1.1摘要：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍是對(duì)普帶鋼分公司普帶鋼廠第一步實(shí)施各機(jī)組進(jìn)行能源數(shù)據(jù)采集、能源消耗管理及統(tǒng)計(jì)分析。第一步實(shí)施的機(jī)組包括：罩式退火爐、普帶鋼熱帶退火酸洗機(jī)組、混酸再生站、碳鋼連續(xù)式酸洗機(jī)組、鹽酸再生站,煤氣站等。

普帶鋼能介計(jì)量系統(tǒng)主要采集的介質(zhì)包括：電、石油氣、氮?dú)狻鍤?、氨氣、煤氣、壓縮空氣、工業(yè)水、預(yù)脫鹽水、純水、排放廢水、廢酸等。

1.1關(guān)鍵詞：霍尼韋爾，Experion PKS，冶金行業(yè)應(yīng)用

1.2設(shè)備選型

1.3.1數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

普帶鋼項(xiàng)目機(jī)組多，能源介質(zhì)多，模擬量點(diǎn)最終將超過(guò)600點(diǎn)，而且主要為流量測(cè)量，為保證計(jì)量信號(hào)的可靠性和正確性，以及系統(tǒng)編程、維護(hù)方便，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)（PKS200）。結(jié)合本工程具體情況，該系統(tǒng)除了一般DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，另有兩大優(yōu)點(diǎn)適合我們：

·流量計(jì)算方便準(zhǔn)確

PKS系統(tǒng)組態(tài)軟件的標(biāo)準(zhǔn)算法庫(kù)可非常方便地對(duì)各種氣體、煤氣流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償。

除了標(biāo)準(zhǔn)算法庫(kù)之外，PKS集散控制系統(tǒng)還支持特殊的算法塊庫(kù)，并分別有各自的許可證，如AGA 流量計(jì)算。

AGA 流量計(jì)算算法庫(kù)提供規(guī)格化的氣體流量計(jì)算方法，基于環(huán)境溫度、壓力、和氣體組分等，如：

石油氣孔板測(cè)量

氣體渦輪流量測(cè)量

雙通道超聲波儀表氣體測(cè)量

燃料氣體能量檢測(cè)計(jì)算

當(dāng)系統(tǒng)許可證有效運(yùn)后，運(yùn)行的流量?jī)x表可以用這些特殊的功能塊組態(tài)下裝，方便準(zhǔn)確的進(jìn)行流量測(cè)量。

系統(tǒng)允許在線分析儀或離線分析儀提供氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)到運(yùn)算的算法中，用以校正由于氣體組分變化而帶來(lái)的測(cè)量誤差。

軟件在線修改

由于各個(gè)機(jī)組能介參數(shù)的分布很分散，完整的一套能介計(jì)量系統(tǒng)中設(shè)置了各個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，因而系統(tǒng)應(yīng)用軟件現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和組態(tài)修改調(diào)整也將按各個(gè)機(jī)組、各遠(yuǎn)程站分別進(jìn)行，因此，應(yīng)用系統(tǒng)軟件必須能在線局部修改下載，并保證一套系統(tǒng)中每一個(gè)遠(yuǎn)程站在進(jìn)行調(diào)試和軟件局部改動(dòng)時(shí)，不會(huì)相互影響，特別是不去影響已調(diào)試好的遠(yuǎn)程站，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

PKS不論該系統(tǒng)是在線或離線均能對(duì)該系統(tǒng)的組態(tài)進(jìn)行修改，并可在線下載。系統(tǒng)內(nèi)增加或變換一個(gè)測(cè)點(diǎn)，不必重新編譯整個(gè)系統(tǒng)的程序。在線修改或下裝時(shí)，不影響沒(méi)被改動(dòng)的部分，也不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在軟件修改后在線下載改動(dòng)部分時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行部分的短時(shí)中斷。

另外，該系統(tǒng)在我公司1100、1120計(jì)量站已投入使用。

1.3.2測(cè)量?jī)x表

不同介質(zhì)采用不同測(cè)量?jī)x表

工業(yè)水、生活水、循環(huán)水采用超聲波流量計(jì)

脫鹽水、預(yù)鹽水、含油廢水采用電磁流量計(jì)

各類堿、酸性廢水采用耐腐蝕超聲波流量計(jì)

石油氣、氮?dú)狻鍤?、壓縮空氣采用孔板流量計(jì)

煤氣采用渦輪流量計(jì)

2 能源介質(zhì)計(jì)量系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)概況

普帶鋼廠能介計(jì)量系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)對(duì)普帶鋼廠各機(jī)組的能介分類消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和短期存檔。 

能耗分析子系統(tǒng)通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的通訊，首先接收各機(jī)組的能源消耗數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)和按需求進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和分析，自動(dòng)生成能源報(bào)表；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)制定下一周期能介消耗指標(biāo)，并進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析。

能耗分析子系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與產(chǎn)銷系統(tǒng)L3的數(shù)據(jù)通訊，不僅從L3生產(chǎn)子系統(tǒng)獲取各鋼卷的生產(chǎn)信息，而且向L3能源子系統(tǒng)發(fā)送各機(jī)組的能耗信息、單卷消耗信息，達(dá)到了數(shù)據(jù)共享的作用。

2.2系統(tǒng)構(gòu)架

本系統(tǒng)采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形式，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要采用Control Net總線結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表接口方式為I/O，就近接入主站或現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程 I/O站內(nèi)，由DCS進(jìn)行流量累計(jì)和溫壓補(bǔ)正。變電所的電量以通信方式從電度表中獲取，并通過(guò)通信處理器后與L1通信，將電量信號(hào)傳給L1。L2系統(tǒng)和L1系統(tǒng)采用的是OPC接口方式。L2和L3的接口為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊接口。

2.2.1數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用PKS（DCS）系統(tǒng)，系統(tǒng)由控制單元、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、I/O單元和人機(jī)接口組成，通過(guò)開(kāi)放的冗余通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

由于現(xiàn)場(chǎng)各計(jì)量檢測(cè)點(diǎn)非常分散，遍布廠區(qū)各作業(yè)線，所以系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程I/O站的方式，實(shí)現(xiàn)快速、高精度的信號(hào)采集、集中監(jiān)視管理，對(duì)用戶能耗情況一目了然。

系統(tǒng)共設(shè)置2臺(tái)操作站。其中1臺(tái)操作站兼工程師站。2臺(tái)操作站放置在普帶鋼計(jì)算機(jī)樓能源計(jì)量系統(tǒng)機(jī)房的操作臺(tái)上，另外配1臺(tái)打印機(jī)。

系統(tǒng)設(shè)置1個(gè)主控制站，主控制站的設(shè)備集中安裝在控制機(jī)柜中?？刂茩C(jī)柜布置在普帶鋼計(jì)算機(jī)樓能源計(jì)量系統(tǒng)操作室（機(jī)房）中。

考慮各現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的分布情況，系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)遠(yuǎn)程I/O站。1#站設(shè)在罩式爐區(qū)域； 2#站設(shè)在碳鋼酸洗電氣室；3#站設(shè)在減溫減壓站控制室，4#站設(shè)在熱帶退火酸洗出口電氣室；。將現(xiàn)場(chǎng)位置比較靠近的分散在各處的測(cè)點(diǎn)相對(duì)集中的接入主站或附近的遠(yuǎn)程I/O站。

系統(tǒng)設(shè)備之間通過(guò)開(kāi)放、冗余通訊網(wǎng)絡(luò)連接，遠(yuǎn)距離的傳輸采用光纖。

在22kV變電所中各輸出饋線設(shè)置有電度表，電度表通過(guò)RS485方式與電量數(shù)據(jù)采集裝置通訊，電量數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的電量信息通過(guò)MODBUS總線接口與PKS DCS系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

2.2.2能耗分析子系統(tǒng)

能介計(jì)量站L2系統(tǒng)由一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用服務(wù)器、一臺(tái)管理機(jī)及一臺(tái)打印機(jī)構(gòu)成。上述設(shè)備分別安裝在普帶鋼計(jì)算機(jī)樓二樓L2機(jī)房和操作室內(nèi)。

能介計(jì)量站L2系統(tǒng)的所有設(shè)備都連接在計(jì)量站的交換機(jī)上，數(shù)據(jù)庫(kù)另配一塊網(wǎng)卡接入普帶鋼L2的交換機(jī)上。整個(gè)L2系統(tǒng)的連接采用屏蔽雙絞線。

系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

2.2.3部分采集量參數(shù)