基于RealInfo的水泥企业能效管理系统的设计

林 希，汪 华

（合肥水泥研究设计院，安徽 合肥 230051）

目前国内水泥行业正面临一个产能严重过剩的现实，水泥企业之间的竞争压力越来越大，所以水泥生产成本控制就变得越来越重要。而煤耗和电耗又是水泥生产成本最重要的两个部分，占到水泥生产成本的90%以上，所以如果能够通过一定的手段和途径降低煤耗和电耗，有效降低水泥生产成本，将能大大提高水泥企业的竞争力。

1 水泥企业能效管理的现状

通过对目前国内部分水泥企业生产管理状况的调查走访发现，应用能效管理系统来全面管理整个水泥生产线的耗能现状、能源利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗等参数的水泥生产企业还非常少，绝大多数水泥企业还停留在通过DCS系统报表分析的阶段，不仅效率低，而且很难做到全面了解整个水泥生产线的耗能现状。

最近几年，国内出现了一些能效管理的软件产品，而其应用方向主要是民用的建筑，如医院或者写字楼等。其中，也有一些公司尝试将民用的这些能效管理的软件产品推广到水泥生产线的能效管理项目中，但应用效果并不理想，出现了“水土不服”的状况。究其原因就在于水泥生产线是一个连续性很强的过程控制系统，且设备能耗状况和能耗分布有其专业特殊性。虽然国外公司，如ABB，施耐德等，也针对水泥企业开发出了能效管理系统，但目前尚处于推广阶段，且价格十分昂贵，很少为国内水泥生产企业所接受，所以开发出一套针对水泥企业生产特点的国产化能效管理系统，帮助国内水泥企业实现用煤和用电的精细化管理就显得非常迫切和必要。

2 基于RealInfo的水泥企业能效管理系统介绍

RealInfo是国产监控组态软件的优秀代表，自带实时数据库，具备与关系数据库的通用接口，可以融入改造过的C语言代码，二次开发能力较为强大，在此基础上进行水泥生产线的能效管理系统的开发可以减少大量的基础代码的编写工作，是理想的能效管理系统开发平台，下面将从硬件系统设计和软件系统设计两个方面进行详细阐述。

图1 系统拓扑结构图

2.1 硬件系统设计

（1）系统拓扑结构见图1。各结构层详细描述如下：

①基础数据站：系统内最底层的数据来源，主要是各个控制室的电能计量仪表（如窑头窑尾控制室等）和水泥生产线现有的DCS系统、PLC系统以及一些必要的但是无自动采集源，需要人工行为录入的数据终端构成。

②隔离集中站：数据采集终端安置点，如串口服务器等，此种设计能够极大地减轻服务器数据采集的工作量，体现出分布式结构的突出优点，使得维护和管理简化。

③数据中心站：管理着从隔离集中站采集过来的底层设备数据及人工录入的数据，并对数据进行汇总、分析、存储等一系列功能。

④外界交流站：提供对外系统的标准接口，如OPC通讯等，此设计便于与其它独立系统相互交换数据。

⑤系统逻辑站：主要是代码编写和功能模块设计，还包括平台结构规划等一系列逻辑性组织的主要工作。

⑥人机界面站：又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，通常使用IE浏览器进行访问，也可在服务器端直接访问，用户可以在此处登陆能源管理系统并使用。

（2）硬件系统组成见图2。

图2 硬件系统架构图

本系统采用分布式计算机控制系统结构，整个系统从功能和网络结构上可分为数据采集层（现场监控设备）、数据传输层（通讯设备及网络）和数据管理层（能源管理系统软件）三部分组成。

①数据采集层。

数据采集包括能源数据采集、生产数据采集和工艺参数数据采集三个部分。

能源数据采集由分布于各个控制室的电能计量仪表进行数据采集。主要电能数据包括：I-电流、U-电压、P-有功功率、Q-无功功率、PF-功率因数、E-电度量等。电能计量仪表应遵循DL/T645通讯规约协议。

在窑头，窑尾，水泥磨等控制室中设置串口服务器，串口服务器提供串口转网络功能，能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，极大的扩展串口设备的通信距离。

绝大多数水泥生产线的大部分生产参数数据和工艺参数数据，如原煤用量、熟料产量，温度，压力等参数已采集或录入到DCS系统中。信息平台通过OPC方式采集DCS的有效信息到本平台，对原DCS系统的结构和数据没有任何影响。

②数据传输层。

数据传输层主要由光纤，光电转换器，工业以太网交换机等网络设备组成，通过TCP/IP网络将全厂各控制室的串口服务器连在一起，是连接数据采集层和数据管理层的纽带环节，承担着本地数据缓存和向上与数据管理层交换数据的功能。

③数据管理层。

图3 能耗指针

数据管理层是能效管理系统的最高层，数据管理层的全部设备放置在水泥生产中控室或工程师站内，主要由1台配置了RealInfo的服务器和打印机等构成。该层完成接受现场监测层和DCS系统上传的实时数据，并对这些数据进行分析、转换和存储，并以数字、曲线、报表等形式显示在屏幕上。

图4 能耗趋势图

2.2 软件系统设计

针对水泥企业的生产特点和能效管理目标，软件系统主要实现三大功能。

（1）能耗数据的实时监视及对比。对于水泥企业来说，电耗和煤耗是其生产的两项核心指标，电耗又可细分为生料电耗，煤磨电耗，熟料电耗和水泥电耗，RealInfo的指针工具可将分析计算出的电耗和煤耗指标以指针的形式展示出来，随时查阅，督促生产见图3。

（2）能耗趋势分析和报表。能耗报表可分为班报、日报、月报、季报和年报等几种，是水泥企业能效分析的重要基础，通过数据对比，可以分析对比不同时期，同类设备的能耗趋势状况和不同类设备之间的能耗影响状况，为发现漏点和节能改造提供数据参考见图4。

（3）分析能耗特性。以表格、饼图、棒图和曲线等方式，进行一系列的负荷对比分析，总结经验，使设备以经济合理的方式运行，实现系统的节能降耗见图5。

图5 能耗特性分析图

3 结 语

目前国内水泥企业之间的竞争日趋激烈，几个大的水泥集团已经逐渐形成，集团内的每个水泥企业大多也都有多条水泥生产线。借助水泥企业能效管理系统的使用，在单个水泥生产企业能效管理系统的基础上构建集团总的生产能效管理平台，通过实时数据库与关系数据库的综合使用，全面采集和存储水泥生产线的各种生产参数、能耗参数，不仅能够对水泥生产线的各项能耗指标进行全面的分析和监视，帮助管理者制定水泥企业节能指标，控制能耗成本等管理策略提供依据和手段，而且能够大幅提升生产效率，改善工作体验，也将为水泥生产线打造成智能化水泥工厂提供了坚实的基础。