一种冶金企业能源管理系统及方法与流程

本发明属于自动化控制领域，具体地说，涉及一种冶金企业能源管理系统及方法。
背景技术：
：马钢第二能源总厂现有的EMS系统分为2个部分：基于实时数据的监控系统以及基于离线数据的基础能源管理系统，监控系统中的趋势数据不能长期保存，而基础能源管理系统只对累计数据进行统计，最小数据单元为1个小时。为了进一步挖掘能源管理潜力，扩展能源管理功能，提出了将现有SCADA监控系统所显示的趋势数据进行保存，并在将这些各项数据进行长时分类保存的基础上，开发相应的管理功能，如瞬时数据历史趋势查询、定制趋势分析、介质和房所报警查询分析及重点用能设备管理等。中国专利申请号201220638122.X，公开日2013年5月22日的专利文件，公开了一种改进型工业控制冗余系统，它包括服务器、操作站、PLC控制系统、DCS系统、RTU系统、网络安全系统、工业以太网、防火墙、工程师站、管理机、打印机、GPS系统、磁盘库、大屏幕系统和主通信线，上述各部件均与主通信线连接，采用该实用新型所述的改进型工业控制冗余系统，实现了对原有服务器的负载平衡分配，实现服务器负载分担，缩小服务器故障时的影响范围，大幅提高了EMS系统安全、稳定性，为能源调度安全稳定生产提供保障。但是，能源生产管理的基本目标是：安全稳定、经济平衡、优质环保。通过数据管理系统的建设，实现对EMS系统大量瞬时数据长期归档、查询、分析等功能，将对钢铁企业改进生产、设备系统工作、降低能耗、提高能源管理水平及设备管理水平起到促进作用。因此上述技术方案还存在以下技术问题(一)：1、监控系统中的趋势数据保存在本地硬盘，在保存的同时要考虑本身IO服务器的通讯负载，该数据保存时限为电力20天、动力/水30天，无法做到长期保存；2、基础能源管理系统只对累计数据进行统计，最小数据单元为1个小时，无法满足瞬时数据的查询；3、EMS系统中因IO服务器不同组别无法生成不同介质的趋势组(如电力、动力趋势一组)；4、EMS系统中无法做到对报警数量的统计、对比、查询；5、EMS无法对重点用能设备进行精细化管理。目前，现有技术中解决上述技术问题(一)的技术方案可能有多种，但它们存在的共同技术问题(二)：数据反馈精度低，错误率高，设备冗杂，导致改进成本高。技术实现要素：1、要解决的问题针对上述技术问题(一)，本发明提供一种冶金企业能源管理系统，进一步挖掘现有EMS系统的潜力，将SCADA在线监控系统才关心的瞬时数据、趋势图等功能移值到这个系统中，保存海量的瞬时数据，并能随时读取检索这些海量数据，分析过滤出需要的信息，并分门别类进行统计，实现了数据的长期保存，趋势的灵活比对，直观的报警统计，对重点用能设备进行精细化管理等一系列功能，将EMS系统与数据管理系统有效的结合起来，提升了钢厂在EMS系统上的自主知识产权系统的开发应用，提高钢厂新区能源管理水平；针对上述技术问题(二)，本发明提供一种冶金企业能源管理方法，能够在本发明系统的基础上，通过人工干预设置，实现精细化管理，提高了数据反馈准确度，且简化了设备系统，最大化压缩了改进成本。2、技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。一种冶金企业能源管理系统，基于EMS系统，其包括中央网络系统、工业以太网和Oracle数据库服务器，所述的中央网络系统和工业以太网之间增设一交换机；所述的交换机上增设应用服务器、工业网关IGS服务器、实时数据库服务器。优选地，所述的中央网络系统和工业以太网之间通过通过星型双绞线方式连接；所述的中央网络系统和工业以太网之间的通信线包括主通信线和备用通信线。优选地，所述的应用服务器包括第一应用服务器和第二应用服务器；所述的第一应用服务器既与所述的主通信线连接同时也与所述的备用通信线连接；所述的第二应用服务器只连接在备用通信线上。优选地，所述的实时数据库服务器包括第二实时数据库服务器；所述的Oracle数据库服务器既与所述的主通信线连接同时也与所述的备用通信线连接；工业网关IGS服务器和第二实时数据库服务器仅与所述的备用通信线连接。优选地，所述的中央网络系统挂接所述的EMS系统中的服务器。优选地，所述的工业网关IGS服务器通过OPCUA方式直接读取连接在所述的工业以太网上。一种冶金企业能源管理方法，包括如下步骤：S1.基于EMS系统，在中央网络系统和工业以太网设置一台交换机；S2.在步骤S1中所述的交换机上增设应用服务器、工业网关IGS服务器、实时数据库服务器以及Oracle数据库服务器；S3.在所述的工业网关IGS服务器中安装IGS硬件狗和IGS驱动程序；S4.在工业网关IGS服务器的软件中配置与PLC、DCS连接的通讯；S5.工业网关IGS服务器读取并保存现场PLC、DCS的实时数据；S6.在所述的ORACLE数据库服务器中新增报警信息点表；S7.在所述的应用服务器上开发相应的管理功能。优选地，步骤S5中所述的工业网关IGS服务器通过OPCUA方式直接读取并保存现场PLC/DCS的实时数据。优选地，步骤S6中所述的报警信息点表包括报警点编码、报警点名称、单位、正常值、报警联锁值(H值、HH值、L值、LL值、联锁值)、备注。优选地，步骤S7中所述的相应的管理功能包括历史存储应用、报警管理应用、趋势管理模块应用和重要用能设备参数统计查询应用。3、有益效果相比于现有技术，本发明的有益效果为：(1)本发明数据管理对历史数据实现了长时间存储，按照不同类别分为1年、2年、永久保存；(2)数据管理实现了在线历时趋势的对比，提高了影响能源系统正常运行的煤气数据的对比；(3)数据管理实现了宏观报警管理，系统中可以统计出，房所\介质总报警量，并有日、月度、年度的对比，通过报警管理，可以着重对报警频发的区域进行重点跟踪，及时消除故障隐患；(4)数据管理中对重点用能设备的管理，更加方便的让设备管理人员掌握设备的整体状况。通过故障次数、跳机次数知道该设备故障发生率、通过最长不间断运行时间知道该设备是否正确的执行了设备切换制度、通过检修倒计时的功能可以知道该设备离下次检修还要多久，可以提前进行检修的准备工作，及劣化趋势的分析。附图说明图1为本发明的一种冶金企业能源管理系统的连接图；图2为能源介质比较分析图；图3为介质报警趋势分析图；图4为重要设备分析图。图中：1、至ERP系统；2、防火墙；3、第一应用服务器；4、趋势服务器；5、第二应用服务器；6、工业网关IGS服务器；7、第二实时数据库服务器；8、主通信线；9、备用通信线；10、第一实时数据库服务器；11、备份服务器；12、I/O服务器；13、磁盘库；14、第一DCS系统；15、第一PLC；16、第二PLC；17、第二DCS系统；18、工业以太网；19、网络安全系统；20、Oracle数据库服务器。具体实施方式如图1所示，现有EMS系统包括中央网络系统和工业以太网18，所述的中央网络系统挂接所述的EMS系统中的所有服务器；所述的中央网络系统和工业以太网18之间通过通过星型双绞线方式连接；所述的中央网络系统和工业以太网18之间的通信线包括主通信线8和备用通信线9；工业以太网18与现场的PLC、DCS系统连接；现场的PLC、DCS系统包括第一DCS系统14、第一PLC15、第二PLC16、第二DCS系统17；其中：第一DCS系统14，现场变电所综合自动化系统，起到操控变电所现场设备及采集变电所相关信号并与EMS系统通讯的作用；第一PLC15，现场煤气系统、空压站系统、水系统、制氧系统，起到操控现场设备及采集变电所相关信号并与EMS系统通讯的作用；第二PLC16，现场各主工艺主体设备运转信号、重点用能信号、厂际计量信号，起到EMS系统远程采集监视该部分信号，及时掌握能源系统对能源的生产、速配的情况，方便及时的对能源进行调整；第二DCS系统17，现场变电所综合自动化系统，起到操控变电所现场设备及采集变电所相关信号并与EMS系统通讯的作用；中央网络系统和工业以太网18之间包括四组I/O服务器12，每一组I/O服务器12包括一台主用和一台备用；还包括一台趋势服务器4、第二实时数据库服务器10、备份服务器11、磁盘库13、网络安全系统19以及Orcale数据库服务器20；其中备份服务器11及磁盘库13仅与备用通信线9连接，网络安全系统19连接于工业以太网18和主通信线8之间，其余均和主通信线8、备用通信线9同时连接。上述现有EMS系统的工作过程：PLC/DCS中的现场数据经由工业以太网传输至IO主备服务器，IO服务器采集到数据后将数据发送至调度终端提供对现场无人值守设备的操控与监视，第一实时数据库服务器接受IO服务器采集的现场数据向公司LES系统、投入产出平台、计量系统、日成本管理系统、数据管理系统传送数据，同时亦将采集到的厂际计量数据传送给应用服务器后经由应用服务器处理后保存至Oracle数据库服务器并形成能源报表，磁盘库负责保存归档处理后的厂际计量数据；应用服务器处理后的数据经防火墙2至ERP系统1，方便统计、调用、查询；为了保障调度终端对现场无人值守设备的操控与监视，在系统中将与生产相关的IO服务器、趋势服务器做主备冗余，同时通信线亦做主备冗余，起到当主IO服务器、主趋势服务器、主通信线有故障时能够系统能够切换到备用IO服务器、备用趋势服务器、备用通信线，以保障能源生产的安全有效进行。上述现有的EMS系统数据存贮能力有限，无法对大量的各种数据，尤其是一些瞬时数据如压力流量等信息进行长时间的保存。随着能源管理精细化的需求，需要对较长时间范围内的历史数据(如：EMS监控系统所显示的流量、压力、温度、振动、液位、阀门开度、热值、电流、有功、无功、功率等等的瞬时数据，此外，还包括所有的重故障及轻故障报警)进行查找、对比、分析，这部份数据有两个特点，一是量大，二是频率高，因此如果保留较长时间，其数据量是相当大的，需要数据管理系统对现有的数据进行长时存贮，因此，在上述现有EMS系统基础上，本发明改进如下：实施例1如图1所示，一种冶金企业能源管理系统，基于现有EMS系统，在所述的中央网络系统和工业以太网18之间增设一交换机；所述的交换机上增设应用服务器、工业网关IGS服务器6、实时数据库服务器以及Oracle数据库服务器20；所述的应用服务器包括两台第一应用服务器3和一台第二应用服务器5；所述的第一应用服务器3既与所述的主通信线8连接同时也与所述的备用通信线9连接；所述的第二应用服务器5只连接在备用通信线9上；所述的实时数据库服务器包括第一实时数据库服务器10和第二实时数据库服务器7；所述的Oracle数据库服务器20既与所述的主通信线8连接同时也与所述的备用通信线9连接；所述的工业网关IGS服务器6和第二实时数据库服务器7仅与所述的备用通信线9连接；所述的工业网关IGS服务器6以OPCUA方式通过中央以太网交换机读取连接在所述的工业以太网18上。改进后的一种冶金企业能源管理系统，IGS工业网关服务器中负责通过OPC方式采集现场数据，并将这些现场实时数据保存至第二实时数据库服务器7中；第二实时数据库服务器7将归档数据统计后保存至EMS系统Oracle数据库服务器20中；在第二应用服务器5上读取第二实时数据库服务器7中的实时数据和Oracle服务器20中的离线数据，开发应用，进行组合，满足应用需求。改进后的方案解决了
背景技术：
中所提到的技术问题(一)，但在数据精确性、稳定性方面仍有不足，通过本发明的如下方法，能够实现精细化管理，提高数据反馈准确度，且简化设备系统，最大化压缩了改进成本。一种冶金企业能源管理方法，包括如下步骤：S1.基于现有EMS系统，在中央网络系统和工业以太网设置一台交换机；S2.在步骤S1中所述的交换机上增设应用服务器、工业网关IGS服务器、实时数据库服务器以及Oracle数据库服务器；S3.在所述的工业网关IGS服务器中安装IGS硬件狗和IGS驱动程序；S4.在工业网关IGS服务器的软件中配置与PLC、DCS连接的通讯；具体配置方法为：在工业网关IGS服务器的软件中的Configuration中增加通讯通道(chanel1…n)，再在通讯通道内新增通讯设备(ems1…n)，在设备配置中配置设备IP地址、端口号、通讯方式(mailbox、modbus等)、连接超时时间等，最后在通讯设备内增加通讯点的编号、名称、地址、数据类型(long、float、dword、string等)、扫描周期、访问类型(readonly、read/write)；S5.工业网关IGS服务器通过OPCUA方式直接读取并保存现场PLC、DCS的实时数据；S6.在所述的ORACLE数据库服务器中新增报警信息点表；所述的报警信息点表(表一所示)包括报警点编码、报警点名称、单位、正常值、报警联锁值(H值、HH值、L值、LL值、联锁值)、备注；表一，ORACLE数据库服务器中新增报警信息点表S7.在所述的应用服务器上开发相应的管理功能；包括历史存储应用、报警管理应用、趋势管理模块应用和重要用能设备参数统计查询应用；具体实施方式如下：1、历史存储应用：将原来SCADA在线监控系统才关心的瞬时数据、趋势图等功能移值到这个系统中，保存海量的瞬时数据，并能随时读取检索这些海量数据，分析过滤出需要的信息，并分门别类进行统计。2、报警管理应用：设计数据分类信息定义表(如表二所示)，将这些数据点的归类信息存贮于ORACLE数据库中，开发用户编辑界面及提供数据的查询界面，按不同时间粒度、自定义时间区间、报警分类、报警名称模糊查询等各种查询方式进行数据查找；表二，设计数据分类信息定义表TAGNAMEDESCVAR_ACATEGORPRIVAREAA_DC30133_28FBRB1HFCOG/H活塞下降速度快报警DC30133_28FBRB1HF3262A_DC30133_43FBRA1HFCOG/H1#油泵站A泵油泵故障DC30133_43FBRA1HF3232A_DC30133_43FBRB1HFCOG/H1#油泵站B泵油泵故障DC30133_43FBRB1HF3232A_DC30133_12FBRB1HFCOG/H雷达柜位低低报警DC30133_12FBRB1HF3262A_DC30133_13FBRA1HFCOG/H绳式柜位高高报警DC30133_13FBRA1HF3262A_DC30133_13FBRB1HFCOG/H雷达柜位高高报警DC30133_13FBRB1HF3262A_DC30133_28FBRA1HFCOG/H活塞上升速度快报警DC30133_28FBRA1HF3262A_DC30133_28FBRB1HFCOG/H活塞下降速度快报警DC30133_28FBRB1HF3262A_DC30133_43FBRA1HFCOG/H1#油泵站A泵油泵故障DC30133_43FBRA1HF3232A_DC30133_43FBRB1HFCOG/H1#油泵站B泵油泵故障DC30133_43FBRB1HF3232B_DM27136007FMGC1HF二执轧混合COG大管调节阀故障(油压低下)DM27136007FMGC1HF3732B_DM27136062FMGC1HF二执轧混合COG大管调节阀开度设定断线/offDM27136062FMGC1HF3732B_DM27136007FMGD1HF二执轧混合COG小管调节阀故障(油压低下)DM27136007FMGD1HF3732B_DM27136062FMGD1HF二执轧混合COG小管调节阀开度设定断线/offDM27136062FMGD1HF3732开发数据读取程序，读取时结合ORCALE库中分类信息和IHIS实时库中相应的具体数据，进行组合。设计编写图形控件，按图表方式显示报警结果，如用饼图表示不同类型报警所占总报警数量的比例，用曲线表示报警数量走势等；如图2所示，系统报警统计某种介质在以日为单位的时间粒度的基础上故障发生次数的横向比较分析，能够有效直观的有效的显示各能源介质及房所故障的发生频率，结合故障分析报告，能够让设备、运行人员对设备运行进行精细管理，对减少故障的发生起到指导性的作用。如图3所示，系统报警进行月度、年度、及总的趋势的分析，统计某种介质在月(年)中故障的发生的次数，能够有效直观的有效的显示故障的高低趋势，结合故障分析报告，能够让设备、运行人员对设备运行进行精细管理，对减少故障的发生率起到的指导作用。3、趋势管理模块应用：设计瞬时趋势数据分类信息定义表(如表三所示)，将这些数据点的归类信息存贮于ORACLE数据库中。开发用户编辑界面，可根据实际的数据点的新增或变动情况，灵活归档分类、新增删除，以保持数据时效性。开发提供查询界面，按不同时间粒度、自定义时间区间、数据分类、名称模糊查询等各种查询方式进行数据查找。表三，瞬时趋势数据分类信息定义表设计图形控件，用曲线方式展示趋势走势，同时还需能够显示峰值数据的具体信息。设计功能页面，对每个数据点，可填写季度分析意见，附件上传功能，可同时附上相关附件供查阅。设计图形控件，用曲线方式展示趋势走势。可选择相关联的数据点，在同一画面进行趋势曲线的对比展示。除了系统已经预设好的关联数据对比展示，趋势查询，还提供用户自定义关联数据对比，可自由选择使用者认为相关的数据点进行对比展示，可对每个数据点，可填写月、季、年度分析意见，同时可附上相关附件供查阅。4、重要用能设备参数统计查询应用：开发对应信息维护界面，可对这些信息进行编。开发录入界面，并进行重要用能设备的设备参数录入，如额定电压、电流，最大运行时间，检修间隔时间等。从实时数据库中统记重要用能设备的各种运行数据，对海量的实时数据进行归纳分析统计，进行后台逻辑处理判断，保存相关统计信息进ORACLE数据库供查询参考；提供查询界面，按不同时间粒度、自定义时间区间、设备分类、名称模糊查询等各种查询方式进行数据查找。用曲线方式展示趋势走势，可选择相关联的设备数据信息，在同一画面进行数据的对比分析，如同比、环比数据比较等等。如图4所示，我厂对重点用能设备，如空压站空压机、煤气加压机等旋转设备的管理还处于自建设备维护表格，人工统计加压机运行时间，故障次数，跳车次数，无法按照设备说明书上的要求自动倒计时检修时间，为了加强我厂重点用能设备的管理维护，在数据管理系统中，专项提出了此类设备的管理模块；模块包含：1、旋转设备重要测点的实时显示(如震动、温度等)，2、故障跳机次数的统计，3、报警次数的统计，4、最长不间断运行时间的统计，5、检修倒计时，6、设备参数的显示功能。本实施例起到的有益效果包括：1、保存了重要的生产数据，为生产应用提供数据平台。2、报警管理可有效提高设备、运行人员对现场能源生产、使用的设备管理能力，减少设备故障，提高对设备劣化趋势的控制能力3、定制趋势的比对可有效提高运行人员的分析能力。4、设备系统在线不间断监控，可提高我厂设备维护管理水平5、首次实现能源数据平台自主搭建工作，提升了钢厂在EMS系统上的自主知识产权系统的开发应用，提高钢厂能源管理水平。当前第1页1 2 3