PI实时数据库在钢铁企业能源管理系统中的应用

张红波

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063500）

0 引言

在当前冶金企业竞争日益激烈、环保要求越来越高的情况下，钢铁企业的能源管理水平在公司的发展战略中显得尤为重要。唐钢中厚板公司为了为了更好的加强公司能源计量的管理工作，实现吨钢能源成本的有效控制和管理，使其更好的为公司的生产服务，决定通过实施中厚板公司能源管理系统将中厚板现有全部能源介质实现信息化管理，引进PI实时数据库系统，完善计量设施，确保计量数据准确可靠，并实现网络化、精细化、可视化管理，以促进能源合理调配和高效利用，实现为企业节能降耗的目的。

1 总体方案

（1）对现有计量仪表进行参数核实和整改，确保计量数据真实、准确，对煤气系统计量中没有温度压力补偿的要增加稳压补偿，对缺失计量设施的进行设计安装。对没有流量积算仪的一次表增加流量积算仪，确保计量数据真实、准确、科学，可靠。不再沿用PLC所出具的数据进行结算和计量。尽量实现计、控分离，互不干扰，以避免影响生产控制系统。

（2）实现中厚板厂际计量仪表高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、氧气、氮气、氩气、压空、水、电等全部能源介质网络化、可视化管理，实现在线分析和监控，以利于合理进行能源调度，最大限度的合理高效利用能源。

（3）引入PI实时数据库系统，将全部能源计量数据接入PI服务器。通过PI系统实现全部能源介质实时在线集中监控和管理，实现能源数据实时采集、实时监控、能源平衡、能源调度以及能源数据统计和分析等功能。

2 PI系统简介

2.1 PI通用数据服务（Universal Data Server）

PI通用数据服务（Universal Data Server）（简称 UDS）是 PI系统的核心。它是实时提取和传送贯穿整个PI系统和整个信息基础的实时数据服务引擎，并为所有数据源提供开放式访问接口。UDS连接业务系统的实时运行操作，并与用户的运行、工程、管理和经营过程中的信息相连。可将UDS实际连接到任何外部数据源，包括：实时运行的自动化系统（如分散式控制系统（DCS）、数据采集与监控系统（SCADA）、电厂监控信息系统（SIS）、电力市场系统（PMS）、广域相角监测系统（WAPMS）、配变监测及网损分析系统（DTM&LAS）等）,以及实验检测与分析系统或其他信息系统等。通过UDS，所需数据即刻可用于运行监视，更深层次的应用分析，以及辅助决策的业务信息报告等。

2.2 PI应用服务

PI应用服务增强了PI系统的整个应用功能。该应用服务是基于PI数据储存（DataStorage）和通用数据服务（UDS）之上的另一层应用。该应用服务保证了用户获得其桌面计算机应用所需的信息，而不用在客户端进行复杂运算。该类应用服务包括：

PI性能公式（PI Performance Equations）（简称 PI PE）

PI蒸汽表（PI Steam Tables）

PI总加器（PI Totalizers）

PI性能公式（PI Performance Equations）

PI性能公式用于按时间或事件计划来建立实时计算，它广泛用于验证原始数据，推导其它标签点值函数的值，执行逻辑操作，以及集合计算等。该计算可包括单元性能、单元状态、数据汇总、数据转换，以及归档数值的求和运算等。

PI蒸汽表（PI Steam Tables）

PI蒸气表是PI性能公式的应用延伸，并在ASME蒸气表基础上，为推导水与蒸气的热力和传输特性而提供的一套完整函数。

PI总加器（PITOtalizer)

2.3 PI图形界面

PI图形显示界面 （PI ProcessBook）是PI系统的主要图形用户接口，它组织并整合所有信息，为迅速和有效地正确决策服务。PI图形显示界面将用户人员转换为“知识型员工”，并提供能够对每天的业务做出正确的决定而所需的有价值数据。

对于显示储存在PI数据储存（PI DataStorage）库和其它分离数据源的运行信息，PI图形显示界面是一个易于使用的桌面工具。采用PI图形显示界面，用户可创建与显示实时和历史过程数据，包括客户化的设备图表和趋势图，以便由整个工作力来完成快速评价。

3 系统功能

唐钢中厚板公司能源管理系统是实现能源数据可视化、集中统一化管理的基础数据支撑系统。是实现优化资源配置、合理利用能源、改善环境，实现从单一的装备节能向系统优化节能的战略转变的重要措施，也是创建节约型企业、实施清洁生产的必然要求。通过信息化和自动化的手段，将计量数据采集、汇总、分析、处理、展示、报告，通过数据的深度挖掘，进而辅助管理决策、过程分析，管理循环和持续改进，优化工艺流程。实现对中厚板的全部能源介质全过程的集中监控和管理。促进了能源调度的科学、合理、及时，促进了能源的回收和高效利用，从而最终达到节能增效、降本增效的目的。本系统通过实时采集各能源介质数据，包括水、电、煤气、氧、氮、氩、压空、蒸汽等计量数据，在此基础上完成能源数据实时监视、能源设备状态监视、故障报警分析、能源平衡、能源分析等，形成各种报表，为能源调度管理提供决策帮助。系统具有能源数据监视、能源数据统计分析和预测以及能源平衡等功能。保证数据真实、准确、稳定，为合理调度能源，促进能源科学、合理利用提供坚实的数据支撑。

以管网组态图、曲线、表格等方式实时监视煤气数据。并可进行数据回放。具体如下：

转炉煤气计量系统监控画面

高炉煤气计量系统监控画面

焦炉煤气计量系统监控画面

氧气计量系统监控画面

氮气计量系统监控画面

氩气计量系统监控画面

压缩空气计量系统监控画面

蒸汽计量系统监控画面

水计量系统监控画面

电计量系统监控画面分别可以显示产供能源情况，以及数据的动态平衡情况。可通过点击监控画面相应测点数据，显示趋势，在趋势上可以设定时间段显示该段时间的趋势，也可显示指定日、月、年的趋势以及不同日期的对比趋势。如果需要客户提出其他需求进行完善。

4 结论

唐钢中厚板公司通过引入PI实时数据库搭建的能源网管理系统，上线运行效果良好，运行稳定，满足了中厚板公司能源管控的需求，提高了中厚板公司对能源的管控水平，提高了中厚板公司的能源利用效率，给中厚板公司创造了巨大的经济效益，推广价值相当广阔。

［1］杨源源.实时数据库PI在企业MES系统中的应用的事务处理[M].软件学报，2010:68-74.

［2］刘云生.实时数据库的数据处理[M].中国计算机世界报，2002:40.

［3］[美]潘德 UML 宝典[M].电子工业出版社，2011:49.