钢铁厂计量数据采集管理系统的开发.doc

钢铁厂计量数据采集管理系统的开发科技项目申报承德市德盛达科技发展有限公司二00八年一月九日我国企业的能源计量现状根据国家质量检验检疫总局的统一要求，国家计量相关部门于11月初开始赴广东、广西、天津、河北、河南进行计量工作专题调研，重点了解冶金、有色、建材、石油石化、电力、化工等重点耗能行业的能源计量状况。调研组走访了韶钢、唐钢、天津钢管有限责任公司、广东坚美铝材、广东新明珠陶瓷、唐山惠达陶瓷、广西三环企业集团、广西玉柴机器、中石油华南公司、中石化广东分公司、渤天化工、唐山三友碱业、中铝郑州分公司和中州分公司、托肯衡山科技（广州）有限公司、广州羊城科技实业集团有限公司等二十余家重点耗能企业和能源计量器具生产企业，召开了十余次重点耗能企业、行业主管部门和质检部门代表座谈会，听取了有关部门关于能源计量、取水计量工作情况的汇报，取得了大量第一手材料。广西柳钢在企业发展过程中始终把计量管理作为提升企业管理水平、节能降耗、提高质量、增加效益的重要基础工作，该公司1991年荣获“国家一级计量合格单位”，1996年通过“完善计量检测体系”确认，今年11月又率先通过中启计量体系认证中心的现场审核。该公司从2005年起分两期共投资3100万元，完成了“计量数据采集管理系统”建设，该系统由分布在公司内的43个采集子站、1319个采集点对公司的一、二次能源量、物资量进行实时采集，将采集到的水、电、气、蒸汽和煤、焦炭等能源的供应（生产）、消耗情况随时统计、贮存、分析、处理后，组成了生产调度、节能监督管理等16个子系统，实时在局域网发布，供公司各部门应用。据统计，2006年与2005年相比，吨钢耗水下降6.5 m3，年降低成本5166万元，吨钢耗电下降12.9kwh，年降低成本2483万元，可利用剩余氧气资源3000万m33，可创效1405万元，其他利用实时计量数据改进技术与工艺，提高产品质量等取得的间接效益也在亿元以上，该系统的建立和应用在企业节能降耗、清洁生产、增加效益等方面发挥了非常显著的作用。唐钢、唐山建龙、广东珠钢等钢铁企业也都建立功能相似的能源计量信息管理系统，把能源的生产、消耗情况及时反馈给有关部门，为生产决策提供依据，使能源的调度更加及时合理，为减少能源消耗、降低成本奠定了基础。1 系统开发背景现在大部分钢铁企业已建成基于TCPIP协议的Intranet企业网络系统各生产工序中物资量与能源量的消耗情况，直接反映了钢厂的生产成本和效益由于计量数据的人工统计和查询速度慢、误差多，工作效率低，不能实时准确地向各级管理层提供详细的数据资料，生产中存在的问题和漏洞不能及时发现随着生产规模的不断扩大，自动化程度的不断提高，以及降成本工作对能耗管理要求的增强，原有的工作模式已不能满足生产对计量管理的要求，因此建立钢铁计量数据采集管理系统势在必行并且国内钢铁企业经过这一轮跨越式发展，做大做强了企业硬件和生产规模，现在有能力和时间加强企业软件建设，在政府主导的节能降耗的大背景下，对于企业各生产环节的能源计量的重要性日益突出和得到重视。2 系统设计目标系统的设计目标有下面几点(1)根据测量介质、测量环境等具体情况，选用适宜的检测设备，更换已损坏的仪表或测点(2)充分利用已有资源，在现有网络和仪器、仪表的基础上，实现计量数据的现场采集，并将其及时输送到以太网上实现计量数据由现场到钢厂企业网的传送，从而一改人工抄送为网络传输(3)用特定的网络服务器来实现计量数据的集中存储和处理，包括报表生成、数据查询、图形显示等(4)网络软件平台选用浏览器服务器(BS)方式采用BS方式，客户端使用方便，不受位置远近的影响，用浏览器即可完成远程访问和查询而且动态网页使用灵活，维护工作量小3 系统设计思想系统总的设计思想是“局部集中，就近上网”即将物理距离较近的测点用自由拓扑的方式组成LonWorks现场总线网络；对于个别较分散的测点，单独采集，就近接人LonWorks现场总线网络；然后通过路由器挂上最近的钢厂企业网这样做最大的优点是可以减少钢厂企业网络资源开销(包括网络带宽和网络节点设备)，同时也降低了系统成本4 系统构成系统主要由数据采集和数据处理构成数据采集分为能源量采集和物资量采集能源量测点初级采集模块较分散，对于相对集中的测点(500m范围内)，组成一个LonWorks现场总线网络；对于个别较分散的测点，如水库的测点，根据实际情况采用电力线或无线传输方式，通过电力线或无线路由器接入邻近的LonWorks现场总线网络；由LonWorks总线连接到数据存储路由器，由数据存储路由器发送到钢厂内的光纤网，经防火墙进入数据采集机处理，然后再进数据服务器进行数据处理每个物资量采集点作为一个子站，通过钢厂的光纤网直接传送到服务器进行数据处理数据处理即管理系统由数据库服务器、WEB服务器和客户机成用集线器(删B)连接成部门子网络数据库服务器负责原始数据、分析处理后数据的收集和存储；客户机上运行管理系统软件，对原始数据进行分析处理、打印报表等；WEB服务器负责将指定的数据以网页的形式在钢厂企业网上发布，供其它部门查阅LonWorks现场总线网络通讯介质采用普通非屏蔽双绞线，组网方式非常灵活，可根据现场仪表的安装情况任意连接，而不必按照总线的标准形式连接；现场的各种测量设备通过LonWorks可编程万能转换接口可兼容各种信号类型(模拟量、脉冲量等)，并将信号转换成LonWorks协议标准的数字信号现场总线网络图中的路由器有两大类：一种路由器的作用是将LonWorks总线上采集到的信号数据发送到钢厂企业网；另一种路由器的作用是连接不同传输介质LonWorks网络，例如采用电力线或无线传输的测点接入常规双绞线传输的LonWorks网络计量数据采集管理系统设备网络示意图见图1钢铁企业计量数据采集管理设备网络（图1）5 管理系统功能特点管理系统主要由成本核算支持子系统、计量数据自动导出子系统、生产调度支持子系统、WEB信息发布子系统、领导决策辅助支持子系统等16个子系统组成各子系统的形成与关系见图2(1)系统扩充简易钢铁厂的下位计量测量点的数据一般都实行动态管理，随时可以增减，此时只要在系统的组态功能画面中增加(或删除)对应点的记录即可其记录内容也很简单，只有测量点名称和仪表编号；(2)强大的数据管理功能采集的实时计量数据都存人数据库中，数据库服务器可提供长达35年的历史数据，并可将所有数据导出到外存储器存储(如光盘、硬盘、磁带)，数据安全性高；数据库服务器能满足多用户的需求，通过软件处理以图形、表格等友好的界面形式显示给用户，保证用户随时查看数据，根据实时曲线图了解生产情况；并可实现历史数据的查询、统计、报表打印等功能 (3)可对子站进行管理通过对子站发送管理指令，可查看或更改子站的工作方式及参数，而不必亲自到现场去对智能仪表进行操作(4)WEB信息发布本采集管理系统产生的各种数据和报表，可通过计控部的WEB服务器和 一TRANET向全钢厂发布，通过WINDOWS的浏览器即可查看，提高了管理效率和水平钢铁企业计量数据采集管理各子系统关系示意（图2）5、数采系统效益。钢铁企业计量数据自动采集管理系统是钢铁企业推进信息化建设进程中一项重要的信息管理平台。他可以结合财务系统、销售管理系统、物流网络管理信息系统、供应管理系统、OA自动化办公系统等信息化建设系统，建设生产指挥平台，计量数据采集管理系统为钢厂构建信息化管理平台奠定了重要基础。该系统完成了企业的物流、资金流、信息流三大流的基础数据自动采集、应用和管理，为各级领导特别是公司领导提供了定量、科学和有价值的决策依据。通过适时、真实、准确、一致的计量数据进行经济决策分析，对生产过程实现有效的监控管理，有效地降低各种物料消耗，提高产品质量和劳动生产率，有利于自然资源的合理利用，减少资源浪费和有利于环境保护。下面以年产量为500万吨钢铁企业为例做经济效益分析：（1）、通过对各部门生产单位用水实现有效监控，同时实施了阶梯价格用水的管理制度，年节水量可达1400万m3左右，降低用水成本约5166 万元。（2）项目实施后由于对生产用气进行了准确的计量和有效监测，有效地促进了冶金二次资源的回收与综合利用，促进了“油改气”工程的实施，节约了重油，每年年节约重油1.5万t左右，节约1584万元。 （3）通过数据采集系统对氧气各用户使用情况的测控与分析，充分地利用过剩的低压氧气资源，提高了高炉炼铁的富氧比,又提高了高炉冶炼强度。每年可多利用了剩余氧气资源3000万m3，可创效1405万元。 （4）通过数采系统对公司电量功率进行实时监控，充分利用削峰平谷的用电政策，掌握生产指挥主动权提供了快捷、准确、有效的手段。使用前后比同期吨钢电耗量下降了52.37 kW.h/t，全年可降低费用4965 万元。（5）该项技术的实施,可为企业质量控制提供准确及时的检测数据，使用前后转炉钢、电炉钢合格率及成材率分别提高0.77%、0.04%和0.36%，约创效1125万元。（6）对多个采集点的能源量（水、电、煤气、压缩空气、氧气、氩气、氮气等流量数据量）、物资量（轨道衡、汽车衡、皮带秤、电子秤等秤量数据量）自动采集并进入到ERP系统中，使管理流程科学化、规范化、信息化，保证部门内部信息的快捷顺畅，提高生产、经营、管理、决策的效率和水平，推动企业管理创新随着国际新计量体系标准的实施，计量管理已由其它管理体系的支撑体系转变为一门完整的管理体系，这对企业计量提出了新的要求，如何尽快按照新标准，重新整合、理顺新的计量管理，将摆在钢铁企业面前的一道难题。但我们也清醒地认识到我们这套系统的功能还有待进一步开发，在实现对测量数据的监控、应用上还有待进一步挖潜，如现有的计量采集管理系统没能与公司内的其它计算机管理系统实现无缝连接、个别检测点设置不够合理、皮带秤等动态物资计量准确性不高等，都有待进一步加以完善、解决。我们将更好地利用、完善该系统，为企业的计量管理探索出新路子，为企业的节能降耗、增加效益发挥计量的更大作用。6 结束语钢铁企业计量数据采集管理系统是承德市德盛达科技发展公司2007年计划科技项目，该项目是在全国钢铁企业大发展、国家适时提出节能降耗的背景下适时提出的。德盛达科技发展公司积15年计量产品市场实践，与中南大学、唐山理工大学和数位中关村软件行业骨干精英的三年合作开发、无数次市场实验，为我们的产