力控在首钢综合能源信息系统中的应用

: qiuye

2007-11-11

　　一、概述
　　　　本系统的目的是对全公司范围内风、水、电、气等产品的生产量、使用量（消耗）、库存及与能源消耗有关的数据进行实时的采集和存储，并对这些数据进行统计和分析，并提供给有关领导和部门作为生产指挥与调度的依据，做到合理生产，节能降耗。
　　　　
　　　　本系统在结构上分为三级：总公司级、厂级、车间级。各车间（或设备）的主要数据指标送到厂级子系统，与全厂有关的生产数据汇总后再送到总公司级。
　　　　
　　　　本系统在技术上能够保证长期稳定运行，全自动地采集和传送数据，投入运行后，对原生产设备无任何不利影响。首钢氧气厂前期提供六个现场测试点：其中3个流量点，3个压力点。对氧气厂与能源消耗有关的数据进行实时的采集和存储，并对这些数据进行统计和分析，提供给厂领导和部门作为生产指挥与调度的依据，做到合理生产，节能降耗。
　　　　
　　　　本系统的实施分为三步进行：第一步实现1---3个厂级子系统的建设；第二步实现公司级互联；第三步实现公司内其他厂级子系统的建设和互联。
　　　　
　　　　二、系统实现目标
　　　　1、以计算机、网络及软件为手段建立首钢稳定可靠、覆盖所有有效区域的分布式生产实时数据管理系统，建立生产实时、历史数据库及其管理系统。
　　　　
　　　　2、该分布式实时生产数据管理系统是一个开放式的、应用规模可自由伸缩的系统。
　　　　
　　　　3、通过实时数据库的压缩功能使全部过程数据的历史趋势可以保存10年以上。
　　　　
　　　　4、该能源管理系统将真正实现
　　　　能源和过程的可视化
　　　　能源流向清晰化
　　　　高峰负荷降低化
　　　　能源消耗最优化
　　　　帐单生成自动化
　　　　
　　　　三、系统功能及其实现方法
　　　　系统如图：
　　

　　
　　　　1、数据采集
　　　　数据采集层将以德国GMC 公司的U16XX 系列数据总站为中心，对厂级或车间级的主要生产设备的能源消耗、设备产出等主要生产数据进行实时采集、存储和传输。每一台数据总站可以直接联接由现场仪表输出的模拟量标准信号，也可以通过Lonworks现场总线联接。数据总站具有丰富的管理功能, 可对各种不同数据进行累积计量或趋势存储，各数据总站之间可以互联，可以无缝接入厂级或公司级的局域网，供上级系统进行进一步的分析和利用。
　　　　
　　　　2、生产数据实时显示、运算、存储功能
　　　　(1) 采用图形界面，可根据用户的需要创建总貌图、流程图、工框图、趋势曲线图、仪表棒图、报警画面，实时显示现场生产数据。各画面之间可方便的进行切换
　　　　(2) 对现场数据进行运算处理，根据用户的需要对现场原始生产数据进行统计计算，并通过各种形式实时显示。
　　　　(3) 现场生产数据的定时存储，可根据用户的需要每间隔一定时间对现场生产数据进行存储。可保持十年以上的历史数据和报警信息。
　　　　
　　　　3、查询功能
　　　　形成历史数据库可方便的进行分类查询
　　　　(1) 单元数据查询
　　　　(2) 实时生产数据查询、监测
　　　　(3) 各类历史数据查询
　　　　(4)生产实时趋势、历史趋势查询
　　　　
　　　　4、报表打印功能
　　　　可根据用户的具体要求自动生成和打印各种报表，包括
　　　　（1）生产日报
　　　　（2）生产情况月报
　　　　以便数据管理部门或决策者分析能源使用情况，并提供数据管理决策的依据。并且报表格式、数据构成、采样间隔等参数都可随时更改。
　　　　
　　　　5、报警功能
　　　　具有声音、图象等多种报警手段，并提供历史报警查询。
　　　　
　　　　四、首钢氧气厂综合能源信息系统的实施方案
　　　　首钢氧气厂前期为我们提供了六个现场测试点：其中3个流量点，3个压力点。
　　　　1、硬件方案：硬件上选用德国GMC公司的产品搭建系统：数据总站选用U1601，6个采集点的模拟量直接连接到U1601的6个模拟量输入口。将U1601数据总站两个RS232接口的其中一个连接一个COM SERVER, 将数据总站输出的数据转化为局域网上可传输的数据，然后送到局域网上的PC机里进行数据的统计、分析和处理，以便有关人员利于查看和利用。如图：
　　

　　
　　　　2.软件方案：
　　　　本系统使用三维公司HMI软件产品力控2.6（FORCECONTROL 2.6）工业监控组态软件，以图形化的方式显示各种生产数据，自动生成各种统计报表，报警记录等等。其软件实施方案如下：
　　　　
　　　　数据采集：以厂级局域网上的某个PC机做为数据采集服务器，安装FORCECONTROL 2.6 监控组态软件，它以以太网形式与现场数据总站通讯，将U1601上的数据采集到PC机。
　　　　
　　　　厂级数据应用：该PC机做为网络上服务器端，通过力控网络服务程序NetServer，其它一个或多个网络结点机上安装的力控客户端网络服务程序NetClient连接到服务器端，访问服务器端，并可以对现场数据进行设置和管理。
　　　　
　　　　公司级数据应用：公司级以上的局域网上的其他用户无须安装力控软件，而只需通过微软IE浏览器就可以查询到数据总站上的数据，同时进行报表打印等操作。
　　　　
　　　　软件配置：
　　　　1.FORCECONTROL 2.6 服务器端软件
　　　　说明：安装在局域网上作为服务器的结点机上用于和U1601进行通讯，并且通过TCP/IP方式，作为其他结点机的服务器端。
　　　　2.FORCECONTROL 2.6 客户端软件
　　　　说明：厂级局域网上一台或多台结点机每台安装一套，用于访问服务器端数据，并通过服务器端向数据总站设置管理数据。
　　　　3.WEB SERVER 程序
　　　　说明：运行在服务器端结点机上，将监控画面发布，以便与公司级网络结点机通过微软IE 浏览器查询能源数据。
　　　　
　　　　附录
　　　　
　　　　力控2.6版本突出特点：
　　　　1、国际领先的过渡色与渐进色功能，从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、渐进色该功能时，严重影响画面刷新速度和系统运行效率的问题。优化设计的调色板，使用户更加方便多种颜色的选择。
　　　　2、新增更多的矢量子图，制作工程画面更快捷。
　　　　3、提供面向对象编程方式，内置间接变量、对象变量、模板变量，方便您构造强大的企业级运行系统。
　　　　4、优化的实时数据库管理工具，工程管理更轻松。
　　　　5、国内领先的网络体系构架，支持多层次网络冗余及故障切换。增强的Web功能和Internet/Intranet浏览器技术，直接支持多文档。
　　　　6、国内独一的内置实时关系数据库，免去您在向管理信息系统延伸时必须捆绑各种第三方关系数据库所带来的烦恼。
　　　　7、增强的I/O框架，不仅增加了I/O冗余、直接读取记录设备存储数据等高级功能，同时具备了更好的开放性和灵活性。
　　　　
　　　　系统安全性和稳定性
　　　　力控吸收了国际上众多知名DCS控制软件的思想精华，并经历了大量复杂工程应用的严峻考验。它彻底解决了很多监控组态软件不稳定或死机问题，为用户解除了后顾之忧。
　　　　
　　　　安全保护功能
　　　　力控提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠。力控的用户管理将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员等多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作。
　　　　
　　　　报警和事件记录功能
　　　　力控在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件。一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料。
　　　　
　　　　网络结构
　　　　力控是真正的分布式网络系统。在工程项目中用户可以根据实际需要，灵活地构建符合要求的网络结构。
　　　　
　　　　WWW网络功能
　　　　力控的Web Server功能不是由JAVA语言编写的，具有更好的实时性。以Internet方式调用力控界面的速度要比解释性语言JAVA的速度快数倍，确保了实时应用的速度。
　　　　
　　　　完善的多层次网络热备功能
　　　　力控支持多层次网络冗余，支持报警、历史数据和网络时钟的同步。在双机冗余基础上，其它网络节点自动跟踪冗余主/从机的切换。各个网络节点不仅可以监视，还能够进行控制。
　　　　
　　　　分布式实时数据库
　　　　力控实时数据库内置多种功能块，可实现累计、统计、控制、线形化、PID控制、各种运算等功能。数据库对数据按区域管理，通过高效的压缩技术和海量的存储技术，可以处理10万点以上的数据，历史数据可以保存5年以上并保证数据处理精度和速度，是生产人员分析生产过程变化规律的有力工具。数据库结构为可组态的“活结构”，用户可根据实际需要自定义自己的各类数据库结构，方便对数据的管理和查找。运行于不同网络节点的力控实时数据库可以互相访问。
　　　　
　　　　功能特征
　　　　丰富的图形开发工具
　　　　力控优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”，任意拖拽不变形，使您的工程画面精益求精。
　　　　
　　　　自定义运行菜单
　　　　力控支持用户自定义菜单，其中包括窗口弹出式菜单和定义在各个图形对象上的右键菜单。配合脚本程序与自定义菜单，可以实现更为灵活与复杂的人机交互过程。
　　　　
　　　　报表功能
　　　　力控的内置式“万能报表”,象EXCEL等电子表格一样，任意设置报表格式，实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等功能。万能报表可处理显示任意实时数据和任意时刻的历史数据，形成实时报表、历史报表或格式更为复杂的报表。万能报表并具备丰富的报表函数进行控制。另外还可形成报表模板，多次使用。
　　　　
　　　　打印
　　　　内置多种打印函数，可根据画面的大小进行任意设置打印范围。
　　　　
　　　　动作脚本语言
　　　　动作脚本类型和触发方式多样，支持数组运算和循环控制。
　　　　
　　　　I/O驱动
　　　　力控拥有丰富的I/O驱动程序，支持多种硬件设备和通讯协议。
　　　　支持RS232/422/485、Ethernet、Arcnet、Can、LonWorks、MODBUS、PROFIBUS等各种通讯协议和标准。
　　　　支持DDE、OPC，可与各种DDE和OPC服务程序通讯。一台运行力控的计算机可同时连接多种I/O设备。
　　　　
　　　　目前支持的设备包括：AB、GE、Omron、Modicon、Siemens、松下、三菱等厂家生产的PLC； Honeywell、富士等厂家生产的调节器以及其它流行的智能仪表、智能终端；研华、康拓等厂家生产的板卡；ADAM、NuDAM等智能模块；Opto22等总线设备。
　　　　另外，也可以按照用户提出的通讯协议和硬件接口，在较短时间内开发新的驱动程序。
　　　　
　　　　力控I/O驱动程序的体系结构为开放式结构，其接口部分源代码完全公开，用户可以自行开发新的驱动程序。
　　　　
　　　　控制策略
　　　　力控控制策略生成器，是新一代PC控制自动化软件，符合IEC1131-3标准，为您提供功能强大、易于使用、图形化的设计工具，并提供仿真调试功能。
　　　　
　　　　通信
　　　　力控提供多种通信方法。
　　　　利用TCP/IP网络通信组件实现实时数据共享和分布式数据库，可构建高速、高性能网络应用，且易于扩展。
　　　　使用力控远程拨号通信组件，任何地方与工业现场之间，只要能拨打电话，就可以使用本组件实现对远程现场生产过程的的实时监控，唯一需要的是Modem和电话线。
　　　　力控串行通信组件，可以实现两台计算机之间的低成本通信。采用RS232C/422/485接口，可实现一对一（1：1方式）的通信；如果使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：N方式）的通信，轻松组建RS485工业总线网。
　　　　同时力控也提供GSM等无线通信组件，以适应覆盖范围广、通信距离远或野处等恶劣工作环境。
　　　　
　　　　开放性
　　　　力控提供多种通信方法。
　　　　
　　　　实时性
　　　　精确的内部时钟系统，调度周期可精确至1毫秒；更快的网络通信速度，以满足构建大型、复杂SCADA系统的需求
　　　　力控的分布式实时数据库引擎确保了力控具有良好的实时性能；力控单机最多处理点数超过10万点。I/O通讯最小调度周期1ms。
　　　　
　　　　开放性
　　　　力控全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX标准。力控的开放式体系结构，提供OLE、COM、DCOM、动态链接库等多种接口，保证用户利用各种常用开发工具（如：VC++、VB等）进行深层的二次开发。

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