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項目背景介紹

隨著中國經濟30多年的快速發展，各行各業都有了長足的發展。中國工業在許多細分的行業的產能與產量都名列世界前茅，甚至是第一，我國工業對各種能源（如：電力，煤炭，石油等）的需求也同步名列前茅。但是由于工藝設計和技術實現等相對于產能的滯后，我國的能源效率比起發達國家還有非常大的差距，能源效率目前僅為33%，比發達國家落后20年，能耗強度大大高于發達國家及世界平均水平，約為美國的3倍，日本的7.2倍。如何提高能源利用效率, 已經成為中國政府在中國未來經濟發展中亟待解決的問題。

冶金工業能耗居高不下和環境質量太差是長期困擾冶金企業的難題，也正是在這樣的背景下，為響應國家政策，提高能源利用率，加強環境污染監控需要，河北唐山某鋼鐵廠在近年上馬一套能源管理系統，將工廠的能源消耗量統計進行數字化，可視化和自動化，從而為制定能源管理策略提供真實有效的數字依據。

項目目標與原則

工廠的整個自動化系統，由于都是分批建設的，形成了多個相互獨立的系統，相互協同工作和整體運行與監控效果都非常差。現需要通過物聯網技術將現有相互分離自動化系統升級為可以被統一管理和相互協同的智能數據監控網絡系統，使得工藝系統控制和能源管理可以實現最優化，從而提高能源效率，降低資源的配置成本，使生產過程高效地進行。

新建的能源管理項目建設原則需要滿足以下標準： 

第一：實施簡單。系統必須使用成熟的硬件聯網產品，不需要進行二次開發就能夠實現設備的聯網。

第二：開放。 系統對上進行數據傳輸提供不同的數據幾口，如：OPC Server, MOBUS/TCP等接口，便于和現有SCADA系統進行對集成。

第三：穩定可靠。新增的能源數據管理系統不能影響現有的各個系統功能的運行，并且具有一定的網絡容災特性。

項目實施與應用情況詳細介紹

此鋼廠規模龐大，建廠時間長，在不斷地建設過程中，由于工程設計或者設備供應商的工藝原因，作為工廠內自動化系統的核心部件PLC采用了不同的廠商的產品，主要有，西門子，施耐德, 羅克韋爾，還有GE。實際上此鋼廠的自動化系統配置在國內鋼鐵行業具有一定的普遍性。 面對不同品牌的PLC控制系統，要在不影響現有系統工作的情況下，完成系統的整合是這個項目的最大挑戰。

經過對比分析此鋼廠技術部門選擇了美國紅獅控制的萬能協議網關DSP系列產品作為此次物聯網改造的主要部件。

系統結構圖，如下：

紅獅DSP萬能網關同時集成了近300種通訊工業協議，這300種通訊協議包含了不同種類的PLC，DCS，變頻器，RTU，掃碼器，以及智能相機等不同類型的設備通訊程序。通過DSP的協議轉換功能，可將不同種類的設備進行數據地址相互映射，從而很容易的實現不同系統間的協同工作。這也是德國工業4.0概念中重要的一個核心內容 — 橫向數據集成。

在這個項目中主要的接入的設備是西門子的S7-400 系列PLC，AB 的1756系列PLC，和施耐德的Quantum系列PLC。紅獅DSP網關分別通過不同的協議與這些PLC進行數據通訊。具體使用協議如下：

對SIEMENS S7-400 PLC，使用S7  TCP/IP協議 MASTER模式。

對 AB 1756 PLC，使用 DF1 協議，MASTER模式。

對 Schneider Quantum PLC,使用MODBUS/TCP 協議，MASTER模式。

由于采用的都是MASTER模式的通訊協議，不需要修改PLC的原始程序來適應此全面的系統升級，從而降低了整個工程的難度，節約了大量的工作時間。也保證了整個工程的安全可靠的實施。

在與上級系統互聯通訊時采用了OPC Server接口進行通訊。紅獅隨DSP硬件系統提供的OPC WORX軟件，將來自整個網絡的DSP數據統一集成到了EMS服務器中，實現了整廠的數據全集成，為WEB服務，設備管理，MES等增值系統提供了可靠而全面的實時數據。 

效益分析

通過能源管理系統的實施，鋼廠將它的能數據進行了精確的量化，實現了每一個車間，每一臺設備的能耗準確計量，為上層能管系統的分析提供了全面的分析數據。

該系統的實施過程中具有如下特點：

低成本：紅獅控制的萬能網關DSP是一款兼容性非常的數據，內部集成的300多種不同設備的通訊協議，是一個真正的ALL-IN-ONE設備。同一個模塊可以應用到不同的系統中，為客戶大大減少了備件采購清單的數量。

高效率：由于采用的紅獅DSP網關的各種 MASTER模式，不需要進行PLC的程序的修改，現場硬件集成用時非常少，大大提高了工作效率。

可持續性：紅獅DSP網關還集成了各種不同系統的協議，為工廠的下一步全面物聯網化提供了一個基礎，如：BIM 系統的BACNET協議等。