一、概述 能源管理系統(tǒng)（Energy management system，簡稱EMS）是鋼鐵企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分，在能源數(shù)據(jù)進行采集、加工、分析，處理以實現(xiàn)對能源設備、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等方面發(fā)揮著重要的作用。 在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中，把能源管理作為MES的一個基本應用構(gòu)件，作為大型企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分，如圖示：

能源介質(zhì)種類主要包括：高爐煤氣（BFG）、焦爐煤氣（COG）、轉(zhuǎn)爐煤氣（LDG）、天然氣（NG）、氧氣（O2）、氮氣（N2）、氬氣（Ar）、壓縮空氣（Air）、蒸汽、氫氣（H2）、采暖熱網(wǎng)、生活水、工業(yè)凈環(huán)水、工業(yè)濁環(huán)水、濃鹽水、除鹽水、酚氰水、軟化水、電力等。 能源介質(zhì)信息包括：壓力、流量、溫度、煤氣熱值、供水品質(zhì)（水質(zhì)）、閥門開閉、調(diào)節(jié)閥開度、開關信號、動力設備運行狀態(tài)、主生產(chǎn)線設備的運行狀態(tài)等。 環(huán)保信息包括：環(huán)保設備的運行情況、外排水中主要污染物的濃度、流量、主要廢氣排放點的外排放廢氣中煙（粉）塵、SO2、NOx、CO2 等污染因子的濃度和流量、污染物排放總量、大氣質(zhì)量指標、廠區(qū)視頻檢測、廠界噪音。 二、方案設計 1、系統(tǒng)架構(gòu) 典型能源系統(tǒng)架構(gòu)包括能源調(diào)度管理中心、通訊網(wǎng)絡、遠程數(shù)據(jù)采集單元等三級物理結(jié)構(gòu)（如圖示）。 基于基礎自動化向信息化建設發(fā)展的原則，并分析比較了實時數(shù)據(jù)庫和SCADA軟件的技術特點，本方案以SCADA系統(tǒng)為核心構(gòu)建能源管理系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡通訊、數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品和技術建立一套先進的、符合鋼鐵企業(yè)管理應用功能的能源管理系統(tǒng)。 系統(tǒng)建立:

- 能源中心： 以SCADA軟件為核心，建立I/O Server實時數(shù)據(jù)服務器，實現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)監(jiān)視、工藝操作和實時的能源管理功能；基于數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)具有模型背景的能源管理功能并對外提供接口。 - 通訊網(wǎng)絡： 采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，建立分區(qū)域的冗余環(huán)網(wǎng)，環(huán)與環(huán)之間采用耦合拓撲結(jié)構(gòu)進行連接，從而建立高可靠專有的能源數(shù)據(jù)采集通訊網(wǎng)絡。 - 數(shù)據(jù)采集： RTU產(chǎn)品為核心，通過信號采集、通訊、協(xié)議轉(zhuǎn)換等技術手段，將能源介質(zhì)參數(shù)的采集與生產(chǎn)控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 2、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖 能源中由心I/O數(shù)據(jù)服務器、Oracle關系數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器和工作站組成。I/O數(shù)據(jù)服務器負責原始計量數(shù)據(jù)的實時采集、歷史壓縮存儲、二次計算和為監(jiān)控畫面提供實時數(shù)據(jù)；Oracle數(shù)據(jù)庫服務器負責計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的收集和存儲，作為能源（物資）計量統(tǒng)計管理數(shù)據(jù)庫；工作站上運行計量數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件，對計量數(shù)據(jù)進行分析處理、設備管理、權限分配、報表打印以及調(diào)閱等；Web服務器負責將指定的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測畫面和動態(tài)曲線以網(wǎng)頁的形式在公司網(wǎng)上發(fā)布，供其他部門網(wǎng)上在線查閱，并提供系統(tǒng)與用戶的各種人機界面。 根據(jù)能源管理系統(tǒng)功能需求及實際各部門業(yè)務流程規(guī)定，EMS數(shù)據(jù)流圖可用下圖表示： 　

3、系統(tǒng)功能 EMS的監(jiān)控系統(tǒng)分為4個子系統(tǒng)，即供配電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和環(huán)保系統(tǒng)。 其中動力系統(tǒng)包括燃氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氧氮氬系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)包括化學水、工業(yè)水和生活水。 ①、數(shù)據(jù)的實時采集與監(jiān)控 通過建立可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）對能源潮流數(shù)據(jù)（如電流、電壓、壓力、 溫度、流量、環(huán)境數(shù)據(jù)等）、設備狀態(tài)（如開、停、閥門開度、報警信號等）等進行采 集；提供過程監(jiān)視、操作控制、實時調(diào)整等畫面,過程曲線及信息顯示等輔助界面、大 屏幕等完成能源中心管轄范圍的能源設備狀態(tài)及潮流的監(jiān)視功能；提供過程控制和實時 調(diào)整,參數(shù)設定窗口等實現(xiàn)控制功能；并對信息進行歸檔。 ②、基礎數(shù)據(jù)管理   包括介質(zhì)參數(shù)管理、維護單位管理、計量設備管理、測點耗量關系、用戶權限設置、以及其他需人工錄入的參數(shù)管理界面。 ③、能源管理功能 將采集的數(shù)據(jù)進行歸納、分析和整理，結(jié)合生產(chǎn)計劃和檢修計劃的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基礎能源 管理功能，包括能源實績分析管理、能源計劃管理、運行支持管理、能源質(zhì)量管理、能 源平衡管理、在線預測分析等。 ④、環(huán)境監(jiān)測與保護 對環(huán)保設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，對水、煙氣等排放進行監(jiān)測、分析和管理。 4、基本配置 能源管理系統(tǒng)基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信技術，采用C/S 和B/S 混合系統(tǒng)架構(gòu)方式。典型的配置和設備組成如下：

三、主要產(chǎn)品技術描述 1、SCADA軟件 采用國際主流的SCADA軟件建立I/O Server實時數(shù)據(jù)服務器功能，通過在線的數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)動態(tài)流程圖、參數(shù)表、趨勢曲線等監(jiān)控功能，并與關系數(shù)據(jù)庫建立通訊。 技術特點如下： — 軟件體系采用真正的客戶/服務器（C/S）體系結(jié)構(gòu)； — 能夠完全做到實時數(shù)據(jù)服務器以及趨勢、報警、報表和文件等功能模塊的冗余； — I/O通訊冗余，主通訊中斷時自動切換到旁路； — 支持在線組態(tài)，即在不影響操作的情況下，允許全部或部分應用程序進行修改； — 支持ODBC、OPC、API、DDE等標準數(shù)據(jù)交換方式； — 網(wǎng)絡通訊采用標準的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議； — 支持多種關系型數(shù)據(jù)，包括Oracle、SQL Server、dBASE等。 — 系統(tǒng)通過設置不同級別的用戶操作權限而防止越權操作保護系統(tǒng)的安全。 2、遠程數(shù)據(jù)采集單元—MIPM RTU 遠程數(shù)據(jù)采集單元采用美國SIXNET公司MIPM系列RTU產(chǎn)品。 SIXNET高端RTU產(chǎn)品（IPM級）具有32位處理器、大容量存儲空間，不但提供標準串口（RS232/RS485）通訊和IEC61131-3標準編程功能。還提供以太網(wǎng)通訊端口，并具有嵌入式功能，可支持高級編程和網(wǎng)絡通訊應用程序，例如Web Server、Internet訪問、高級C/C  編程及專有通訊協(xié)議的定制等，是最新一代控制器產(chǎn)品。同時具有多種國際工控產(chǎn)品質(zhì)量認證，提供高可靠品質(zhì)應用。其產(chǎn)品主要技術特點為： ①、同時提供多種通訊端口：以適應分散應用和本地的不同通訊要求。 ②、提供大容量程序和數(shù)據(jù)存儲空間：適合就地運算和大量數(shù)據(jù)安全存儲。 ③、更高的適應惡劣環(huán)境應用：工作環(huán)境溫度為-40 ~ 70?C、國際品質(zhì)認證等。 3、工業(yè)以太網(wǎng)交換機 網(wǎng)絡系統(tǒng)中的工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用美國SIXNET公司產(chǎn)品。 SIXNET近30余年的工業(yè)自動化產(chǎn)品設計、制造經(jīng)驗，使其充分了解各種工業(yè)場合的應用需求。并將其成熟的工業(yè)自動化產(chǎn)品設計理念注入工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品中，能夠真正經(jīng)受各種惡劣工業(yè)環(huán)境的長期考驗。 SIXNET工業(yè)以太網(wǎng)交換機具有卓越的工業(yè)品質(zhì)，低功耗、無風扇電路設計、寬范圍工作環(huán)境溫度（- 40℃ - 85 ℃）、美國軍標MIL-STD-1275防浪涌保護以及嚴格的國際質(zhì)量認證（包括危險場所2區(qū)防爆認證、DNV船級社認證）等特性確保在各種惡劣工業(yè)環(huán)境現(xiàn)場長期穩(wěn)定、可靠、安全使用。 SIXNET實時環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)交換機專有Real-time RingTM 技術，實現(xiàn)快速容錯環(huán)網(wǎng)冗余，并具有端口配置、端口鏡像、優(yōu)先級劃分等高級網(wǎng)管功能，可保證信息交換的實時性和確定性，支持Modbus方式監(jiān)測網(wǎng)絡運行狀態(tài)，可以方便地進行故障診斷、報告和定位。尤其適合如 PLC，DCS，SCADA自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建100/1000Mbps工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)。 四、高端產(chǎn)品應用技術 EMS系統(tǒng)采集的信號分散在工廠的各個角落，許多能源計量參數(shù)已納入原有生產(chǎn)控制系統(tǒng)，能源數(shù)據(jù)的采集將面臨繁雜的通訊協(xié)議和接口。采用新一代的自動化產(chǎn)品（RTU/Gateway），構(gòu)筑分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將能源介質(zhì)參數(shù)的采集與生產(chǎn)控制系統(tǒng)隔離，提供連續(xù)、真實、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。RTU/Gateway產(chǎn)品是對傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)在遠傳和分布式應用的產(chǎn)品補充，提供更強的數(shù)據(jù)處理和通訊能力，從而構(gòu)建新一代能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)。 MIPM RTU預集成了PLC、記錄儀、流量計算機、通訊網(wǎng)關等多種功能，其高端產(chǎn)品應用技術如下： 1、預集成的數(shù)據(jù)記錄功能 MIPM RTU預集成了數(shù)據(jù)記錄（Datalogging）功能。作為系統(tǒng)工具軟件（I/O Tool Kit）選項之一的Sixlog軟件，提供了工程向?qū)团渲脩?，無需編程。 SIXNET的Datalogging功能具有以下優(yōu)點： — 可按時間、事件等方式啟動數(shù)據(jù)記錄 — 時間間隔可設置（10毫秒–49天） — 大容量、非易失數(shù)據(jù)存儲（16M） — 同一控制器支持多個Datalog配置 — 服務器/客戶機式雙向數(shù)據(jù)恢復方式 — 工程向?qū)团渲媒缑?，無需編程 — 多種通用軟件瀏覽的歷史數(shù)據(jù)文件 — 支持數(shù)據(jù)記錄冗余服務器功能 數(shù)據(jù)記錄可用于實現(xiàn)SOE功能，用于記錄故障報警事件發(fā)生的時間順序；可以實現(xiàn)重要能源計量數(shù)據(jù)的備份，防止因為通訊網(wǎng)絡故障等原因?qū)е逻@些重要數(shù)據(jù)的丟失；同時保證貼有時間標簽的能源采集數(shù)據(jù)的完整性。 RTU取代無紙記錄儀，提供更靈活、更安全的數(shù)據(jù)備份功能！ 2、RTU的數(shù)據(jù)補傳和調(diào)用功能 利用數(shù)據(jù)記錄（Datalogging）功能，RTU把數(shù)據(jù)加上精確的時間標簽存儲在非易失的存儲器中。然后按照用戶定義的時間表或在發(fā)生特定事件（例如遠程傳輸故障恢復后）時把記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送到一個或多個中心控制站，從RTU傳送上來的數(shù)據(jù)包括控制站地址、時間標簽、紀錄序列號等識別數(shù)據(jù)。多個站點傳送上來的數(shù)據(jù)堆入輸入數(shù)據(jù)緩存，等待順序處理。

補傳的數(shù)據(jù)可存