力控能源管理系统方案设计

wordXXX能源管理中心EMS系统技术方案标准文档目 录3456788910101011131313131314141415181820202225252931353939394041414142424244444445451. 综述随着我国经济快速增长，各项建设都取得了巨大成就，但同时也付出了巨大的资源和环境代价，经济开展与资源环境的矛盾日趋锋利。我国“十一五规划纲要提出，“十一五期间，单位国内生产总值能耗要降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%。在一个企业中，能源是企业正常生产的根本保障，同时也是生产本钱的主要构成局部。企业相应生产和使用的能源包括水、电、汽、气。过去，由于能源的消耗本钱占生产本钱的比重非常小，多年来，在良好的经济效益掩盖下，企业更多地关注了主工艺生产的质量、效率、本钱。而企业对动力部门更多强调的是安全与保障体系，对能源的加工、贮存、供给过程中的损耗、设备管理、计量检定、能量平衡与调度关注不够。多年以来，企业的动力能源体系或多或少一直存在以下几方面的问题：能源本钱核算体系不健全，单箱成品本钱核算中的能源本钱基于推算或估算。能源的加工、贮存、供给过程中的隐形损失无法评估，如：生产、生活、消防、绿化用水量的隐形损失。计量检定手段落后，人力本钱很高。能量的动态平衡缺乏统计分析与计算。能源调度方法为人工调度。需要有统一的设备管理体系。本方案从企业根本情况出发，结合我公司自身项目实践的经验，提出建设能源中心管理系统的业务模型和规划，供决策参考。待下一步对现场动力能源局部做全厂X围的调研和评估后，可进一步做出实施方案。本方案采用用于企业网络环境下的全厂生产过程数据采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的软件系统，使能源计量管理的信息，包括生产的动态数据、历史数据、各项离线采集的数据等，都能够通过系统实现实时、方便、高效、统一的管理和监控，形成各车间和厂级的能源本钱核算依据。迄今已完成了上百个客户的系统工程项目，为用户提供完整的专业化服务。我公司有能力、有信心与用户建立良好而又深入的合作关系，保证实现能源计量管理系统的与早投入与长期稳定运行。通过能源计量管理系统让您在企业的任何地方都可以实时监控企业的生产状况，了解生产在生产过程中消耗和产出情况，方便企业管理，给企业带来源源不断的经济效益。1.1. 用户现状分析采集点情况序号系统厂家系统型号与版本投运时间有无监控软件接口方式连网距离流量点数备注123456789101112131415167718192021222324252627282930313233343536373839401.2. 设计原如此本方案设计主要基于需求进展设计，在提供高性能、高可靠性、可扩展性的根底上，尽量降低系统的初期投资本钱。针对存在的生产、业务问题与信息化现状，方案采用管理能源中心过程信息管理网系统来统一解决能源信息的运行、录入信息的集成、存储、web浏览、分析、设备状态监视等方面问题。方案涉与到数据采集、网络铺设、网络安全管理、能源计量管理系统等方面。开放性考虑到本系统中将涉与到不同厂商的设备技术，以与系统的扩展需求，在本项目的产品技术选型中，我们将尽量防止采用专有技术，从而使本系统中的软硬件平台具有充分的开放性。先进性本系统中的软硬件平台建设、应用系统的设计开发以与系统的维护管理所采用的产品技术均综合考虑当今互联网的开展趋势，采用相对先进同时市场相对成熟的产品技术，以满足系统未来的开展需求。实时性本系统数据采集周期最低50ms，客户端数据刷新周期500ms，充分保证数据的一致性和同步性。在保证高速数据采集的同时不影响控制系统和其他二次仪表的运行速度。高性能考虑到本系统为大量远端用户提供WEB服务以与OPC通讯功能，系统设计将从服务器处理能力、网络带宽传输能力、软件系统效率等角度综合分析，合理设计结构、配置，以确保大量用户并发访问的峰值时段，系统具有足够的处理能力，保障服务质量。安全性本系统对安全性问题予以高度重视，从操作系统层，网络层，应用层每个层次都有相应的措施。系统运用了网段隔离，用户验证等技术以解决传输安全，系统安全和信息安全的需求。另外，该系统拥有全部源代码，且源代码不公开。保证在任何情况下如病毒侵入、网络堵塞、系统崩溃等不影响控制系统和其他二次仪表运行。可靠性本系统的设计将在尽可能减少投资的情况下，从系统结构、网络结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑，以确保系统中任何一个环节都没有单故障节点。系统采用模块化管理，数据采集进展区域管理，不会因为局部问题影响整体通讯，并实现724365的不连续服务。扩展性在本系统中，所有的网络、服务器、存贮、应用软件的设计都将遵循可扩大的原如此，以实现随着生产管理业务的开展而扩展。易用性管理能源中心系统本公司所有，按照中文操作习惯开发，全中文界面，易于操作，经简单培训后即可进展组态和维护工作。性价比本系统的设计中，在满足用户需求与系统的高性能、高可靠性的前提下，尽量利用现有资源，与考虑将来的扩展性，来降低用户的投资。1.3. 设计内容1能源管理中心系统计算机系统； 2能源管理中心系统应用软件；3能源管理中心系统中央网络与现场工业网络系统；4能源管理中心系统现场控制系统动力/水改造方案；5能源管理中心系统数据采集子站系统设计；6能源管理中心系统现场仪表改造动力/水方案；7能源管理中心系统电力控制系统改造；8能源管理中心系统能源管理中心控制室设计，包含机房保障系统、控制室装潢、大屏幕与通讯。1.4. 技术路线l GCS-G3/G5数据采集与控制以硬接线为主、异构系统通讯为辅l 远程控制与调度相结合l 无人值守与定期巡检相结合l 自动化技术与信息技术相结合标准文档2. 能源管理中心系统概述2.1. 能源管理中心的能源生产管理能源管理中心在能源生产管理中的根本作用将在EMS系统的支持下通过能源调度包括电力调度、动力调度和水道调度的扁平化在线管理实现。为实现既定的能源生产管理目标，我们将依赖于能源管理中心的根本管控功能，将依赖于能源管理中心提供的完备信息，依赖于能源管理中心对根本信息的分析结果，也将依赖于能源管理中心系统核心的能源调度与平衡技术。能源管理系统架构结构说明：u 主干网络采用光纤组建网络。u 数据采集、调度管理、客户端监控都通过专网方式实现。u 整个网络分为三层结构，分别为EPA现场采集、Advantrol-Pro能源中心监控、管理能源中心报表系统与办公网络计算机浏览。其中光纤网络采用专网、网络全部重新搭建。u 数据采集站配置EPA控制器，采集分散点，统一通过光纤上传服务器。u 能源中心监控采用Advantrol-Pro平台。u 报表系统包括管理能源中心服务器、报表服务器，安装有管理能源中心软件包、报表平台软件，通过C/S模式从工程师站和前置采集站中实时获取现场全部系统的数据。通过B/S模式实现WEB的发布，网络中的计算机只要使用IE浏览器就可以对生产现场和生产信息进展浏览。通过ODBC驱动实现和ERP数据库的数据交换。2.1.1. 能源中心管理内容能源管理中心生产指挥系统示意图：1、能源管理中心系统主要设备数据采集设备信息传输网络计算机等数据处理装置软件平台应用软件系统巡检系统等2、能源管理中心人员主要职责电力、动力、水道调度能源巡检点检管理运行技术管理等3、能源管理中心的管理理念分散控制集中调度扁平化管理客观能源消耗评价无人值守节能减排、公司效益最大化无纸化流程管理管控一体化、计划为先导等2.1.2. 能源中心的管理根据能源管理中心的管理体制的建立和完善应考虑：简化管理流程、 提高管理效率、优化调度机制、消除管理盲区、改善工作环境等。2.1.3. 能源中心的目标能源生产管理的根本目标是：生产安全、运行稳定、节约能源、低碳环保。实现对能源系统生产、输配、调度管理、运行操作、信息分析、人力资源利用、异常处理等进展全方位的管理，以最少的人力、最先进的手段、最高效的体制、最完备的信息实现节能减排的目标。2.2. 能源管理的优势l 系统成熟、稳定、可靠。l 实现主要能源报表编制分析自动化。l 实现能源管理由事后管理向事前管理开展。l 实现能源管理由粗放管理向精益化管理开展。l 实现由单体节能管理向系统节能管理开展。l 实现能源管理由经验化向科学定量化管理开展。l 实现全厂各个主要能源设备的报警功能与事故预案管理。2.3. 建设能源管理中心的意义为了改变传统的分散的能源生产管理方式为公司扁平化的高效管理方式，我们建设工厂能源管理中心这一套先进的、可靠的、安全的能源系统运行、操作和管理平台。1对能源系统采用分散控制和集中管理针对能源工艺系统的分散和能源管理要求集中的特点，建立能源管理中心系统可以满足能源工艺系统特点的分散控制和集中管理，使工厂的能源管理水平适应企业的战略开展需要。2完善能源信息的采集、存储、管理和利用完善的能源信息采集系统，便于获得第一手资料，实时掌握系统运行情况、与时采取调度措施，使系统尽可能运行在最优状态，并将事故的影响降到最低。3减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系能源管理中心系统的建设，可实现在信息分析根底上的能源监控和能源管理的流程优化再造，实现能源设备管理、运行管理、停复役管理等自动化和无纸化，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源管理的本钱，提高能源管理的效率，与时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。4减少能源系统运行管理本钱，提高劳动生产率工厂的能源系统规模较大，结构比拟复杂，区域纵横交织。传统的现场管理、运行值班和检修与其管理的工作量大，本钱高，将构成工厂能源系统本钱的重要组成局部。能源管理中心系统的建设，将为工厂的管理体制改革中发挥重要示X作用。系统的最终目标可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源本钱，提高劳动生产率。5加快能源系统的故障和异常处理，提高对全厂性能源事故的反响能力能源调度可以通过系统迅速从全局的角度了解系统的运行状况，故障的影响程度等，与时采取系统的措施，限制故障X围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。这在能源系统非常情况下特别有效。6通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境能源管理中心系统的建成，将通过优化能源管理的方式和方法，改良能源平衡的技术手段，实时了解钢厂的能源需求和消耗的状况，将能有效地减少高炉煤气的放散，提高转炉煤气的回收率，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平。3. 综合监控3.1. 功能设计3.1.1. 监控EMS监控画面主要包括过程画面、操作画面和报警画面。过程画面主要显示设备的状态、能源介质的发生量和使用量、能源介质的温度、电流、电压、频率、管网的压力等。操作画面主要显示一些可操作的设备，点击设备图标，弹出操作窗即可操作。报警画面主要显示重要报警的信息，根据不同的报警级别产生不同的声光报警。3.1.2. 操作操作窗为弹出式窗口。EMS系统中任何设备的操作都要有确认。电力系统操作对象：高压开关、闸刀等。动力系统操作对象：煤气加压机、出入口阀、电动阀门、煤气放散塔、切断阀、煤气混合调节装置等。水系统操作对象：送水泵、电动阀门、调节阀门、电动闸门等。3.1.3. 报警EMS报警信息包括分级报警和多媒体声光报警。对重要现场设备的故障信号、当能源系统报警参数超限、与能源生产相关的重要生产单元运行状态、能源管理中心现场无人值守电气室的门开、火灾等进展报警，根据故障程度、重要性，将报警信号进展多级分类，并提供相应的声响、语音、画面闪光报警方式，并提供相应的报警恢复手段，主要从以下几个方面进展考虑：对于故障信号，根据不同的内容进展分类、分级，以不同方式进展报警，并根据报警内容提供人工确认、恢复功能。系统提供运行参数超限报警根据实际需要，可进展分级，并提供人工确认功能，系统随故障源的消失自动恢复报警。对于无人监控的电气室，提供开门报警，火灾报警，并提供人工确认功能，系统随故障源的消失自动恢复报警。系统提供EMS系统本身故障报警包括系统电源、数据采集设备、通讯介质、数据处理设备、显示/操作终端等重大异常，提供人工确认与恢复功能。对于以上报警与恢复，均提供终端信息显示，EMS配备专门的故障信息输出打印机，进展实时故障信息打印输出。1、EMS电力系统报警对线路和母线故障、控制与保护继电器故障、开关故障、变压器故障、变电所开门、火灾、交直流故障、UPS故障进展报警。2、EMS动力系统报警对煤气柜柜位HH机械节点报警信号、柜顶CO泄漏报警，加压机电动机侧/反电动机侧轴振动报警、温度超限报警，执行机构主电源断、控制电源断报警，执行机构油压低下报警、加压站CO泄漏报警、电气室开门、火灾报警，能介系统压力、柜位超限，高炉减/休风、热风炉运转/切换、鼓风机故障，炼钢装炉/吹炼，煤气回收等进展报警。3、EMS水道系统报警对送水泵故障、电源系统轻故障、电源系统重故障、电气室开门、火灾报警，管网压力、水位进展报警。3.1.4. 趋势电力系统：电压、电流、有功/无功功率、频率、功率因数等测量信号过程曲线或历史数据查询，EMS系统提供必要的曲线显示。动力系统：对于煤气柜柜位、升降速度、压力、流量、热值、温度等测量信号过程曲线或历史数据查询，EMS系统提供必要的曲线显示。水道系统：对于水道系统的压力、流量、水质指标、水位等测量信号提供过程曲线或历史数据查询。3.2. 软件系统3.2.1. 软件架构工厂能源管理中心系统应用系统，具有如下特点：高集成性、一体化安全技术措施、数据源的独立性和唯一性、管控无缝衔接和相互支持、C/S与B/S混合设计满足不同用户需求、具备良好的性能、可扩展性、可维护性好、适用于分阶段实施。将应用建立在主流、开放的商用平台根底上，以确保客户对系统最大限度的掌握、降低系统的维护本钱、减少未来升级和扩展风险、系统更可靠；本设计也将充分考虑工厂实际，尤其是尽量考虑对先前建设的系统的投资保护和低本钱集成。变电站示例3.2.2. 软件的根本功能能源管理中心系统应用功能如下：1能源系统综合监控：能源数据采集与根本处理、能源系统的监控与调整、能源信息的归档和管理、能源生产报表管理子系统、能源系统事件与故障记录、工艺与设备故障的报警与分析、供配电专业安全管理应用。2调度分析：电力负荷预测与负荷管理、多介质综合平衡与调度。3能源管理：能源计划与实绩、能源分析支持、能源质量管理、能源运行支持管理煤气系统总图示例数据采集功能数据采集是指通过I/O、通信接口、专用仪表或第三方系统收集满足能源管理中心系统应用功能要求的数据：包括能源系统运行数据、计量数据、动力公辅系统状态和故障信息、与能源调度相关的公司主体生产单元信息等，达到能源动力系统的综合监控和管理要求。数据采集功能将按照可靠、完整、高效和稳定的要求进展设计。监控功能综合监控功能主要包括常规设备监控，在线管理和调整，工艺系统、计算机网络系统等协调监控，满足节能要求、以远程监控为核心的节能调度，扁平化的故障监测与分析处理等。集成变电所综合保护装置与其后台监控系统按照能源管理中心系统与电力监控规X的要求，集成第三方的变电站综合保护装置系统，并按照规定的授权模式，实现能源管理中心优先的对变电站的远程监控。电力示例：变电站断路器操作功能主变调压操作：加压机启停操作画面：加压机入口调节阀操作窗：能源管理功能根底能源管理作为能源管理中心系统在线平衡调度与在线能源管理的补充，包括能源计划管理、能源实绩管理、能源生产运行支持、能源质量管理和能源比照分析等模块。这些模块以能源管理中心系统的实时数据为根底，同时提取ERP系统的生产实绩和生产计划等信息，经过系统的分析和处理，以友好的设计界面提供给能源管理的专业人员和运行管理专业人员使用，从整体角度向工厂能源管理中心系统管理人员提供一体化的安全保障机制和完善的根底管理平台。3.2.3. 能源监控能源管理中心对能源动力装置进展监视和控制，达到如下目标：1、对现场设备的全方位的监视和控制。2、数据采集将满足实时、稳定、传输可靠的要求3、保证系统的整体性能；4、满足未来系统整体性、一致性、完整性；6、设计监控系统，把握系统的管控尺度；7、监控系统将调度管理的综合性、整体性、扁平化贯穿于应用系统的设计中；3.2.4. 能源系统的平衡与调度管理1、能源平衡的的能源介质包括水、电、风、气、汽等主要类型，如如下图典型案例。上图能源介质系统的应用和平衡具有如下特点： 1 全部生产单元都必须使用这些介质的一种或多种； 2 这些能源介质，除水外，一般不具备生产意义上的存储条件； 3 生产、输配和使用是一个整体，任何环节的问题，都将导致平衡破坏； 4 不同介质在一定条件下可以相互置换； 5 局部用户事实上可以使用不同能源介质的组合； 6 能源系统的平衡与公司的生产计划、检修计划与品种计划密切相关； 7 系统的特发事件也将影响能源系统的平衡； 8 系统平衡的质量直接影响用能的经济性。分析上述特点可以看到，钢铁企业能源介质系统不是孤立的系统，其系统的稳定性、安全性、平衡性都与很多外部因素相关，传统的管理方式已被证明很难在更高层次上实现经济运行。本次设计的能源管理中心系统就是通过信息化技术、预测技术、平衡与优化调度技术实现整体的平衡，充分利用上述特点，通过采集相关信息，经过模型处理，实现系统与时的平衡和安全稳定。 通过预测模型，掌握未来一段时间的平衡趋势，当预测曲线可能远离计划值设定值的时候，系统将与时进展分析，给出平衡调度的建议。3.3. 供电与动力监控供电与动力监视点包括：电力系统的电量、电压、频率等，动力系统的流量、压力、柜位；水道系统的流量、压力、水位等主要能源生产潮流。供电与动力控制点包括：电力系统的开关等，动力系统的加压机、放散塔、煤气柜等，水道系统的泵等重要能源设备。3.3.1. 供配电系统电力调度可以通过EMS对能介系统的运行报警参数进展设定，从而实现系统自动控制和自动报警。EMS对以下电力设备进展远方操作和状态监视：变电所的开关、闸刀、有载调压装置EMS对以下电力信号进展监视：1 电流、有功、无功功率、电量、母线电压、功率因数、频率。2 开关、闸刀、接地闸刀、有载调压装置、故障信息、变电所辅机信息。EMS对电力系统如下运行参数进展报警设定：进线电压、母线频率、重要线路的电流等。高压开关合闸控制方案举例：高压开关分控制方案举例：远程开阀控制方案：远程关阀控制方案：加压机开：3.3.2. 动力系统EMS管辖X围包括: BFG、COG煤气柜与放散塔、LDG煤气柜与加压机、煤气混合加压站、煤气管网、蒸汽管网、球罐区、氧氮氩管网、空压站、空气管网等。动力调度可以通过EMS对能介系统的运行报警参数进展设定，从而实现系统自动控制和自动报警。1、煤气系统l 煤气柜：由能中动调对BFG、COG煤气柜出/入口阀门、BFG、COG、LDG煤气柜柜位选择进展EMS远方操作和状态监视；对煤气柜位信号、柜位升降速度、BFG、COG柜出入口阀门开度，LDG系统电除尘运行状态，电除尘出口温度、电压进展监视。l 煤气放散塔：由能中动调对放散管切断阀、点火煤气切断阀、吹扫氮气切断阀、放散管调节阀、放散点火进展EMS远方操作和状态监视；对放散点火操作着火/点火状态温度、放散流量、点火煤气流量、吹扫氮气流量、放散调节阀开度进展监视。l 煤气加压站：由能中动调对煤气加压机的启/停、加压机出口切断阀、旁通调节阀的开/闭/停、入口阀的开/闭/停视具体情况、氮气轴封开/闭进展EMS远方操作和状态监视；对入口调节阀门开度，旁通调节阀门开度，入口流量、温度、压力，出口压力，加压站电动机电流信号，加压站母线电压、母联状态进展监视。以上设备要以工艺设计为最终l 煤气混合装置：由能中动调对参与混合的各煤气的切断阀开/闭、调节阀开/闭/停、调节阀自动/手动视具体情况进展EMS远方操作和状态监视；对参与混合的各煤气流量、压力、温度、热值视具体情况，混合煤气出口压力、热值视具体情况，各调节阀开度进展监视。l 煤气管网与用户：对高炉炉顶煤气压力、温度；转炉煤气回收量、热值、CO含量；BFG、LDG、COG主管受入流量、压力、温度、组分包括CO、CO2、H2等，视具体情况取舍，主管送用户支管接点流量进展监视。2、压缩空气系统l 空压站：能源管理中心监控启动过程需要巡检人员现场确认现场控制优先，正常运行状态为能力控制。能源管理中心对高压进线、母联、空压机系统进展操作。空压站将空压机相关信号根据能中完成监控需要选择、吸入过滤器差压高、吸附枯燥机运行状态、故障、露点、出口压力等信号送能中监视。空压站冷却水系统进回水温度、阀门信号等送能中监控。l 空气管网与用户：空气管网将各用户的流量、压力信号送能中。3、蒸汽系统l 能源管理中心对蒸汽系统只监不控。l 蒸汽系统发生源的主要工艺设备运行状态、蒸汽系统发生源的出口压力、流量、温度，主要用户入口的压力、流量，送就近的能源管理中心采集子站。4、氧氮氩系统l 调压站:能源管理中心进展控制。将主要机组的运行状态氧压机、氮压机、等、送出量、送出压力等信号送能中。l 氧氮氩管网与用户：氧、氮、氩管网将各用户的流量、压力、温度信号送能中。球罐区压力送能中。 氧、氮、氩球罐运行压力在能中进展报警设定。5、水道系统 水道调度可以通过EMS对水系统的运行报警参数进展设定，从而实现系统自动控制和自动报警。水道系统运行参数设定如下l 送水泵出口压力设定。l 水位报警限值设定。l 水质指标报警限值设定。 对废水处理站的主要设备状态与废水流量、压力等进展监视。对脱盐水，软水的主要设备状态与水流量、压力等进展监视。对水库的水位进展监视。6、主工艺生产系统能源管理中心具备全流程平衡、调控的手段，所以对主体生产单元的主要的产能与用能工况进展监视。包括一些重大能源生产与消耗的设备情况进展监视。如：高炉、转炉、轧机等的运行状态。4. 实时数据库与中间件4.1. 实时数据库系统管理能源中心Process Information Management System是生产过程信息管理系统。它一般利用企业现有的计算机局域网络，进展现场生产数据的浏览，使管理层能够与时准确地了解生产情况、发现生产中存在的问题。具有投资少、工期短、运行稳定、操作简单等特点。广泛地应用于石油、化工、发电、冶金、电力、食品、医药、纺织、造纸、水处理等工业企业的生产过程数据的浏览和管理。对于中、小型的企业，它可以提供管理层对生产的监控功能，可以自动生成简单实用的生产报表。对于中、大型的企业，它可以为ERP、CRM、OA、MIS等管理系统提供现场数据，使管理系统的数据更加与时、准确。管理能源中心综合集成软件是专门针对现已广泛应用在工业企业的各种集散控制系统DCS如SUPCON、Honeywell、Centum、Baily等品牌的DCS、可编程控制器PLC如SIEMENS、AB、MODICON等品牌的PLC、智能化仪表如SUPCON JL系列无纸记录仪等、现场总线仪表如符合HART、FF总线标准的各类变送器等、数据采集与控制软件HMISCADA如SUPCON APC、ARC PCVUE32、SIEMENS WinCC、Intellution FIX、PCSOFT WizCon等等智能自动化系统设计的用于企业网络环境下的全厂生产过程数据采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的软件系统。管理能源中心综合集成软件可以实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、标准ODBCSQL过程数据接口等功能，从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成、综合管理。通过管理能源中心让您在企业的任何地方都可以实时监控企业的生产状况，方便企业管理，给企业带来强大的经济效益。1管理能源中心过程信息管理系统简介新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它们具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等鲜明优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接收理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且常在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。监控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主，目前更趋向于工业微机。管理能源中心是数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式而不是编程方式提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进展系统集成。管理能源中心是运行在Windows98/NT/2000/XP/2003操作系统上的一种组态软件。使用管理能源中心，用户可以方便、快速地构造不同需求的数据采集与监控系统。管理能源中心的应用X围广泛，可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视、远程监视/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。管理能源中心 的根本功能：管理能源中心系统结构图如下：管理能源中心系统结构图管理能源中心系统包括如下几个功能模块：u 分布式实时数据库模块；u 开发系统；u 运行系统；u Web Server模块；u SQL模块；u 脚本编译执行模块；u 报表功能模块；u I/O设备驱动模块管理能源中心具体的系统功能如下：u 流程图画面浏览：流程图画面非常形象地反映出工艺原理和状况，使生产管理人员能够方便地了解和分析生产情况，是工程中最常用的功能。管理能源中心 的图形功能强大，可以绘制各种图形，还支持BMP、JPG、JPEG、GIF、ICO等常用的图象格式，流程图画面有显示和动画功能，例如：显示各种工艺参数和生产数据、棒图显示、颜色变化、闪烁、指针旋转、图形位置变化、管线介质流动等。u 生产数据监视：生产数据画面能够全面地反映生产情况，我们一般将每个工段相关的数据集中到一幅或几幅画面中。u 实时趋势、历史趋势监视：趋势图能够显示出某一段时间数据变化的情况。实时趋势能够反映出当前的数据变化情况，历史趋势的数据从历史数据库中取出，能够查看任何时间段数据的变化情况。历史趋势一般最多有8支笔，可以同时绘制8条或8条以下不同颜色的曲线。通过历史趋势的查看，可以了解长时间的生产情况。当发生事故时，可以利用历史趋势进展事故追忆和事故原因分析。u 生产日志生成：能够自动生成生产班报、日报等生产数据报表， 所反映的数据真实而且准确。u 实时报警、历史报警功能：报警功能是工业自动化系统必须具备的功能，当某个工艺参数达到报警条件如超过“HH高高限时，就立即产生报警信息，并且根据需要可以产生声光报警。提醒相关人员立即处理。u 开放的数据接口，可以为ERP、CRM、OA、MIS等系统提供数据。u 历史数据海量存储:配备大容量硬盘，可以连续压缩存储大量的历史数据。u 安全性，可以将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员四个级别，不同的根本具有不同的权限。2管理能源中心软件的组成管理能源中心软件由以下几个主要局部组成：u 工程管理器：工程管理器用于创建工程、工程管理等。u 开发系统Draw：开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动管理能源中心其他程序组件等。u 运行系统View：运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面。u 实时数据库Db：实时数据库是管理能源中心软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的根底。它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。u I/O驱动程序：I/O驱动程序负责管理能源中心与I/O设备的通信。它将I/O设备存放器中的数据读出后，传送到管理能源中心的数据库，然后在运行系统的画面上动态显示。u 网络通信程序NetClient/NetServer：网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络结点上管理能源中心之间的数据通信。u 串行通信程序SClient/SServer：串行通信程序采用串行通信方式。两台计算机之间，使用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。u 拨号通信程序TelClient/TelServer：拨号通信程序使用拨号方式进展通信。任何地方与工业现场之间，只要能拨打，就可以实现对远程现场生产过程的的实时监控，唯一需要的是Modem和线。u Web服务器程序Web Server：Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。3应用程序工程用管理能源中心开发的每个应用系统称为一个应用程序工程，每个工程都必须在一个独立的目录中保存、运行，不同的工程不能使用同一目录。这个目录被称为工程路径。在每个工程路径中，保存着管理能源中心生成的组态文件，这些文件不能被手动修改或删除。创建一个应用程序工程的主要内容有：u 制作工程画面，用管理能源中心提供的各种图形化工具绘制图形画面，描绘实际工艺流程，模拟工业现场和工控设备等。u 创建数据库，定义一系列的数据，用于反映监测和被控对象的各种属性。如：温度、压力、调节阀输出等。u 动画连接，建立数据库中的数据与图形画面中的图形对象的连接关系。从而使画面根据实际数据的变化来产生动画效果。要创建一个新的应用程序工程，首先为应用程序工程指定工程路径。管理能源中心用工程路径标识应用程序工程，不同的应用程序工程应置于不同的目录。工作目录下的文件由管理能源中心自动管理。创建新的应用程序工程的一般过程是：绘制图形界面、创建数据库、配置I/O设备并进展I/O数据连接、建立动画连接、运行与调试。4系统需求运行管理能源中心时，建议以下的硬件和软件配置：u P4以上的微机与其兼容机、工控机u 至少256M内存RAMu 至少40G硬盘u VGA或SVGA的各种类型的显示器u 并行打印口u 标准鼠标和键盘u WINDOWS 98/NT/2000/XP操作系统。u TCP/IP网络通讯协议4.2. 能源中心的外部通信技术要想更好地解决实际问题，就要尽可能地将所有硬件设备的数据集成进来，管理能源中心可以与多种I/O设备进展通信。目前支持的I/O设备包括：DCS、可编程控制器、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等。管理能源中心与I/O设备之间通过以下几种方式进展数据交换：串行通信方式支持Modem远程通信、板卡方式、网络节点方式、适配器方式等。在很多情况下，为了解决异构环境下不同系统之间的通信，用户需要管理能源中心与其他第三方厂商提供的应用程序之间进展数据交换。管理能源中心支持目前主流的数据通信、数据交换标准，包括：DDE、OPC、ODBC等。1DDE管理能源中心的实时数据库是数据处理的核心平台，它支持DDE标准，可以和其他支持DDE标准的应用程序如：EXCEL进展数据交换。一方面，管理能源中心数据库可以作为DDE服务器，其他DDE客户程序可以从管理能源中心数据库中访问数据。另一方面，管理能源中心数据库也可以作为DDE客户程序，从其他DDE服务程序中访问数据。OPCOPC是OLE for Process Control的缩写，OLE原意是对象连接和嵌入，随着OLE 2的发行，其X围已远远超出了这个概念。现在的OLE包含了许多新的特征，如：统一数据传输、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规X，是面向对象程序设计概念的进一步推广。OPC建立于OLE规X之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。工业控制领域用到大量的现场设备，在OPC出现以前，软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接这些设备。即使硬件供给商在硬件上做了一些小小改动，应用程序就可能需要重写；同时，由于不同设备甚至同一设备不同单元的驱动程序也有可能不同，软件开发商很难同时对这些设备进展访问以优化操作。硬件供给商也在尝试解决这个问题，然而由于不同客户有着不同的需要，同时也存在着不同的数据传输协议，因此也一直没有完整的解决方案。OPC是为了解决应用软件与各种设备驱动程序的通讯而产生的一项工业技术规X和标准。它采用客户/服务器体系，基于Microsoft的OLE/技术，为硬件厂商和应用软件开发者提供了一套标准的接口。管理能源中心实时数据库支持OPC标准，作为OPC客户程序，它可以从其他OPC服务器程序中访问数据。与DDE类似，当管理能源中心数据库作为客户端访问OPC服务器程序时，是将OPC服务器程序当作一个I/O设备。数据库中的点参数通过I/O数据连接与OPC服务器程序进展数据交换。2SQL访问ODBC是英文Open Database Connectivity的缩写，即开放数据库互连，是由美国微软公司提出的标准，目的是实现异构数据库的互联。在此之前，由于各种数据库产品都拥有自己独立的编程语言和文件格式，要想实现异构数据库间的数据共享和访问，就必须为特定的应用单独编写程序。这种临时编写的程序不具备丝毫的通用性，当数据库的结构、字段等属性发生变化后原来的程序即不再适用。ODBC标准规定了开放数据库互联的所有标准，支持ODBC标准的数据库产品都提供基于自己DBMSDatabase Management System的ODBC接口程序，如Access、FoxPro、Excel XLS文件、SQL Server、Sybase、Oracle等均支持ODBC，在WIN98/WIN NT操作系统下，ASCII文本文件也支持ODBC标准。支持ODBC标准的应用程序透过DBMS的ODBC接口程序，可以直接访问DBMS中的数据项，进展读写操作。要想进一步了解ODBC标准，还必须知道SQL语言。SQLStructured Query Language，结构化查询语言是一种标准的，拥有自己语法的数据库访问语言，很多DBMS产品都支持 SQL语言。尽管不同数据库产品的SQL语法不尽一样，但都支持标准化版本的SQL。ODBC就是建立在标准版本SQL之上的。通过ODBC和SQL就可以编写独立于任何DBMS产品的数据库访问程序。管理能源中心 SQL访问功能是为了实现管理能源中心通过ODBC和其它管理型数据库以关系型数据库为主，以下简称管理库之间的数据传送。SQL访问管理器可以建立数据表模板和数据绑定表。通过SQL函数可以建立同管理库连接，并可对数据库进展操作。为了与管理库建立连接，需要管理库的描述信息，要建立数据表，需要知道表中包含的字段名，字段数据类型等信息，该信息由数据表模板定义，而向数据表中添加记录，就要知道各字段与变量间的对应关系，这是由数据绑定表决定的。管理库的描述信息：描述信息因管理库的种类而异，该描述信息指明了数据源名字，数据驱动程序类型，数据库所在位置，用户名，口令，数据库文件记录访问等级等信息。该信息可以通过“动作定义对话框中的 “SQL连接SQL数据源指定选择按钮来得到。数据表模板：定义了数据表的结构，如字段组成，字段类型等。可以通过该模板创建一个数据表或多个数据表。绑定表数据表绑定：是指将数据表中的字段列与管理能源中心中的变量建立对应关系，插入或更新记录时各字段将取对应的管理能源中心中的变量的当前值。SQL函数：可以在管理能源中心的任意脚本中调用。这些函数用来创建表格，插入/更新/删除记录，查询记录等。使用SQL的一般步骤:1、通过数据表管理器建立SQL数据表模板。2、进展数据表绑定3、在脚本中实现SQL操作，大体包括：建立连接、建立数据表/选择记录在已有的表中查询、插入/更新/删除记录或改变记录当前位置、断开连接等几个过程。4.3. 分布式技术随着网络技术的开展，要求各个计算机系统之间能够协同工作，进展分布式处理，来提高整个网络系统的性能。管理能源中心的网络结构就是一种分布式结构，我们在进展网络功能设计时进展了明确的定位。这样，用户的应用程序可以分散在多个服务器上，每个服务器分别处理各个监控对象的数据采集、历史数据保存、报警处理等，然后运行在其他工作站上的客户端应用程序，对这些服务器的数据进展统一监控、管理。1网络通信方式管理能源中心支持多种方式的网络通信，包括：TCP/IP网络通信、串口RS232/422/485通信和MODEM拨号通信等。TCP/IP：TCP/IP网络协议提供了在不同硬件体系结构和操作系统的计算机组成的网络上进展通信的能力。一台PC机通过TCP/IP网络可以和多个远程计算机进展通信。在一个支持TCP/IP协议的网络中不论是局域网或是广域网，Intranet还是Internet，任意两个运行管理能源中心的网络结点之间均可以进展数据通信，工作模式为“客户/服务器。管理能源中心提供的网络服务程序NetClient和NetServer，分别运行于客户端和服务器端，完成网络通信功能。当要实现管理能源中心的TCP/IP网络通信功能时，必须具备以下条件：u 操作系统要选择网络版Windows98/2000或Windows NT。在配置网络时要绑定TCP/IP协议，即利用管理能源中心网络功能的PC机必须首先是某个局域网上的结点，并保证TCP/IP网络的通信是正常的。u 客户机和服务器必须安装并同时运行管理能源中心软件除Web应用方式的客户端。 串口：网络中的每台PC机安装了管理能源中心软件，管理能源中心软件提供的SClient和SServer，分别完成客户端和服务器端的串口通信功能。MODEM拨号：网络中的每台PC机安装了管理能源中心软件和MODEM，管理能源中心软件提供的TelClient和TelServer，分别完成客户端和服务器端的MODEM通信功能。Web：管理能源中心 Web功能能够使网络中作为客户的PC机无须安装管理能源中心软件，而通过浏览器直接浏览管理能源中心的工程画面。在Web服务器端要安装管理能源中心软件，通过管理能源中心的Web Server 来完成HTTP发布功能。2远程数据源远程数据源在上图中展示了2台运行管理能源中心软件的网络结点之间的数据通信关系。管理能源中心的界面运行系统View与实时数据库系统Db均可以别离运行。对于View，当它访问本机上的数据库时，本机数据库被视作本地数据源，当它访问远程结点上的数据库时，远程计算机的数据库被视作远程数据源。另外，两台主机上的数据库Db之间也可以相互通信，此时，一台主机上的数据库对于另一台就是远程数据源。假如要定义远程数据源，选择Draw菜单“特殊功能S/数据源或在导航器中打开“配置/数据源项，出现“数据源定义列表框：定义数据源列表框中的数据源“本地实时数据库Db是系统缺省定义的数据源，它指向本机上的数据库。如果要配置远程数据源，选择“添加按钮，出现“数据源定义对话框：定义数据源选择“远程数据库，连接方式可以选择网络TCP/IP、串口或是通过拨号网络。3网络变量View是通过变量数据库变量来访问本地或远程数据库中的数据。对于访问远程数据库的变量也称为网络变量。网络变量属于数据库类别的变量，只是网络变量引用的数据源是连接到远程数据库的远程数据源。网络数据库连接数据库是通过数据连接与外部如：I/O设备进展通信。如果数据库要与其他管理能源中心数据库进展数据通信，也要通过数据连接进展，这种连接被称为网络数据库连接。具体的形式是通过数据库中的点参数的数据连接进展，如如下图所示是在数据库组态程序DbManager进展的网络数据库连接：数据连接 4Web应用随着Internet/Intranet技术不断开展，尤其是基于WEB的信息发布和检索技术的不断开展，整个应用系统的体系结构逐渐从C/S的主从结构向灵活的多级分布结构演变。目前，以Web技术为核心的信息网络技术的应用赋予这种多级分布的网络结构以更新的内涵，这就是浏览器/服务器B/S体系结构。B/S结构事实上是一种类似于终端/主机系统的结构模式，同时又具有客户机/服务器模式的分布计算特性。它的主要特点是集中管理，也就是说软件程序、数据库以与其他一些组件都集中在服务器端。用户端除了浏览器与所依赖的操作系统之外无需其他软件和相关的管理维护工作。这样用户需要查询的资料和打印文档的数据都来自于同一个数据库，从而保证了数据的一致性、与时性和完整性。从管理的角度而言，程序代码的维护以与更新、数据库的备份和日常维护等都可只在服务器端进展。管理能源中心的B/S模式功能是通过管理能源中心 Web Server功能实现的。管理能源中心 Web Server功能是指从浏览器直接查看管理能源中心中的流程图画面、趋势图画面、实时数据画面、历史数据画面、报表画面。在远程浏览器上可以直接访问Web Server中的数据，无须在远程客户端管理能源中心工作站上安装管理能源中心软件。管理能源中心 Web Server具有Web服务器的功能，可以不依赖于系统的IIS等Web服务器。所以对于操作系统的要求比拟低，一般不需要安装Win NT/Win 2000 Server 版的操作系统。可以为用户节约开支。管理能源中心提供的Web功能，可以使用户从IE浏览器上远程访问管理能源中心的工程画面，浏览的效果与在管理能源中心运行系统View中看到的工程画面完全一样，包含全部动态数据和动画。而在客户端并不需要安装任何与管理能源中心有关的软件仅仅使用浏览器。在Web服务器上需要安装管理能源中心软件，同时Web服务器保存管理能源中心发布的HTML文件，传送文件所需数据，并为用户提供浏览服务的站点。使用管理能源中心提供的Web功能，可以灵活地构建Intranet/Internet应用。4.4. 能源中心实时数据库技术特性在过程综合集成中，有大量的过程信息和中间信息需要存取。一般情况下，重要的过程信息和中间计算信息需要定时保存，同时，画面上需要显示的信息要求能快速读取。另外，当要显示某些信号点的一段时间的历史趋势时要求能快速读取大批数据。另外，由于工业使用环境相比照拟恶劣，对数据保存的完整性和安全性有较高的要求，对遭到破坏的数据要能与时、快速地恢复。管理能源中心的实时数据库系统由实时数据库、实时数据库管理器、实时数据库运行系统和应用程序等几局部组成。实时数据库以下简称数据库是指相关数据的集合包括组态数据、实时数据、历史数据等，以一定的组织形式存储在介质上；实时数据库管理器是管理实时数据库的软件以下用英文名称DbManager作为其标识，通过DbManager可以生成实时数据库的根底组态数据；实时数据库运行系统完成对数据库的各种操作，包括：实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。应用程序包括两大局部：管理能源中心应用程序和第三方应用程序。 管理能源中心应用程序是指管理能源中心系统内部以管理能源中心实时数据库系统为核心的客户方程序，包括：HMI人机界面运行系统VIEW、I/O驱动程序、控制策略生成器以与其他网络结点的管理能源中心数据库系统等；第三方应用程序是指管理能源中心系统之外由第三方厂商开发的以管理能源中心实时数据库系统为处理核心的客户方程序，如：DDE应用程序、OPC应用程序、通过管理能源中心实时数据库系统提供的Db控件访问管理能源中心数据库的应用程序等等。管理能源中心的实时数据库系统同时也是一个分布式数据库系统。由于许多情况要求将数据库存储在地理上分布在不同位置的不同计算机上，通过计算机网络实现物理上分布，逻辑上集中的数据库，即具有分布式的透明性。用管