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基于Proficy Historian的钢铁能源管理系统

--基于Proficy Historian的钢铁能源管理系统

供稿:GE 自动化&控制 2012/3/18 10:21:03

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  • 关键词: Proficy Historian 钢铁能源管理系统
  • 摘要:本文通过实时历史数据库软件在钢铁企业能源管理系统建设中的应用,提出了企业在构建实时数据库平台和数据的可视化应用方面的方法,以达到节能减排、降低消耗的目的。

应用背景
  钢铁企业的能耗占全国能源总产量的很大部分1。为了提高企业的核心竞争力,为了加快企业生产管理的信息化和生产的自动化,钢铁企业目前迫切需要采用企业级实时数据库系统来建立全公司统一的能源管理系统息集成平台。通过实时数据库系统把全公司各分厂的控制系统连接起来,把各分厂分散的自成体系的监控系统以分区的方式进行集中管理,实现管理层与控制层的集成,并为上层能源管理系统应用,提供统一的数据支撑平台。


解决方案
应用概要
  根据能源管理生产工艺的衔接与管理需要,本应用内容包括:
  1) 通过数据接口站实时采集各控制系统的生产实时数据;
  2) 建立实时数据库,集成实时信息;
  3) 提供生产工况图、历史数据趋势图、报表分析工具;
  4) 提供与上层管理系统的数据交互、转发等开发接口。
系统架构
  实时历史数据库具有海量存储、高效压缩、方便恢复等特点,非常适合EMS系统数据采集量大,来源多、种类杂、采集数据变化频繁的特点。现在在钢铁工业使用的实时数据库产品都由国外专业厂商提供。。本项目实时数据库软件采用GE 智能平台的Proficy Historian3.1实时数据库系统和Proficy Realtime Information Portal 3.0 数据可视化分析及WEB发布系统实现企业实时数据库平台和生产信息WEB发布系统的功能。图1是整个信息自动化系统分层、多级别结构示意图,虚线框内为实时数据库及WEB发布部分结构示意图。

图1 EMS系统架构

系统的网络架构 
  为了保证能源管理管理网络、现场控制、信息传输各部分的安全独立机制,集团自动化部进行了三层网络结构设计2,采用安全可靠的隔离技术(例如网闸技术),在底层过程控制系统(PLCDCS等)实时网络与实时数据库之间建立数据传输通道,同时实时数据库与上层能源管理系统网络之间基于信息网应用实时数据库SDK开发工具包或OLE DB提供的开放数据库访问接口建立数据传输通道。能源管理系统基于管理网应用开发系统通信中间件与ERP系统进行数据交换,这样形成了控制网、信息网、管理网的三层网络安全机制。具体的网络架构模式如图2所示。

图2  网络架构

实时数据库部分
  考虑到车间设备类型多样、数据分布点广泛、数据源形式多样化的特点,我们充分利用实时历史数据库提供的多种模式的数据采集器以及灵活的SDK编程工具包对数据源进行了分类,针对不同的数据源采用相应的采集器进行合理采集,保证数据能及时、准确的进入生产实时数据库服务器。具体数据分类及流向如图3所示。

图3数据采集数据流

  通过建立企业实时历史数据库平台,为生产管理信息化建设提供现实基础。通过建立通用的网络客户端平台,把实时数据、历史数据、质量数据和关系型数据转换成丰富的个性化的信息显示,利用网络浏览器在企业任何地方访问这些信息。系统解决方案目标如下:
  为企业决策层提供必要、及时、可靠的现场过程数据
  提升生产制造的体系架构
  将现场数据转换成企业管理的智能应用
  充分利用和保障ERP以及管理系统投资
  集团实时数据库系统数据源种类广泛,按设备分包括: SIEMENS系列PLC   S5/S7300/S7400/WINAC、AB系列PLC LOGIX5000/SLC500/PLC5、OVATION DCS系统、横河CS1000DCS系统、GE90-30PLC、MODICON  QUANTUM系列PLC、智能电量仪表等等,按提供数据源的软件分有: WINCC、WINAC、RSVIEW32、RSLINX、SIMANTIC NET、力控软件FRAMEVIEW、FIX、iFIX、智能专家系统、SQL SERVER2000、ORACLE数据库、文档型(CSV/XML/TXT)采集(包括手动输入型)等。按数据采集的方式分:OPC1.0/2.0A采集器、FIX/iFIX采集器、XML/CSV/TXT文件采集器、计算采集器、借助SDK/OLE DB利用VB编程工具开发程序从关系数据库(SQL SERVER2000、ORACLE9i等)中进行数据采集,其中焦化MIS数据为SQL SERVER2000、能源系统为SQL SERVER2000、智能专家系统为 ORACLE9i。
数据可视化分析及WEB信息发布部分:
  在的信息发布系统中,实现在企业局域网内利用IE浏览器进行数据可视化分析的WEB信息发布功能。
基础业务平台
  完成系统的初始化设置,包括画面的分类组织、用户的管理、权限的设置以及数据源的维护等功能,为其它业务系统提供基础平台框架。
广泛的数据源 
  在项目中我们应用了RTIP提供的多种数据源结构,包括实时数据源(含OPC、iFIX等)、历史数据源、关系型数据库接口(JDBC数据库驱动)等。
能源生产实时监控
  基本风格以DCS/PLC原有画面风格为准,所有的实时参数都以只读的方式从DCS/PLC上采集上来,不进行操作。它可集成多套DCS/PLC的数据。
历史趋势分析
  对历史数据库中所记录的所有数据都可以用曲线的形式显示出来,以供参考和分析。提供的趋势曲线控件功能强大,所有操作都以Web方式进行,在客户端上有适当的权限可自行修改显示环境设置。
实时、历史数据查询
  充分应用RTIP系统提供的JDBC强大的数据库引擎驱动,并且通过实时历史数据库易操作的关系型数据库接口,建立灵活的SQL语句查询系统,根据不同的查询条件对实时、历史数据进行分类检索,达到快速提取数据和历史数据再现的WEB式用户数据交互功能。例如可以按车间和介质参数等分类条件,查询用户急需的某一类数据。再结合时间段条件及其他给定的查询条件,就可查询目的数据点在某一段时间内的所有历史数据。系统还支持查询参数的用户交互,组合条件查询,即给予一个或多个查询条件,就可根据所给予的条件将所有符合条件的数据显示在数据网格中。
能源理生产报表
   根据相关生产信息利用SQL语句连接其他信息系统关系型数据库数据及实时历史数据库数据生成各类生产调度图表以及生产日报、月报、年报等综合报表。

图4 能源管理系统报表系统人机界面


实施结果
  通过应用实时历史数据库部署的集团能源管理系统在很大程度上实现了如下的目标:
  • 整合了企业过程控制能源系统数据资源,解决了企业中多种、多套过程控制系统的联网、集成、管理问题;能够满足企业多工段、多车间、多过程集成需要。
  • 从全厂生产过程中的各个方面收集能源信息,并按照全厂信息模型组织这些数据,为能源利用优化和能源平衡打下良好基础。
  • 通过实时跟踪企业各车间能源消耗、操作人员、过程信息和设备信息,使企业生产经营管理人员对企业的能源使用有全面、细致的把握。
  • 全面标准、开放的实时/历史数据存储和服务,并将这些数据以可追忆的形式提供给企业生产管理人员,有利于使用各种模型进行成本核算和能源使用预测分析。
  • 实现可视化的能源管控中心,相应国家节能减排的仿真,使钢铁企业发展成能源友好型绿色企业。

更多内容请访问 GE 自动化&控制(http://c.gongkong.com/?cid=254)

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