專利名稱：熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋼廠熱軋系統(tǒng)的實(shí)時(shí)電能消耗采集和分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼廠熱軋工程消耗了大量的電能，過(guò)去對(duì)于熱軋過(guò)程耗電量的評(píng)測(cè)只能采取估算方式，憑經(jīng)驗(yàn)及粗略的計(jì)算得出相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)值。而統(tǒng)計(jì)數(shù)值跟實(shí)際值相差多少，誰(shuí)也估不準(zhǔn)，也就很難為鋼廠進(jìn)行系統(tǒng)性的能耗分析提供詳盡、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策數(shù)據(jù)。熱軋廠變電站裝有變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，每路出線都裝有保護(hù)測(cè)控裝置，個(gè)別出線安裝有電度表。大部分出線的電度由保護(hù)測(cè)控裝置采集，少數(shù)出線的電度由電度表采 集。以前電度抄表主要采取人工抄表的方式，運(yùn)行人員定時(shí)到各個(gè)變電站抄表，不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力，而且由于保護(hù)測(cè)控裝置較多，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)線路少抄或錯(cuò)抄的情況。另外，由于沒(méi)有鋼種信息以及鋼坯的重量等物料特征信息，工作人員只能拿到離線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，很多地方都要靠工作人員的估算來(lái)完成。不但浪費(fèi)了大量的時(shí)間，計(jì)算出的電耗誤差也較大，計(jì)算數(shù)據(jù)難以指導(dǎo)下一步的能耗分析及節(jié)能降耗措施的實(shí)施。由于現(xiàn)有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與軋線控制系統(tǒng)都是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)可靠性和安全性要求很高。例如，某一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)控制整個(gè)35KV變電站和6個(gè)IOKV變電站的所有斷路器，稍有不慎會(huì)造成整個(gè)熱軋廠停電，而軋線控制系統(tǒng)控制著整個(gè)熱軋生產(chǎn)線各種機(jī)械的運(yùn)作，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或干擾會(huì)造成鋼板的報(bào)廢或機(jī)械的損壞。而且,上述兩個(gè)系統(tǒng)一個(gè)是屬于電力控制系統(tǒng),一個(gè)是屬于機(jī)械控制系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)在物理距離上也相距很遠(yuǎn)，因此目前尚未看到將兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)整合的相關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)相結(jié)合，在不影響現(xiàn)有變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)了鋼廠鋼板軋制生產(chǎn)的實(shí)時(shí)電能采集和電能分析，避免了電能采集系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)備間隔層的重復(fù)布線，解決了投資并簡(jiǎn)化了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，包括變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供變電所各路出線的電耗采集數(shù)據(jù)，其生產(chǎn)線控制系統(tǒng)控制著整個(gè)熱軋生產(chǎn)線各種機(jī)械的運(yùn)作，至少包括一臺(tái)生產(chǎn)信息服務(wù)器，其特征是設(shè)置一至少包括數(shù)據(jù)服務(wù)器A、數(shù)據(jù)服務(wù)器B、報(bào)表服務(wù)器、交換機(jī)以及其他外圍計(jì)算機(jī)設(shè)備的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)；將所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分別建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換。其中，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的報(bào)表數(shù)據(jù)服務(wù)器接入生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，獲得板坯信息及軋線位置等信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行各路出線實(shí)時(shí)電量的采集，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及計(jì)算并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)對(duì)熱軋生產(chǎn)過(guò)程中鋼種類別和生產(chǎn)工序的耗電量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對(duì)軋鋼能耗進(jìn)行精確的記錄，支持歷史電度數(shù)據(jù)的查詢和瀏覽，并以報(bào)表的方式進(jìn)行打印輸出，為熱軋廠節(jié)能降耗提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。 其中，所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器A和數(shù)據(jù)服務(wù)器B同時(shí)工作，互為熱備用，組成軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)采用兩臺(tái)工業(yè)級(jí)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為骨干網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)、主備通道配置。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層及網(wǎng)絡(luò)層的連接和變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置組成通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)DNP協(xié)議完成和保護(hù)測(cè)控裝置的數(shù)據(jù)交換。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)作為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)的共享內(nèi)存實(shí)時(shí)從變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器獲得各保護(hù)測(cè)控裝置的遙測(cè)及電度數(shù)據(jù)；通過(guò)觸發(fā)采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，針對(duì)各相關(guān)回路CT、PT變比和CT計(jì)量精度的不同，引入了補(bǔ)償系數(shù)，記錄各回路的瞬時(shí)電度量，并將該數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)以專用報(bào)文的形式發(fā)送給熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)在接收到生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的觸發(fā)報(bào)文后，向變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置發(fā)出電度量觸發(fā)采集信號(hào)，變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置在接到觸發(fā)信號(hào)后將電度數(shù)值發(fā)送給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)將處理后的電度數(shù)據(jù)存入電度歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)一步的，所述的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)根據(jù)同一卷帶鋼在軋制過(guò)程中在軋線上經(jīng)過(guò)每一個(gè)工位時(shí)產(chǎn)生的工位位置信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)將該工位的位置信號(hào)以電文形式發(fā)送到熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)以此為觸發(fā)信號(hào)采集變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置中所記錄得電度量，并將采集數(shù)據(jù)存入電度歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)包括主控程序及能量采集分析程序。其主控程序用于完成和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)縫鏈接，實(shí)現(xiàn)電度的實(shí)時(shí)采集；在熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)啟動(dòng)后，主控程序轉(zhuǎn)為后臺(tái)運(yùn)行，在后臺(tái)完成實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)及電度數(shù)據(jù)的更新以及和采集分析程序的數(shù)據(jù)交換。其能耗采集及分析程序分為實(shí)時(shí)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。其中的實(shí)時(shí)采集模塊用于實(shí)現(xiàn)和主控程序的數(shù)據(jù)交換、生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及人機(jī)交互，在實(shí)時(shí)采集模塊中完成手動(dòng)、自動(dòng)及定時(shí)觸發(fā)參數(shù)的設(shè)置，并根據(jù)用戶設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)線路的數(shù)據(jù)觸發(fā)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。其中的數(shù)據(jù)分析模塊用于完成對(duì)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類查詢及自動(dòng)分析功能，其支持按時(shí)間查詢、按鋼種查詢、按線路號(hào)查詢等查詢方式，并可將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為EXCELL文件供用戶進(jìn)行進(jìn)一步分析或打印。其所述的觸發(fā)信號(hào)包括手動(dòng)、定時(shí)或自動(dòng)三種發(fā)生方式，來(lái)觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，且這 三種方式互不影響，可以并行觸發(fā)處理。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I.可以在任意時(shí)間對(duì)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)發(fā)出的觸發(fā)電文進(jìn)行分類，實(shí)時(shí)完成電耗數(shù)據(jù)的分類采集和處理。2.可以手動(dòng)、定時(shí)或自動(dòng)來(lái)觸發(fā)采集系統(tǒng)，而且這三種方式互不影響，可以并行觸發(fā)處理。3.采集和處理的數(shù)據(jù)可以定制，能以報(bào)表的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析。4.可以在不同計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。5.建立的電量管理系統(tǒng)清楚地指出在不同的電量消耗中的損失、浪費(fèi)以及異常，可以具體到記錄一塊板坯在軋制過(guò)程中的總電耗及在各工序上消耗的電耗，為有效的電量/電能管理鋪平了道路。6.可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一條或多條線路的功率實(shí)時(shí)變化，并繪制功率曲線圖。通過(guò)功率曲線的變化可初步判定板坯軋制過(guò)程是否正常。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電度量采集原理框圖；圖3是實(shí)時(shí)采集模塊的主程序流程圖；圖4為分析系統(tǒng)主程序流程 圖5為板坯電耗查詢界面的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。圖I中，本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為ESCS系統(tǒng)，EnergySupervising and collecting System)包括變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱SCADA系統(tǒng)，Supervisory ControlAnd DataAcquisition)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)(亦稱為軋線控制系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)2系統(tǒng))。其變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能)提供變電所各路出線(實(shí)際上是各臺(tái)參與軋鋼工藝過(guò)程的設(shè)備)的電耗采集數(shù)據(jù)。其生產(chǎn)線控制系統(tǒng)控制著整個(gè)熱軋生產(chǎn)線各種機(jī)械的運(yùn)作，至少包括一臺(tái)生產(chǎn)信息服務(wù)器。本技術(shù)方案的發(fā)明點(diǎn)在于設(shè)置一至少包括數(shù)據(jù)服務(wù)器A、數(shù)據(jù)服務(wù)器B、報(bào)表服務(wù)器、交換機(jī)以其他外圍計(jì)算機(jī)設(shè)備的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)；將所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分別建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換。其中，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的報(bào)表數(shù)據(jù)服務(wù)器接入生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換， 獲得板坯信息及軋線位置等信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行各路出線實(shí)時(shí)電量的采集，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及計(jì)算并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)對(duì)熱軋生產(chǎn)過(guò)程中鋼種類別和生產(chǎn)工序的耗電量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對(duì)軋鋼能耗進(jìn)行精確的記錄，支持歷史電度數(shù)據(jù)的查詢和瀏覽，并以報(bào)表的方式進(jìn)行打印輸出，為熱軋廠節(jié)能降耗提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。其中，所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器A和數(shù)據(jù)服務(wù)器B同時(shí)工作，互為熱備用，組成軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)采用兩臺(tái)工業(yè)級(jí)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為骨干網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)、主備通道配置。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層及網(wǎng)絡(luò)層的連接和變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置組成通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)DNP協(xié)議完成和保護(hù)測(cè)控裝置的數(shù)據(jù)交換。由圖可知，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由監(jiān)控層當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和間隔層保護(hù)、測(cè)量和控制裝置組成。監(jiān)控層當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余配置、互為熱備用；采用現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，數(shù)據(jù)通過(guò)光纖傳輸，采用以太網(wǎng)的方式和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)直接通信。L2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由一臺(tái)專用服務(wù)器，通過(guò)以太網(wǎng)和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。在本系統(tǒng)中，電能的采集無(wú)需電度表，可通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的保護(hù)測(cè)控裝置來(lái)進(jìn)行。現(xiàn)場(chǎng)間隔層測(cè)控和保護(hù)裝置可采用帶有通信端口的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，通過(guò)10M/100M雙以太網(wǎng)，運(yùn)用DNP3. 0規(guī)約實(shí)現(xiàn)與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)直接通信。本系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單的將變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與軋線控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件層面上簡(jiǎn)
單的結(jié)合。傳統(tǒng)意義上的電能采集系統(tǒng)是將各個(gè)變電站出線的電度表數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)采集(例如一個(gè)小時(shí))并匯總及存儲(chǔ)，而本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)是個(gè)電能采集系統(tǒng)，卻沒(méi)有直接連接電度表及測(cè)控裝置，通過(guò)建立局域網(wǎng)接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器，通過(guò)數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)獲得從SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集及分析)采集的電流、功率、電度等數(shù)據(jù)。
通過(guò)將軋線控制系統(tǒng)客戶端接入熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)局域網(wǎng)將熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)與軋線控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)規(guī)約控制等方式達(dá)到既能獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)又不發(fā)送控制數(shù)據(jù)，保證了軋線控制系統(tǒng)不受熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的影響。熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)包括觸發(fā)、采集、存儲(chǔ)、查詢、打印共五個(gè)部分。觸發(fā)包括手動(dòng)觸發(fā)，定時(shí)觸發(fā)及信號(hào)觸發(fā)(遠(yuǎn)方觸發(fā))三種觸發(fā)方式。電度采集是指系統(tǒng)接收到觸發(fā)信號(hào)后從SCADA系統(tǒng)采集相應(yīng)變電站內(nèi)確定線路的電度信息并記錄電度數(shù)據(jù)及時(shí)間。存儲(chǔ)包括當(dāng)前電度的存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。查詢和打印是在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上支持各種查詢和相應(yīng)報(bào)表的打印。本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)A.支持雙服務(wù)器熱冗余，實(shí)時(shí)通訊功能獨(dú)立，某一個(gè)信道的通訊質(zhì)量不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

B.采用的核心數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理機(jī)制，數(shù)據(jù)同步網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和雙機(jī)熱備份。使系統(tǒng)從采集、處理到存儲(chǔ)全過(guò)程中保持全系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性；C.采用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、軟總線技術(shù)、歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)在不同平臺(tái)、不同節(jié)點(diǎn)中充分共享。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跨平臺(tái)共享，為系統(tǒng)所有模塊提供統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，保證了不同平臺(tái)不同節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、一致性及開(kāi)放性；D.系統(tǒng)采用組態(tài)模式，功能模塊化，不會(huì)因?yàn)槟骋还δ芏绊懥苏麄€(gè)系統(tǒng)，增強(qiáng)了軟件的穩(wěn)定性；E.優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，避免網(wǎng)絡(luò)通道堵塞采用組播的方式來(lái)傳遞廣播報(bào)文，所有UDP報(bào)文，只能在后臺(tái)系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳播，保護(hù)、中央控制單元等設(shè)備不能收到報(bào)文，減少了通道報(bào)文流量，防止了網(wǎng)絡(luò)阻塞，保證了各個(gè)通道的正常運(yùn)行。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分為數(shù)據(jù)報(bào)文報(bào)，控制報(bào)文報(bào)以及數(shù)據(jù)流報(bào)文，運(yùn)行在不同的端口，保證了數(shù)據(jù)互不干擾，數(shù)據(jù)報(bào)采用變化數(shù)據(jù)傳輸方式，減少了網(wǎng)絡(luò)流量。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)具有重發(fā)機(jī)制，保證報(bào)文傳輸?shù)目煽啃?；F.為提高系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)能力，采用ADO方式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接，極大的提高了數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)性能，不需要進(jìn)行繁瑣的配置，方便了用戶的維護(hù)。對(duì)系統(tǒng)存盤(pán)方式進(jìn)行了優(yōu)化，在打開(kāi)報(bào)表時(shí)進(jìn)行判斷來(lái)讀取數(shù)據(jù)，提高報(bào)表的響應(yīng)速度；G.開(kāi)發(fā)系統(tǒng)維護(hù)工具，不但可以對(duì)通道報(bào)文進(jìn)行查看和保存，而且對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的各類報(bào)文都可以進(jìn)行監(jiān)視和對(duì)數(shù)據(jù)的保存。能對(duì)系統(tǒng)中的通道和腳本的調(diào)試信息進(jìn)行輸出顯示，方便對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)。由圖可知，本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)局域網(wǎng)主要由具有雙冗余的數(shù)據(jù)服務(wù)器A、數(shù)據(jù)服務(wù)器B、報(bào)表服務(wù)器以及交換機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備組成，A網(wǎng)和B網(wǎng)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器和光纜，與現(xiàn)有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件上的連接和數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，報(bào)表數(shù)據(jù)服務(wù)器接入生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)控制變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的SCADA服務(wù)器進(jìn)行功率及電能數(shù)據(jù)的采集，從而避免了電能采集系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)備間隔層的重復(fù)布線，解決了投資并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。
本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器同時(shí)工作，互為熱備用，組成軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)。整個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)，采用兩臺(tái)工業(yè)級(jí)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為骨干網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)、主備通道配置；保證了從設(shè)備層發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)不會(huì)阻塞，保證了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和可用性。由于各個(gè)變電站僅有個(gè)別出線有電度表，因此本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的電能采集通過(guò)保護(hù)測(cè)控裝置來(lái)進(jìn)行。在變電所的現(xiàn)場(chǎng)，采用美國(guó)SEL公司的SEL351保護(hù)測(cè)控裝置，該裝置不僅具有傳統(tǒng)保護(hù)裝置的各種保護(hù)功能，還有測(cè)量及電度計(jì)量功能。因此本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器和現(xiàn)場(chǎng)間隔層的SEL351保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，獲得所需的功率及電能數(shù)據(jù)。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)(生產(chǎn)信息服務(wù)器)由一臺(tái)單獨(dú)的服務(wù)器構(gòu)成，將熱軋生產(chǎn)線的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)形式，發(fā)送給熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)報(bào)表服務(wù)器。圖2中，本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)作為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)的共享內(nèi)存實(shí)時(shí)從變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器獲得各保護(hù)測(cè)控裝置的遙測(cè)及電度數(shù)據(jù)。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)以專用報(bào)文的形式發(fā)送給熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)。進(jìn)一步的，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)根據(jù)同一卷帶鋼在軋制過(guò)程中在軋線上經(jīng)過(guò)每一個(gè)工位時(shí)產(chǎn)生的工位位置信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)將該工位的位置信號(hào)以電文形式發(fā)送到熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)。本熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)以此為觸發(fā)信號(hào)采集變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置中所記錄得電度量，并將采集數(shù)據(jù)存入電度歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)在接收到生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的觸發(fā)報(bào)文后，向變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置發(fā)出電度量觸發(fā)采集信號(hào)，變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置在接到觸發(fā)信號(hào)后將電度數(shù)值發(fā)送給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)一步的，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)接收到觸發(fā)信號(hào)后，采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，針對(duì)各相關(guān)回路CT、PT變比和CT計(jì)量精度的不同，引入了補(bǔ)償系數(shù)，記錄各回路的瞬時(shí)電度量，并將該數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)包括主控程序及能量采集分析程序。其主控程序用于完成和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)縫鏈接，實(shí)現(xiàn)電度的實(shí)時(shí)采集；在熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)啟動(dòng)后，主控程序轉(zhuǎn)為后臺(tái)運(yùn)行，在后臺(tái)完成實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)及電度數(shù)據(jù)的更新以及和采集分析程序的數(shù)據(jù)交換。其能耗采集及分析程序分為實(shí)時(shí)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。其中的實(shí)時(shí)采集模塊用于實(shí)現(xiàn)和主控程序的數(shù)據(jù)交換、生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及人機(jī)交互，在實(shí)時(shí)采集模塊中完成手動(dòng)、自動(dòng)及定時(shí)觸發(fā)參數(shù)的設(shè)置，并根據(jù)用戶設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)線路的數(shù)據(jù)觸發(fā)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。其中的數(shù)據(jù)分析模塊用于完成對(duì)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類查詢及自動(dòng)分析功能，其支持按時(shí)間查詢、按鋼種查詢、按線路號(hào)查詢等查詢方式，并可將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為EXCELL文件供用戶進(jìn)行進(jìn)一步分析或打印。其所述的觸發(fā)信號(hào)包括手動(dòng)、定時(shí)或自動(dòng)三種發(fā)生方式，來(lái)觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，且這三種方式互不影響，可以并行觸發(fā)處理。本系統(tǒng)與L2系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)通信方式，網(wǎng)絡(luò)層采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用層采用自定義的通信報(bào)文體。本ESCS系統(tǒng)由L2系統(tǒng)提供觸發(fā)采集信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)可分為熱軋生產(chǎn)過(guò)程中的鋼種分類信號(hào)和帶鋼在各工位的位置信號(hào)。 L2系統(tǒng)發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)以專用報(bào)文的形式發(fā)送給ESCS系統(tǒng)，ESCS作為客戶端，L2系統(tǒng)作為服務(wù)器端。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，ESCS系統(tǒng)只接受L2系統(tǒng)發(fā)送的心跳報(bào)文(報(bào)文包含鋼卷號(hào)、鋼種、鋼卷重量、日期時(shí)間、帶鋼在軋制工位的位置信號(hào)等)，通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗(yàn)來(lái)保證接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本技術(shù)方案中的應(yīng)用層報(bào)文格式如下
_報(bào)文頭報(bào)文體結(jié)束字符
40bytes__應(yīng)用層數(shù)據(jù)，最大 2QQ0bytes__lbyte，固定 HEX ‘03，_其中報(bào)文頭內(nèi)容如下
內(nèi)容格式；I 長(zhǎng)度 Ii兌明
報(bào)文長(zhǎng)度CCCC4bytes ASCII碼格式
例如‘0672’從報(bào)文頭開(kāi)始到結(jié)束字符
的全部報(bào)文長(zhǎng)度 TCCCCC4bytes 報(bào)文 ID
dateYYYYMMDD 8bytes ASCII 碼格式
timeHHMMSS6bytes ASCII 碼格式
發(fā)送節(jié)點(diǎn)CC2bytes
__固定為‘01’___
接受節(jié)點(diǎn)CC2bytes
__固定為‘02’___
功能碼CC2bytes 是否要求確認(rèn)
____此處不要求，固定為‘00’
空字符12bytes具體報(bào)文體內(nèi)容如下
權(quán)利要求
1.一種熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，包括變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，其變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供變電所各路出線的電耗采集數(shù)據(jù)，其生產(chǎn)線控制系統(tǒng)控制著整個(gè)熱軋生產(chǎn)線各種機(jī)械的運(yùn)作，至少包括一臺(tái)生產(chǎn)信息服務(wù)器，其特征是 設(shè)置一至少包括數(shù)據(jù)服務(wù)器A、數(shù)據(jù)服務(wù)器B、報(bào)表服務(wù)器、交換機(jī)以及其他外圍計(jì)算機(jī)設(shè)備的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)； 將所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分別建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換； 其中，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，所述熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)的報(bào)表數(shù)據(jù)服務(wù)器接入生產(chǎn)線控制系統(tǒng)； 所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)與生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，獲得板坯信息及軋線位置等信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行各路出線實(shí)時(shí)電量的采集，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及計(jì)算并存入數(shù)據(jù)庫(kù)； 所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)對(duì)熱軋生產(chǎn)過(guò)程中鋼種類別和生產(chǎn)工序的耗電量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對(duì)軋鋼能耗進(jìn)行精確的記錄，支持歷史電度數(shù)據(jù)的查詢和瀏覽，并以報(bào)表的方式進(jìn)行打印輸出，為熱軋廠節(jié)能降耗提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。
2.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器A和數(shù)據(jù)服務(wù)器B同時(shí)工作，互為熱備用，組成軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)采用兩臺(tái)工業(yè)級(jí)千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為骨干網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)、主備通道配置。
4.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層及網(wǎng)絡(luò)層的連接和變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置組成通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)DNP協(xié)議完成和保護(hù)測(cè)控裝置的數(shù)據(jù)交換。
5.按照權(quán)利要求4所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)作為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)的共享內(nèi)存實(shí)時(shí)從變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)器獲得各保護(hù)測(cè)控裝置的遙測(cè)及電度數(shù)據(jù)；通過(guò)觸發(fā)采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，針對(duì)各相關(guān)回路CT、PT變比和CT計(jì)量精度的不同，引入了補(bǔ)償系數(shù)，記錄各回路的瞬時(shí)電度量，并將該數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
6.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)以專用報(bào)文的形式發(fā)送給熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)。
7.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)在接收到生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的觸發(fā)報(bào)文后，向變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置發(fā)出電度量觸發(fā)采集信號(hào)，變電站設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置在接到觸發(fā)信號(hào)后將電度數(shù)值發(fā)送給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)將處理后的電度數(shù)據(jù)存入電度歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
8.按照權(quán)利要求7所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)根據(jù)同一卷帶鋼在軋制過(guò)程中在軋線上經(jīng)過(guò)每一個(gè)工位時(shí)產(chǎn)生的工位位置信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，生產(chǎn)線控制系統(tǒng)將該工位的位置信號(hào)以電文形式發(fā)送到熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)以此為觸發(fā)信號(hào)采集變電站 設(shè)備層的保護(hù)測(cè)控裝置中所記錄得電度量，并將采集數(shù)據(jù)存入電度歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
9.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)包括主控程序及能量采集分析程序； 其主控程序用于完成和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無(wú)縫鏈接，實(shí)現(xiàn)電度的實(shí)時(shí)采集；在熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)啟動(dòng)后，主控程序轉(zhuǎn)為后臺(tái)運(yùn)行，在后臺(tái)完成實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)及電度數(shù)據(jù)的更新以及和采集分析程序的數(shù)據(jù)交換； 其能耗采集及分析程序分為實(shí)時(shí)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，其中的實(shí)時(shí)采集模塊用于實(shí)現(xiàn)和主控程序的數(shù)據(jù)交換、生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及人機(jī)交互，在實(shí)時(shí)采集模塊中完成手動(dòng)、自動(dòng)及定時(shí)觸發(fā)參數(shù)的設(shè)置，并根據(jù)用戶設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)線路的數(shù)據(jù) 觸發(fā)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)； 其中的數(shù)據(jù)分析模塊用于完成對(duì)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類查詢及自動(dòng)分析功能，其支持按時(shí)間查詢、按鋼種查詢、按線路號(hào)查詢等查詢方式，并可將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為EXCELL文件供用戶進(jìn)行進(jìn)一步分析或打印。
10.按照權(quán)利要求I所述的熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，其特征是所述的觸發(fā)信號(hào)包括手動(dòng)、定時(shí)或自動(dòng)三種發(fā)生方式，來(lái)觸發(fā)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)高壓柜保護(hù)測(cè)控裝置的電流、電壓及瞬時(shí)功率及功率因素變化情況，且這三種方式互不影響，可以并行觸發(fā)處理。
全文摘要
一種熱軋生產(chǎn)線電耗分類采集及分析系統(tǒng)，屬測(cè)量領(lǐng)域。其設(shè)置一包括服務(wù)器、交換機(jī)以及其他外圍計(jì)算機(jī)設(shè)備的局域網(wǎng)；該局域網(wǎng)與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)分別建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換；其通過(guò)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)獲得板坯信息及軋線位置等信號(hào)，通過(guò)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行各路出線實(shí)時(shí)電量的采集、計(jì)算并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，其對(duì)熱軋生產(chǎn)過(guò)程中鋼種類別和生產(chǎn)工序的耗電量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對(duì)軋鋼能耗進(jìn)行精確的記錄，支持?jǐn)?shù)據(jù)的查詢和瀏覽，并以報(bào)表的方式進(jìn)行輸出，為熱軋廠節(jié)能降耗提供詳細(xì)數(shù)據(jù)分析，還可記錄板坯軋制過(guò)程中功率變化情況，并以實(shí)時(shí)功率曲線方式輸出，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)軋制過(guò)程中的異常情況?？蓮V泛用于工業(yè)企業(yè)的能源管理領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B21B38/00GK102847720SQ20111018013
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者張斌, 繆軍, 江浩杰 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司