该炼钢厂的一级自动化设备，本着简洁、高效、易用的出发点，结合InTouch软件的功能特点，研究人员开发了一套简单、易用、灵活的计量管理系统。

2 系统的组成及配置

2.1 硬件组成

该厂各工序的控制硬件组成繁杂，包括Siemens公司的S7-300、S7-400系列及Schneider公司的Quantum系列，控制系统中均包含以太网模块，所有的控制系统均连接到一级系统环网中，将数据传送至能源管理采集站，系统的硬件组成如图1所示。

系统配置两个采集站，采用普通工控机，两个数采站互为备用，以保证在其中一台出现故障时避免数据丢失。

2.2 软件配置

下位机软件采用与控制器配套的编程软件进行组态，分别是Step7和Concept。数据采集站采用InTouch软件配套的DASSIDirect和DAMBTCP软件将数据从PLC读到InTouch中。采集站安装了Microsoft公司的Access软件，通过InTouch软件的SQL语句将数据写入数据库。

3 软件组态

数据采集的主要工作是：选取各工序需要采集的数据，在建立好InTouch与PLC的连接后，在InTouch软件的标记名字典内建立相应的标记名，以实现数据采集。该能源计量系统是在原有各工序控制系统上搭建的，原有的PLC硬件、软件系统均组态完成，运行正常，各工序的仪表及厂际间的仪表均按位置、工序接入相应的系统中，此次开发的能源计量系统将各个仪表数据按需求集中统计管理。

在采集站上完成InTouch、DASSIDirect、DAMBTCP等软件的安装后，分别配置与各工序控制器的通讯，并完成采集数据的标记名配置。

依据能源统计管理的需求，利用Microsoft公司的Access软件建立各工序的数据库文件，然后通过ODBC开放数据库互联建立数据库与InTouch软件的联系。在完成数据库与InTouch软件之间的连接后，利用InTouch软件中的SQL访问管理器将采集回来的能源数据写入数据库中。SQL访问管理器中的绑定列表配置内容是将能源量标记名与数据库中的列对应起来。访问管理器中的表模版就是数据库中的数据格式及列构成，正確配置绑定列表及表模版后，InTouch与数据库的连接成功建立。

在完成采集站、控制器、数据库之间的连接后，利用InTouch中的项目脚本功能，将计算后的数据按要求写入数据库。在项目脚本中通过简单的Quickscript语言编程，调用相应的SQL执行语句、变量及相应的计算公式，依据采集站中的瞬时量计算出一段时间内的消耗量，并根据设置的时间节点将消耗量写入数据库中。

4 数据利用及分析

该能源计量系统在投用后，运行稳定，能够准确地将现场能源消耗量反映给能源及生产管理人员，图2是该系统的部分数据。

图2中的数据是在Access软件中导出的Excel文件，这样在做数据分析时更加高效、安全。图中各介质、不同的时间段（班组）消耗量一目了然，通过Excel的数据透视功能，正常、异常的消耗量对比明显，为能源管理工作提供了可靠的数据支持，在节能减耗的工作中发挥了关键作用。依据系统的数据曾多次发现能源介质的异常消耗情况，并及时地确认异常原因，避免了浪费。

5 结语

在该能源计量系统的开发及使用中，炼钢厂技术人员总结该系统的如下优点：开发成本低，搭建简单，数据可靠，修改方便，使用难度低等。该系统于2015年3月投入使用，在使用中不断调整完善，已成为炼钢厂能源管理不可或缺的工具。

参考文献

[1] 林佩仰.建筑能源管理系统及其在绿色建筑中的应用[J].建筑电气，2012（7）：59-61.

[2] 沈兵，冯为民，吴毅平，等.企业能源管理系统及其标准化[J].信息技术与标准化，2012（12）：71-74.

[3] 刘占强，张浩.石化企业能源管理系统的研究与设计[J].电脑与电信，2011（6）：61-62.