首鋼綜合能源信息系統方案

一、概述
本系統的目的是對全公司范圍內風、水、電、氣等產品的生產量、使用量（消耗）、庫存及與能源消耗有關的數據進行實時的采集和存儲，并對這些數據進行統計和分析，并提供給有關領導和部門作為生產指揮與調度的依據，做到合理生產，節能降耗。

本系統在結構上分為三級：總公司級、廠級、車間級。各車間（或設備）的主要數據指標送到廠級子系統，與全廠有關的生產數據匯總后再送到總公司級。

本系統在技術上能夠保證長期穩定運行，全自動地采集和傳送數據，投入運行后，對原生產設備無任何不利影響。首鋼氧氣廠前期提供六個現場測試點：其中3個流量點，3個壓力點。對氧氣廠與能源消耗有關的數據進行實時的采集和存儲，并對這些數據進行統計和分析，提供給廠領導和部門作為生產指揮與調度的依據，做到合理生產，節能降耗。

本系統的實施分為三步進行：第一步實現1---3個廠級子系統的建設；第二步實現公司級互聯； 第三步實現公司內其他廠級子系統的建設和互聯。

二、系統實現目標
1、以計算機、網絡及軟件為手段建立首鋼穩定可靠、覆蓋所有有效區域的分布式生產實時數據管理系統，建立生產實時、歷史數據庫及其管理系統。

2、該分布式實時生產數據管理系統是一個開放式的、應用規模可自由伸縮的系統。

3、通過實時數據庫的壓縮功能使全部過程數據的歷史趨勢可以保存10年以上。

4、該能源管理系統將真正實現
能源和過程的可視化
能源流向清晰化
高峰負荷降低化
能源消耗最優化
帳單生成自動化

三、系統功能及其實現方法
系統如圖：

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1、數據采集
數據采集層將以德國GMC 公司的U16XX 系列數據總站為中心，對廠級或車間級的主要生產設備的能源消耗、設備產出等主要生產數據進行實時采集、存儲和傳輸。每一臺數據總站可以直接聯接由現場儀表輸出的模擬量標準信號， 也可以通過Lonworks現場總線聯接。數據總站具有豐富的管理功能, 可對各種不同數據進行累積計量或趨勢存儲，各數據總站之間可以互聯，可以無縫接入廠級或公司級的局域網，供上級系統進行進一步的分析和利用。

2、生產數據實時顯示、運算、存儲功能
(1) 采用圖形界面，可根據用戶的需要創建總貌圖、流程圖、工框圖、趨勢曲線圖、儀表棒圖、報警畫面，實時顯示現場生產數據。各畫面之間可方便的進行切換
(2) 對現場數據進行運算處理，根據用戶的需要對現場原始生產數據進行統計計算，并通過各種形式實時顯示。
(3) 現場生產數據的定時存儲，可根據用戶的需要每間隔一定時間對現場生產數據進行存儲。可保持十年以上的歷史數據和報警信息。

3、查詢功能
形成歷史數據庫可方便的進行分類查詢
(1) 單元數據查詢
(2) 實時生產數據查詢、監測
(3) 各類歷史數據查詢
(4)生產實時趨勢、歷史趨勢查詢

4、報表打印功能
可根據用戶的具體要求自動生成和打印各種報表，包括
（1） 生產日報
（2） 生產情況月報
以便數據管理部門或決策者分析能源使用情況，并提供數據管理決策的依據。并且報表格式、數據構成、采樣間隔等參數都可隨時更改。

5、報警功能
具有聲音、圖象等多種報警手段，并提供歷史報警查詢。

四、首鋼氧氣廠綜合能源信息系統的實施方案
首鋼氧氣廠前期為我們提供了六個現場測試點：其中3個流量點，3個壓力點。
1、硬件方案：硬件上選用德國GMC公司的產品搭建系統：數據總站選用U1601，6個采集點的模擬量直接連接到U1601的6個模擬量輸入口。將U1601數據總站兩個RS232接口的其中一個連接一個COM SERVER, 將數據總站輸出的數據轉化為局域網上可傳輸的數據，然后送到局域網上的PC機里進行數據的統計、分析和處理，以便有關人員利于查看和利用。如圖：

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2.軟件方案：
本系統使用三維公司HMI軟件產品力控2.6（FORCECONTROL 2.6）工業監控組態軟件，以圖形化的方式顯示各種生產數據，自動生成各種統計報表，報警記錄等等。其軟件實施方案如下：

數據采集：以廠級局域網上的某個PC機做為數據采集服務器，安裝FORCECONTROL 2.6 監控組態軟件，它以以太網形式與現場數據總站通訊，將U1601上的數據采集到PC機。

廠級數據應用：該PC機做為網絡上服務器端，通過力控網絡服務程序NetServer，其它一個或多個網絡結點機上安裝的力控客戶端網絡服務程序NetClient連接到服務器端，訪問服務器端，并可以對現場數據進行設置和管理。

公司級數據應用：公司級以上的局域網上的其他用戶無須安裝力控軟件，而只需通過微軟IE瀏覽器就可以查詢到數據總站上的數據，同時進行報表打印等操作。

軟件配置：
1.FORCECONTROL 2.6 服務器端軟件
說明：安裝在局域網上作為服務器的結點機上用于和U1601進行通訊，并且通過TCP/IP方式，作為其他結點機的服務器端。
2.FORCECONTROL 2.6 客戶端軟件
說明：廠級局域網上一臺或多臺結點機每臺安裝一套，用于訪問服務器端數據，并通過服務器端向數據總站設置管理數據。
3.WEB SERVER 程序
說明：運行在服務器端結點機上，將監控畫面發布，以便與公司級網絡結點機通過微軟IE 瀏覽器查詢能源數據。

附錄

力控2.6版本突出特點：
1、國際領先的過渡色與漸進色功能，從根本上解決了很多同類軟件在過多使用過渡色、漸進色該功能時，嚴重影響畫面刷新速度和系統運行效率的問題。優化設計的調色板，使用戶更加方便多種顏色的選擇。
2、新增更多的矢量子圖，制作工程畫面更快捷。
3、提供面向對象編程方式，內置間接變量、對象變量、模板變量，方便您構造強大的企業級運行系統。
4、優化的實時數據庫管理工具，工程管理更輕松。
5、國內領先的網絡體系構架，支持多層次網絡冗余及故障切換。增強的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術，直接支持多文檔。
6、國內獨一的內置實時關系數據庫，免去您在向管理信息系統延伸時必須捆綁各種第三方關系數據庫所帶來的煩惱。
7、增強的I/O框架，不僅增加了I/O冗余、直接讀取記錄設備存儲數據等高級功能，同時具備了更好的開放性和靈活性。

系統安全性和穩定性
力控吸收了國際上眾多知名DCS控制軟件的思想精華，并經歷了大量復雜工程應用的嚴峻考驗。它徹底解決了很多監控組態軟件不穩定或死機問題，為用戶解除了后顧之憂。

安全保護功能
力控提供了完備的安全保護機制，以保證生產過程的安全可靠。力控的用戶管理將用戶分為操作工、班長、工程師、系統管理員等多個級別，并可根據級別限制對重要工藝參數的修改，以有效避免生產過程中的誤操作。

報警和事件記錄功能
力控在運行時自動記錄系統狀態變化、操作過程等重要事件。一旦發生事故，可就此作為分析事故原因的依據，為實現事故追憶，提供基礎資料。

網絡結構
力控是真正的分布式網絡系統。在工程項目中用戶可以根據實際需要，靈活地構建符合要求的網絡結構。

WWW網絡功能
力控的Web Server功能不是由JAVA語言編寫的，具有更好的實時性。以Internet方式調用力控界面的速度要比解釋性語言JAVA的速度快數倍，確保了實時應用的速度。

完善的多層次網絡熱備功能
力控支持多層次網絡冗余，支持報警、歷史數據和網絡時鐘的同步。在雙機冗余基礎上，其它網絡節點自動跟蹤冗余主/從機的切換。各個網絡節點不僅可以監視，還能夠進行控制。

分布式實時數據庫
力控實時數據庫內置多種功能塊，可實現累計、統計、控制、線形化、PID控制、各種運算等功能。數據庫對數據按區域管理，通過高效的壓縮技術和海量的存儲技術，可以處理10萬點以上的數據，歷史數據可以保存5年以上并保證數據處理精度和速度，是生產人員分析生產過程變化規律的有力工具。數據庫結構為可組態的“活結構”，用戶可根據實際需要自定義自己的各類數據庫結構，方便對數據的管理和查找。 運行于不同網絡節點的力控實時數據庫可以互相訪問。

功能特征
豐富的圖形開發工具
力控優化設計的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”，任意拖拽不變形，使您的工程畫面精益求精。

自定義運行菜單
力控支持用戶自定義菜單，其中包括窗口彈出式菜單和定義在各個圖形對象上的右鍵菜單。配合腳本程序與自定義菜單，可以實現更為靈活與復雜的人機交互過程。

報表功能
力控的內置式“萬能報表”,象EXCEL等電子表格一樣，任意設置報表格式，實現各種運算、數據轉換、統計分析、報表打印等功能。萬能報表可處理顯示任意實時數據和任意時刻的歷史數據，形成實時報表、歷史報表或格式更為復雜的報表。萬能報表并具備豐富的報表函數進行控制。另外還可形成報表模板，多次使用。

打印
內置多種打印函數，可根據畫面的大小進行任意設置打印范圍。

動作腳本語言
動作腳本類型和觸發方式多樣，支持數組運算和循環控制。

I/O驅動
力控擁有豐富的I/O驅動程序，支持多種硬件設備和通訊協議。
支持RS232/422/485、Ethernet、Arcnet、Can、LonWorks、MODBUS、PROFIBUS等各種通訊協議和標準。
支持DDE、OPC，可與各種DDE和OPC服務程序通訊。一臺運行力控的計算機可同時連接多種I/O設備。

目前支持的設備包括：AB、GE、Omron、Modicon、Siemens、松下、三菱等廠家生產的PLC； Honeywell、富士等廠家生產的調節器以及其它流行的智能儀表、智能終端；研華、康拓等廠家生產的板卡；ADAM、NuDAM等智能模塊；Opto22等總線設備。
另外，也可以按照用戶提出的通訊協議和硬件接口，在較短時間內開發新的驅動程序。

力控I/O驅動程序的體系結構為開放式結構，其接口部分源代碼完全公開，用戶可以自行開發新的驅動程序。

控制策略
力控控制策略生成器，是新一代PC控制自動化軟件，符合IEC1131-3標準，為您提供功能強大、易于使用、圖形化的設計工具，并提供仿真調試功能。

通信
力控提供多種通信方法。
利用TCP/IP網絡通信組件實現實時數據共享和分布式數據庫，可構建高速、高性能網絡應用，且易于擴展。
使用力控遠程撥號通信組件，任何地方與工業現場之間，只要能撥打電話，就可以使用本組件實現對遠程現場生產過程的的實時監控，唯一需要的是Modem和電話線。
力控串行通信組件，可以實現兩臺計算機之間的低成本通信。采用RS232C/422/485接口，可實現一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現一對多臺計算機（1：N方式）的通信，輕松組建RS485工業總線網。
同時力控也提供GSM等無線通信組件，以適應覆蓋范圍廣、通信距離遠或野處等惡劣工作環境。

開放性
力控提供多種通信方法。

實時性
精確的內部時鐘系統，調度周期可精確至1毫秒；更快的網絡通信速度，以滿足構建大型、復雜SCADA系統的需求
力控的分布式實時數據庫引擎確保了力控具有良好的實時性能；力控單機最多處理點數超過10萬點。I/O通訊最小調度周期1ms。

開放性
力控全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX標準。力控的開放式體系結構，提供OLE、COM、DCOM、動態鏈接庫等多種接口，保證用戶利用各種常用開發工具（如：VC++、VB等）進行深層的二次開發。