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冶金行业信息化解决方案

项目背景

我国钢铁工业的能源消耗总量约占全国总能耗的15%,是国家节能减排的重点行业之一。近30多年以来,我国钢铁工业取得了令人瞩目的成绩,在实现钢铁产量幅度增长的同时,也取得了显著的节能成效,能耗增幅远低于钢产量的增幅。

冶金行业的能源管理经历了由强调单体设备节能到强调系统节能、由粗放式管理到集约化管理的转变。已基本具备科学、系统地实施能源管理体系的条件。我国钢铁工业能耗总体水平与国际先进水平相比,差距在 10 % 左右。所以实施能源管理是非常有必要的。能源管理主要针对三大能源:电、水、气,但根据实际情况,还可与其他子功能进行集成,加速冶金企业的信息化进程。

项目概述

作为冶金企业自动化和信息化的重要组成部分,冶金行业信息化系统不仅需要实现对能源的统一调度、优化煤气平衡、还对减少煤气放散、提高环保质量、降低能耗和提高劳动生产率有重要作用。此外,系统对事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都是十分有效的。

在冶金行业能源管理项目中,需要对能量流全过程进行优化、集成,以及智能控制,建立系统的能量流网络。在项目中,需要实现能源流可视化、过程集成优化、操控智能化,全面规范客户节能服务管理,实现管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单信息化的节能服务管理体系建设。

其建设内容及优化方向如下:

  • 从静态优化到动态优化,在线即时优化
  • 从过程局部优化到系统集成优化
  • 从人工操作优化到智能软件在线优化
  • 从单项优化到跨品种、区域转化优化
  • 从局部目标优化到综合总体目标优化
  • 从开环优化到闭环智能优化

价值与亮点

方案亮点

该解决方案基于现场工业以太网,通过工业采集网关对不同的子系统、设备、智能仪表等数据进行数据的集中汇总、分类、以及预处理,实现了系统数据接口的统一和标准化,解决了现场设备协议不一致带来的接入、管理混乱等问题,为异构设备数据采集及信息系统及移动端实现互联互通,生产安全运行提供了保障。

该解决方案完全采用力控自主研发的软硬件进行设计,从根本上保障了平台的稳定性以及安全性,以及可持续性。通过对企业、生产全流程管控,最终完成信息子系统间的集成以及互联互通的相关建设任务,从而构建了整体冶金企业信息化综合业务体系。

方案价值

力控元海冶金行业信息化解决方案,通过着力于降低企业能源消耗,优化能源成本,提高能源供给使用的有效性以及可靠性应用综合性的技术手段和管理手段,优化能源在企业中流转的全过程,以信息化为驱动,依靠主动性、预防性的维护及服务,最终保证冶金企业的能源高效应用,从而降低了能源在生产成本中的占比,有力的提高了企业的行业竞争力。

解决方案

设计概述

本解决方案由力控自主研发产品“工业采集网关+工业安全隔离网关+工业防火墙+实时历史数据库pSpace +能源管理系统ForceCon-EMS”进行联合部署,包括三个层次,即:现场设备层、数据采集监控、统计分析层。

  • 现场设备层:针对部分通信方式特殊、分散、又无法集中接入工业采集网关的现场仪表以及设备,通过增加串口服务器、无线采集模块等方式,以此保证数据采集的完整、高效、稳定。其它能源数据的采集则通过工业采集网关,进行数据采集汇总,可按实际需求,增加工业安全隔离网关,以保证数据来源的安全性,并上传至数据中心监控层。
  • 数据采集监控层:基于现场设备层建设的稳定、高效、集中的数据采集网络,由实时历史数据库pSpace采集厂区内相关的实时能耗数据、生产数据和环保安全数据数据,实现对实时数据的采集和监控。操作员能够通过C/S客户端(操作站)随时掌握现场设备的运行状况,并获取相关的数据报表、趋势曲线,以及设备报警等有用信息。可按实际需求,部署工业防火墙,实现工业协议的有效过来和控制网的深度防御,为上层管理系统提供安全、可靠、稳定的数据。
  • 统计分析层:数据采集监控层系统通过应用力控内部DBCOM接口,将生产、能源、环保和安全数据传输至能源管理系统ForceCon-EMS中,EMS系统则对数据进行归集、整理,同时还应用科学的统计分析方法,结合生产计划等信息,实现能耗动态分析、节能诊断,优化方案等。系统采用B/S管理模式,管理人员可直接通过浏览器访问,随时随地掌握关键信息。

系统框架

系统整体采用五级架构,第一级为数字化功能建设,主要实现底层设备、仪表的数据生产、传输、存储、展示和转发;第二级为信息化功能建设,信息化功能主要包括能源管理功能、设备管理功能、环保管理功能和人员管理功能等,实现对各厂区设备、仪表的实时监控,以及对生产、能源、检化验的全方位的管理;第三层为跨平台功能建设,包括了操作站、客户端、手机APP、Web端等应用场景;第四层为智能化功能建设,包括GIS地理功能、高级可视化、寻优建议、智能决策等高级功能;第五层为安全性功能建设,包括安全体系建设、工业防火墙、工业隔离网关、安全设计、用户安全管理等安全防护手段,确保系统运行的网络安全稳定。

网络安全架构

系统网络安全架构分为三层,包括:数据采集层、网络安全层、信息化层。

  • 数据采集层:通过工业“环+星”型网络,实现生产、能源(含电力)、环保与安全及相关辅助设备数据采集。
  • 网络安全层:冶金行业信息化系统中,信息网络的安全建设实现了对设备数据的采集安全、控制网与管理网之间有效的边界隔离、以及对工业协议的有效过滤和控制网的深度防御等功能。
  • 信息化层:实现数据归档、分析、管理,实现生产、能源(含电力)、环保与安全等数据实时监控分析、调度、预警、应急预案管理,动力系统远程集中控制与维护,移动应用等。

系统功能

> 能源管理功能

  • 系统基于钢铁生产过程及其自动化与信息化建设规模,建立集中管理的各种能源介质数据体系,为能源实时、精细、动态管控、用能设备安全状态监视、预警与故障应急处理,能源消耗分析考核等提供数据支撑。
  • 能源管理功能包括能源计划管理、能源指标管理、能源对标管理、能源质量管理、能耗报表管理、能源调度管理、能源报警管理、能源绩效考核、能源折耗标煤、能源统计分析等功能。

> 设备管理功能

系统支持对企业能耗设备进行统一分类,系统管理,以唯一标识体系为纽带,建立完善的设备管理整体框架,实现能耗设备台账管理、检修管理、缺陷管理、变更管理等。通过实时掌握能耗设备的状态,辅助管理人员及时淘汰落后设备、隐患设备,避免产生重大事故。

> GIS功能

系统支持将地理位置信息与实时数据进行融合,提供基于地理维度的实时信息展示。可以通过GIS展示能源介质管网布局、关键节点的位置、重点耗能设备的区域,基于地理位置实时数据信息的报警预警提示等。

> 生产调度管理

  • 系统支持对生产工艺过程、生产运行状态、设备状态等进行实时监测,可快速、准确地为调度人员提供分析支持,同时为生产管理人员进行科学管理提供决策依据,保证了生产的安全和稳定。
  • 生产调度管理功能包括烧结厂生产调度、炼钢厂生产调度、轧钢厂生产调度、石灰窑生产调度等功能。

> 检化验

  • 系统支持对检化验中心、力学实验室、轧材成品检验室等各实验室的产品性能数据、工艺控制样数据和检验质量精度数据的上传,实现标准样品库管理、文件共享和逐级审批,实现无纸办公,并加强信息交流。
  • 检化验的系统功能包括力学实验室、外购原料检化验、样品跟踪、申请单管理、检验过程管理、检验标准管理、检化验数据管理、报表导出功能等功能。

> 计量统计

  • 系统支持对企业实行全面计量,各种能源、含能工质在其分配、加工、转换、储运和消耗的全过程中,按生产过程需求实行分别计量。实现企业生产运营的精细化管理,进而提高服务质量,降低成本,增加收入,使企业在竞争中处于不败之地。
  • 计量统计功能包括采购物资计量、销售物资计量、内倒物资计量、皮带秤计量、汽车衡防作弊、汽车智能称重等功能。

> 视频及无人机应急系统

  • 系统支持对各大生产车间进行实时视频监视,可实现无延时连续监控、录像和传输,视频图像信息通过网络路径传输至系统平台,并能在统一的监控平台下显示。
  • 系统支持异常点视频信息回放,便于相关人员高效的了解问题位置的实际画面。
  • 系统支持无人机应急系统部署,在应急突发事件中,派遣无人机快速赶到事故所在空域,第一视角观察现场情况,并实时回传影像信息,监控事故处置进展,为抢险救灾决策提供准确信息。

> 综合可视化

  • 系统支持以数字孪生模型为载体,以多维统计图表为展现形式,动态可视化展示与车间生产过程相关的设备状态、生产过程、质量状况等实时生产信息;建立全流程管控智能决策系统,为企业提供生产动态管理驾驶舱、实时决策调度、能源管理等生产应用来持续不断地改善生产过程,以达到改善生产管理的目的,从而构建一个强大的Web企业生产调度指挥与在线运营管理系统。
  • 综合可视化功能包括流程可视化、三维可视化、移动可视化、综合驾驶舱等功能。

技术提取

技术特性

  • 信息化系统功能采用B/S架构设计,支持Web浏览器不需要安装任何客户端软件;
  • 能够为企业定制能源管理计划,支持按级添加日、周、月、季、年用能计划;
  • 提供多样化能耗分析图表,同比环比能耗分析;
  • 能够为生产管理人员进行科学管理提供决策依据,保证了生产的安全和稳定;
  • 拥有完善全面的计量管理功能,实现对能工质的全面计量;
  • 平台兼容多种关系数据库,支持市面上主流的关系数据库如SQLServer、Oracle等;
  • 拥有丰富的图表分析模块包括报表、报警、趋势、柱状图、饼图等;
  • 采用开放式接口设计,支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的访问;
  • 拥有可靠的工业通讯设计,工业协议多达3000种驱动协议;
  • 具备强大的编译及运算引擎,应用程序、数据改变、条件、自定义函数等多事件脚本;
  • 采用冗余设计,支持设备冗余、控制网络冗余、服务器冗余等工作方式;
  • 拥有极高的容错能力,程序进程之间采用分离的服务技术,支持数据传输断线重连与恢复机制。

相关产品

本系统采用力控自主研发产品包括:工业监控组态软件ForceControl V7.1、能源管理系统ForceCon-EMS、实时历史数据库pSpace,产品具体详情请查阅对应详情页如下:

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