卞丽丽
西门子工厂自动化工程有限公司，上海市，201800
摘要：钢铁冶金能源管理系统源于20世纪60年代日本、西德钢铁企业的能源管控中心，利用模拟仪表形成能源数据采集与监控实现能源分配。基于SCADA组态和原有的PI数据采集系统搭建钢铁企业能源管控监测平台，实现对水、电、气等各种能源介质在各个生产工序之间的流转过程的监视、调度和管理，以发现钢铁生产过程中的能源介质的生产、输送、存储、转换、使用以及放散的规律，已实现对能源生产和使用过程的优化，最终实现节能和可持续发展。
关键词：能源管控；网格化管理；数据采集
1SCADA 系统的特点
1.1对象化组态技术
采用面向设备的对象化组态技术，能够轻松实现对象化动态迁移、重新配置和负载分布，降低系统组态工作量。SCADA 系统软件中面向设备的对象化组态是面向对象的实时数据库组态。 此类数据库的特点包括：面向对象、分布式、事件驱动、内存数据库。 面向对象的实时数据库需要模拟监控设备，通过研究建立“设备—子设备—变量—属性”的层次模型，完成对统一对象进行设备监视的过程。 在一个设备层次的每个等级上，静态特征可被计算并传送到报警及其他应用。 参考 IEC-61970 CIM 对象模型标准， 对钢铁企业进行标准化设计，SCADA 软件提供图模一体化平台，能够快速建立对应管道站场各种典型设备环境的工程模型。 通过对标准的对象化模板进行版本管理， 以及区域的互联，能够构建工程应用的基础模板，加快工程实施进程；通过标准化设备对象，将智能化站场逻辑进行模块化对象封装，使得项目开发成果能够在各个站场重用，使得同时开展多个站场实施成为可能。
结构化位号组态技术是指在 PLC 组态过程中，将多个同类位号按照一定的规则，结合成为一个结构化位号，在监控画面组态过程中，创建一个固定的面板与图符。 在每一个设备的组态过程中，都调用这一个面板与图符， 只是关联的结构化位号不同。 下面以调控中心的电动阀组态为例，详细说明结构化位号组态技术。 具体步骤如下：
步骤 1 在 PLC 中进行组态，构建结构化位号。图1是构建好的电动阀结构化位号。STN10MOV011是结构化位号的位号名，每一个引脚都是一个位号。
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图1结构化位号
步骤 2 在 SCADA 数据库中，将结构化位号读取上来，具体的位号名为“结构化位号名.引脚名”，例“STN15MOV011.ZLO”。
步骤 3 绘制面板与图符， 并关联好相关的位号。 注意在进行动态编辑时“结构化位号名.引脚名”中的结构化位号使用“@THIS@”代替。
步骤 4 在主流程图中，对单设备进行组态。 添加单设备后，需要绑定位号，及绑定对应的结构化位号。
这样，一个设备就完成了组态。 在监控画面中，该图符下的所有位号，就自动关联为“STN15MOV019.引脚名”这个位号。使用结构化位号进行组态，即可以节省大量的组态时间，也不容易出错。 同时在后续的维护过程中，也可以很方便地进行组态修改。
1.2全系统冗余架构
全系统冗余架构大大提高系统运行可靠性。 整个系统 SCADA 数据服务、wincc 采集器服务、大型数据库服务、底层 PLC 控制器、IO卡件等，都可以实现热备冗余及无扰动更换。 而且可以手动切换工作/备用状态，方便对系统进行检修与问题排查。 在工作状态出现变化时，及时报警，提示操作人员及时检查问题，另外创新提出了一种基于双层环网冗余的 PLC 优化设计方案，实现以太环网故障自愈，有效地解决以太环网由于转发数据表刷新报文丢失以及端口故障恢复自协商时间不确定而导致的通讯中断的难题，网络断开后恢复诊断时间小于 300 ms，优于国外主流技术（500 ms）。
1.3通讯互联技术
强大的通讯互联技术，提高与不同品牌系统之间的兼容性。wincc 采集器有着很便捷的数据互通能力，不仅可以作为主站，采集 MODBUS RTU、MODBUS TCP/IP、IEC104、OPC、DNP3 等标准协议的数据，也可以作为从站，将数据以 MODBUS TCP/IP、OPC、IEC104 等标准协议对外转发。 同时也支持与市场主流系统进行通讯，例如西门子 S7 系统、ABB 控制系统等。 在本项目中，由于需要与 ABB AC800M 系统互联，各站场间数据要进行相互监控， 对于 SCADA、ABB SCADA-vantage 及 ABB AC800M 系统之间的互联均采用通讯数据转发的实施方式，给项目的顺利实施提供了有效的技术手段，可以更好地适应成品油长输管道的复杂网络结构与数据交互需求。
2基于公司现有架构扩展搭建能源采集平台
由于现有的采集方式和新增的仪表较多，根据需要对现有的PI系统数据采集实施扩展统一汇入EMS系统，将新增的介质仪表、各变电站电表和原有数据采集系统统一进行整合，实现厂内厂际仪表、工序仪表的数据精确采集。以便为SCADA组态、AMPLA系统(能源介质日清日结、月结功能)提供数据支撑。
2 能源网络架构
以公司现有以太网网络架构为基础，新增PLC、IOSERVER、交换机、可鲁网关等设备重新对数据采集网络进行完善，如图6所示。
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图6 网络架构图
3 功能展示
SCADA系统是以计算机基础的生产过程控制和调度自动化系统。其功能是用于生产过程的调度管理。即:实时数据现场采集，对生产流程的能源介质进行全面、动态和实时的监视。以各二级生产单位和介质类别为模块，根据实际生产现场对每个单位的风水电汽介质进行采集和趋势动态监视，采用超级精灵弹出形势对仪表数据展示，对部分需要而没有仪表的数据通过SCADA系统进行运算得出结果，设定为虚拟测点进行展示，进而减少企业设备成本、维护成本和人工成本。
结语
搭建钢铁企业能源管控监测平台，能够更好的监测钢铁企业各项能源介质的消耗，使公司生产管理调度实现对水、电、气等各种能源介质在各个生产工序之间的流转过程的监视、调度和管理，为企业节能减排、降本增效助力。
参考文献
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