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一、概述
    本系統(tǒng)的目的是對全公司范圍內(nèi)風(fēng)、水、電、氣等產(chǎn)品的生產(chǎn)量、使用量（消耗）、庫存及與能源消耗有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的采集和存儲，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，并提供給有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門作為生產(chǎn)指揮與調(diào)度的依據(jù)，做到合理生產(chǎn)，節(jié)能降耗。
    本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為三級：總公司級、廠級、車間級。各車間（或設(shè)備）的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)送到廠級子系統(tǒng)，與全廠有關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總后再送到總公司級。
    本系統(tǒng)在技術(shù)上能夠保證長期穩(wěn)定運(yùn)行，全自動地采集和傳送數(shù)據(jù)，投入運(yùn)行后，對原生產(chǎn)設(shè)備無任何不利影響。首鋼氧氣廠前期提供六個現(xiàn)場測試點(diǎn)：其中3個流量點(diǎn)，3個壓力點(diǎn)。對氧氣廠與能源消耗有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的采集和存儲，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，提供給廠領(lǐng)導(dǎo)和部門作為生產(chǎn)指揮與調(diào)度的依據(jù)，做到合理生產(chǎn)，節(jié)能降耗。
    本系統(tǒng)的實施分為三步進(jìn)行：第一步實現(xiàn)1---3個廠級子系統(tǒng)的建設(shè)；第二步實現(xiàn)公司級互聯(lián)； 第三步實現(xiàn)公司內(nèi)其他廠級子系統(tǒng)的建設(shè)和互聯(lián)。
二、系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)
    1、以計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及軟件為手段建立首鋼穩(wěn)定可靠、覆蓋所有有效區(qū)域的分布式生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，建立生產(chǎn)實時、歷史數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。
    2、該分布式實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一個開放式的、應(yīng)用規(guī)模可自由伸縮的系統(tǒng)。
    3、通過實時數(shù)據(jù)庫的壓縮功能使全部過程數(shù)據(jù)的歷史趨勢可以保存10年以上。
    4、該能源管理系統(tǒng)將真正實現(xiàn)
    能源和過程的可視化
    能源流向清晰化
    高峰負(fù)荷降低化
    能源消耗最優(yōu)化
    帳單生成自動化
三、系統(tǒng)功能及其實現(xiàn)方法
系統(tǒng)如圖：

1、數(shù)據(jù)采集
    數(shù)據(jù)采集層將以德國GMC 公司的U16XX 系列數(shù)據(jù)總站為中心，對廠級或車間級的主要生產(chǎn)設(shè)備的能源消耗、設(shè)備產(chǎn)出等主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、存儲和傳輸。每一臺數(shù)據(jù)總站可以直接聯(lián)接由現(xiàn)場儀表輸出的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號， 也可以通過Lonworks現(xiàn)場總線聯(lián)接。數(shù)據(jù)總站具有豐富的管理功能, 可對各種不同數(shù)據(jù)進(jìn)行累積計量或趨勢存儲，各數(shù)據(jù)總站之間可以互聯(lián)，可以無縫接入廠級或公司級的局域網(wǎng)，供上級系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和利用。
2、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時顯示、運(yùn)算、存儲功能
    (1) 采用圖形界面，可根據(jù)用戶的需要創(chuàng)建總貌圖、流程圖、工框圖、趨勢曲線圖、儀表棒圖、報警畫面，實時顯示現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)。各畫面之間可方便的進(jìn)行切換
    (2) 對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)用戶的需要對現(xiàn)場原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算，并通過各種形式實時顯示。
    (3) 現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的定時存儲，可根據(jù)用戶的需要每間隔一定時間對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。可保持十年以上的歷史數(shù)據(jù)和報警信息。
3、查詢功能
    形成歷史數(shù)據(jù)庫可方便的進(jìn)行分類查詢
    (1) 單元數(shù)據(jù)查詢
    (2) 實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測
    (3) 各類歷史數(shù)據(jù)查詢
    (4)生產(chǎn)實時趨勢、歷史趨勢查詢
4、報表打印功能
    可根據(jù)用戶的具體要求自動生成和打印各種報表，包括
    （1） 生產(chǎn)日報
    （2） 生產(chǎn)情況月報
    以便數(shù)據(jù)管理部門或決策者分析能源使用情況，并提供數(shù)據(jù)管理決策的依據(jù)。并且報表格式、數(shù)據(jù)構(gòu)成、采樣間隔等參數(shù)都可隨時更改。
5、報警功能
    具有聲音、圖象等多種報警手段，并提供歷史報警查詢。
四、首鋼氧氣廠綜合能源信息系統(tǒng)的實施方案
    首鋼氧氣廠前期為我們提供了六個現(xiàn)場測試點(diǎn)：其中3個流量點(diǎn)，3個壓力點(diǎn)。
    1、硬件方案：
    硬件上選用德國GMC公司的產(chǎn)品搭建系統(tǒng)：數(shù)據(jù)總站選用U1601，6個采集點(diǎn)的模擬量直接連接到U1601的6個模擬量輸入口。將U1601數(shù)據(jù)總站兩個RS232接口的其中一個連接一個COM SERVER, 將數(shù)據(jù)總站輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為局域網(wǎng)上可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后送到局域網(wǎng)上的PC機(jī)里進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和處理，以便有關(guān)人員利于查看和利用。如圖：

    2.軟件方案：
    本系統(tǒng)使用三維公司HMI軟件產(chǎn)品力控2.6（FORCECONTROL 2.6）工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，以圖形化的方式顯示各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，自動生成各種統(tǒng)計報表，報警記錄等等。其軟件實施方案如下：
    數(shù)據(jù)采集：以廠級局域網(wǎng)上的某個PC機(jī)做為數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，安裝FORCECONTROL 2.6 監(jiān)控組態(tài)軟件，它以以太網(wǎng)形式與現(xiàn)場數(shù)據(jù)總站通訊，將U1601上的數(shù)據(jù)采集到PC機(jī)。
    廠級數(shù)據(jù)應(yīng)用：該P(yáng)C機(jī)做為網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器端，通過力控網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序NetServer，其它一個或多個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)機(jī)上安裝的力控客戶端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序NetClient連接到服務(wù)器端，訪問服務(wù)器端，并可以對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和管理。
    公司級數(shù)據(jù)應(yīng)用：公司級以上的局域網(wǎng)上的其他用戶無須安裝力控軟件，而只需通過微軟IE瀏覽器就可以查詢到數(shù)據(jù)總站上的數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行報表打印等操作。
    軟件配置：
    1.FORCECONTROL 2.6 服務(wù)器端軟件
    說明：安裝在局域網(wǎng)上作為服務(wù)器的結(jié)點(diǎn)機(jī)上用于和U1601進(jìn)行通訊，并且通過TCP/IP方式，作為其他結(jié)點(diǎn)機(jī)的服務(wù)器端。
    2.FORCECONTROL 2.6 客戶端軟件
    說明：廠級局域網(wǎng)上一臺或多臺結(jié)點(diǎn)機(jī)每臺安裝一套，用于訪問服務(wù)器端數(shù)據(jù)，并通過服務(wù)器端向數(shù)據(jù)總站設(shè)置管理數(shù)據(jù)。
    3.WEB SERVER 程序
    說明：運(yùn)行在服務(wù)器端結(jié)點(diǎn)機(jī)上，將監(jiān)控畫面發(fā)布，以便與公司級網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)機(jī)通過微軟IE 瀏覽器查詢能源數(shù)據(jù)。
    附錄
    力控2.6版本突出特點(diǎn)：
    1、國際領(lǐng)先的過渡色與漸進(jìn)色功能，從根本上解決了很多同類軟件在過多使用過渡色、漸進(jìn)色該功能時，嚴(yán)重影響畫面刷新速度和系統(tǒng)運(yùn)行效率的問題。優(yōu)化設(shè)計的調(diào)色板，使用戶更加方便多種顏色的選擇。
    2、新增更多的矢量子圖，制作工程畫面更快捷。
    3、提供面向?qū)ο缶幊谭绞剑瑑?nèi)置間接變量、對象變量、模板變量，方便您構(gòu)造強(qiáng)大的企業(yè)級運(yùn)行系統(tǒng)。
    4、優(yōu)化的實時數(shù)據(jù)庫管理工具，工程管理更輕松。
    5、國內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換。增強(qiáng)的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，直接支持多文檔。
    6、國內(nèi)獨(dú)一的內(nèi)置實時關(guān)系數(shù)據(jù)庫，免去您在向管理信息系統(tǒng)延伸時必須捆綁各種第三方關(guān)系數(shù)據(jù)庫所帶來的煩惱。
    7、增強(qiáng)的I/O框架，不僅增加了I/O冗余、直接讀取記錄設(shè)備存儲數(shù)據(jù)等高級功能，同時具備了更好的開放性和靈活性。
    系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性
    力控吸收了國際上眾多知名DCS控制軟件的思想精華，并經(jīng)歷了大量復(fù)雜工程應(yīng)用的嚴(yán)峻考驗。它徹底解決了很多監(jiān)控組態(tài)軟件不穩(wěn)定或死機(jī)問題，為用戶解除了后顧之憂。
    安全保護(hù)功能
    力控提供了完備的安全保護(hù)機(jī)制，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠。力控的用戶管理將用戶分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員等多個級別，并可根據(jù)級別限制對重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過程中的誤操作。
    報警和事件記錄功能
    力控在運(yùn)行時自動記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過程等重要事件。一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料。
    網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    力控是真正的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在工程項目中用戶可以根據(jù)實際需要，靈活地構(gòu)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
    WWW網(wǎng)絡(luò)功能
    力控的Web Server功能不是由JAVA語言編寫的，具有更好的實時性。以Internet方式調(diào)用力控界面的速度要比解釋性語言JAVA的速度快數(shù)倍，確保了實時應(yīng)用的速度。
    完善的多層次網(wǎng)絡(luò)熱備功能
    力控支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余，支持報警、歷史數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)時鐘的同步。在雙機(jī)冗余基礎(chǔ)上，其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動跟蹤冗余主/從機(jī)的切換。各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅可以監(jiān)視，還能夠進(jìn)行控制。
    分布式實時數(shù)據(jù)庫
    力控實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)置多種功能塊，可實現(xiàn)累計、統(tǒng)計、控制、線形化、PID控制、各種運(yùn)算等功能。數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)按區(qū)域管理，通過高效的壓縮技術(shù)和海量的存儲技術(shù)，可以處理10萬點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)可以保存5年以上并保證數(shù)據(jù)處理精度和速度，是生產(chǎn)人員分析生產(chǎn)過程變化規(guī)律的有力工具。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為可組態(tài)的“活結(jié)構(gòu)”，用戶可根據(jù)實際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，方便對數(shù)據(jù)的管理和查找。 運(yùn)行于不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的力控實時數(shù)據(jù)庫可以互相訪問。
功能特征
    豐富的圖形開發(fā)工具
    力控優(yōu)化設(shè)計的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”，任意拖拽不變形，使您的工程畫面精益求精。
    自定義運(yùn)行菜單
    力控支持用戶自定義菜單，其中包括窗口彈出式菜單和定義在各個圖形對象上的右鍵菜單。配合腳本程序與自定義菜單，可以實現(xiàn)更為靈活與復(fù)雜的人機(jī)交互過程。
    報表功能
    力控的內(nèi)置式“萬能報表”,象EXCEL等電子表格一樣，任意設(shè)置報表格式，實現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等功能。萬能報表可處理顯示任意實時數(shù)據(jù)和任意時刻的歷史數(shù)據(jù)，形成實時報表、歷史報表或格式更為復(fù)雜的報表。萬能報表并具備豐富的報表函數(shù)進(jìn)行控制。另外還可形成報表模板，多次使用。
    打印
    內(nèi)置多種打印函數(shù)，可根據(jù)畫面的大小進(jìn)行任意設(shè)置打印范圍。
    動作腳本語言
    動作腳本類型和觸發(fā)方式多樣，支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算和循環(huán)控制。
    I/O驅(qū)動
    力控?fù)碛胸S富的I/O驅(qū)動程序，支持多種硬件設(shè)備和通訊協(xié)議。
    支持RS232/422/485、Ethernet、Arcnet、Can、LonWorks、MODBUS、PROFIBUS等各種通訊協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。
    支持DDE、OPC，可與各種DDE和OPC服務(wù)程序通訊。一臺運(yùn)行力控的計算機(jī)可同時連接多種I/O設(shè)備。
    目前支持的設(shè)備包括：AB、GE、Omron、Modicon、Siemens、松下、三菱等廠家生產(chǎn)的PLC； Honeywell、富士等廠家生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器以及其它流行的智能儀表、智能終端；研華、康拓等廠家生產(chǎn)的板卡；ADAM、NuDAM等智能模塊；Opto22等總線設(shè)備。
    另外，也可以按照用戶提出的通訊協(xié)議和硬件接口，在較短時間內(nèi)開發(fā)新的驅(qū)動程序。
    力控I/O驅(qū)動程序的體系結(jié)構(gòu)為開放式結(jié)構(gòu)，其接口部分源代碼完全公開，用戶可以自行開發(fā)新的驅(qū)動程序。
    控制策略
    力控控制策略生成器，是新一代PC控制自動化軟件，符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，為您提供功能強(qiáng)大、易于使用、圖形化的設(shè)計工具，并提供仿真調(diào)試功能。
    通信
    力控提供多種通信方法。
    利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信組件實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享和分布式數(shù)據(jù)庫，可構(gòu)建高速、高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，且易于擴(kuò)展。
    使用力控遠(yuǎn)程撥號通信組件，任何地方與工業(yè)現(xiàn)場之間，只要能撥打電話，就可以使用本組件實現(xiàn)對遠(yuǎn)程現(xiàn)場生產(chǎn)過程的的實時監(jiān)控，唯一需要的是Modem和電話線。
    力控串行通信組件，可以實現(xiàn)兩臺計算機(jī)之間的低成本通信。采用RS232C/422/485接口，可實現(xiàn)一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現(xiàn)一對多臺計算機(jī)（1：N方式）的通信，輕松組建RS485工業(yè)總線網(wǎng)。
    同時力控也提供GSM等無線通信組件，以適應(yīng)覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)或野處等惡劣工作環(huán)境。
    開放性
    力控提供多種通信方法。
    實時性
    精確的內(nèi)部時鐘系統(tǒng)，調(diào)度周期可精確至1毫秒；更快的網(wǎng)絡(luò)通信速度，以滿足構(gòu)建大型、復(fù)雜SCADA系統(tǒng)的需求
    力控的分布式實時數(shù)據(jù)庫引擎確保了力控具有良好的實時性能；力控單機(jī)最多處理點(diǎn)數(shù)超過10萬點(diǎn)。I/O通訊最小調(diào)度周期1ms。
    開放性
    力控全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX標(biāo)準(zhǔn)。力控的開放式體系結(jié)構(gòu)，提供OLE、COM、DCOM、動態(tài)鏈接庫等多種接口，保證用戶利用各種常用開發(fā)工具（如：VC++、VB等）進(jìn)行深層的二次開發(fā)。