熊武軍

（東風(fēng)汽車公司鑄造二廠，湖北十堰 442050）

PECSTAR2.1系統(tǒng)在提高鑄造企業(yè)信息化管理水平中的應(yīng)用

熊武軍

（東風(fēng)汽車公司鑄造二廠，湖北十堰 442050）

介紹了鑄造二廠工業(yè)電爐及自動(dòng)造型線微機(jī)在線電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)及拓展，并介紹了在提升設(shè)備管理水平方面的應(yīng)用。應(yīng)用表明，該系統(tǒng)為鑄造二廠降低動(dòng)能費(fèi)用支出、提高自動(dòng)線開動(dòng)率發(fā)揮了重要作用，已成為管理者的一項(xiàng)重要管理工具。

電爐；自動(dòng)線；微機(jī)在線監(jiān)控；應(yīng)用

上世紀(jì)八十年代，對(duì)于電能計(jì)量大多采用機(jī)械式電表，到上世紀(jì)九十年代多采用分時(shí)段計(jì)量電表。鑄造二廠主要耗能設(shè)備（工頻爐、中頻爐、退火爐）的計(jì)量方式也是采用上述兩種方式。伴隨著能源價(jià)格不斷上漲，需要我們更加有效的管理使用電爐，提高電爐用電的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步合理組織生產(chǎn)，用好峰谷平電價(jià)政策，降低電爐用電的平均電價(jià)，這就要求采用更加先進(jìn)的計(jì)量方式來統(tǒng)計(jì)分析電爐能耗構(gòu)成情況。隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能源計(jì)量新技術(shù)也是層出不窮，其提供的信息精度和種類都是令人滿意的。與此相比，我廠能源計(jì)量系統(tǒng)已顯得相對(duì)落后。

1 項(xiàng)目簡介

鑄造企業(yè)電能消耗費(fèi)用一般要占到鑄件制造成本的20%以上，而自動(dòng)造型線是鑄造企業(yè)最關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備，自動(dòng)線的運(yùn)行情況直接關(guān)系到鑄件生產(chǎn)任務(wù)能否順利完成。我廠原有的電爐耗電信息及自動(dòng)線生產(chǎn)、停工信息數(shù)據(jù)傳遞依靠人工傳遞，準(zhǔn)確度低、速度慢（耗電信息一月統(tǒng)計(jì)一次），不能滿足工廠節(jié)能降耗、提高自動(dòng)線開動(dòng)率等提高工廠管理水平的需要。2005年2月左右，整個(gè)十堰市乃至湖北省處于“電荒”籠罩之中，電力管理部門經(jīng)常要求我廠限制用電量，但由于沒有電爐監(jiān)控系統(tǒng)，因此無法有效執(zhí)行管理部門的調(diào)度指令，存在被拉閘限電的可能性，這不利于我廠供電網(wǎng)安全運(yùn)行并且可能給我廠造成巨大經(jīng)濟(jì)損失?；谝陨蟽牲c(diǎn)原因，2005年5月引入了深圳中電電力公司的PECSTAR電力監(jiān)控系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)擴(kuò)展，后期又陸續(xù)進(jìn)行了若干拓展以更好的適應(yīng)我廠的管理需求。

2 幾種常見能源計(jì)量方式的優(yōu)劣勢(shì)分析

2.1 機(jī)械式電表

機(jī)械式電表是一種最原始的計(jì)量形式，雖然僅提供電能消耗統(tǒng)計(jì)，功能單一，但因其價(jià)格低廉，所以至今依然在使用。機(jī)械式電表沒有提供峰、谷、平分時(shí)段計(jì)量統(tǒng)計(jì)方式，在目前能源費(fèi)用一再上漲的背景下，在當(dāng)前峰、谷、平電價(jià)政策環(huán)境下，不適用于我廠這樣的耗能大戶。

2.2 分時(shí)段計(jì)量電表

這種電表雖然提供了峰谷平分時(shí)段計(jì)量方式，有的電表也提供了通訊接口，但實(shí)際未組網(wǎng)利用，仍然需要人工定期抄表，因此和機(jī)械式電表一樣也存在以下問題：抄讀數(shù)據(jù)存在誤差，操作難以規(guī)范化，數(shù)據(jù)采集不及時(shí)、耗費(fèi)人工多、成本高、效率低、高層管理人員獲取能耗數(shù)據(jù)困難，因而難以作出各種決策并檢驗(yàn)決策執(zhí)行情況。

2.3 微機(jī)在線監(jiān)控計(jì)量系統(tǒng)

為解決上述兩種計(jì)量方式由于人工抄表存在的問題，近年來出現(xiàn)了電能計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和處理的微機(jī)在線自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

典型的電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和中心處理子系統(tǒng)等三部分組成。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

運(yùn)用目前國內(nèi)外比較先進(jìn)、成熟的微機(jī)自動(dòng)抄表技術(shù)取代人工抄表，并且將自動(dòng)線生產(chǎn)信息納入抄表系統(tǒng)。所有信息在廠局域網(wǎng)共享,使我廠主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況在網(wǎng)上一目了然，運(yùn)行歷史信息也可存儲(chǔ)、查詢。為管理者制定各種節(jié)能措施提供數(shù)據(jù)支持，為管理者監(jiān)督節(jié)能措施執(zhí)行情況和檢驗(yàn)節(jié)能效果提供有力工具。

目前國內(nèi)運(yùn)用的自動(dòng)抄表系統(tǒng)形式多樣，但局限于電能統(tǒng)計(jì)方面，沒有其他功能，而且提供的數(shù)據(jù)較少，不容易添加查詢其他數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，以“花最少的錢，辦最大的事”為根本原則，我們比較國內(nèi)多家微機(jī)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，制定出系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)思想。設(shè)計(jì)過程中我們注意了如下問題。

（1）實(shí)時(shí)畫面刷新速度問題

實(shí)時(shí)畫面要求反映電爐和自動(dòng)線運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)于電爐有運(yùn)行電流、功率、功率因數(shù)；對(duì)于自動(dòng)線有首小時(shí)造型箱數(shù)、當(dāng)前造型箱數(shù)和計(jì)劃造型箱數(shù)；對(duì)于所有24臺(tái)電爐和8條自動(dòng)線的上述信息要求不斷實(shí)時(shí)更新。刷新速度太慢，不能真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，失去了實(shí)時(shí)監(jiān)視的意義，刷新速度太快，對(duì)于硬件要求太高，投資費(fèi)用過高。因此我們確定了刷新速度為數(shù)據(jù)時(shí)間間隔在5s以內(nèi)，這樣可以較真實(shí)的動(dòng)態(tài)反映設(shè)備運(yùn)行狀況，而投資費(fèi)用也是可以接受的。

（2）對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的查詢方式主要有曲線查詢和報(bào)表查詢

①曲線數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的密度問題。數(shù)據(jù)采集點(diǎn)太稀，不能有效反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況；數(shù)據(jù)采集點(diǎn)太密，對(duì)系統(tǒng)硬件要求太高，不易實(shí)現(xiàn)。因此確定數(shù)據(jù)采集點(diǎn)時(shí)間間隔最短為5min。②報(bào)表種類問題。要求提供所有電爐耗電量的日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表，并在上述表格中提供耗電量峰、谷、平構(gòu)成情況和平均電價(jià)；要求提供自動(dòng)線停工信息報(bào)表；上述報(bào)表必須可以輸出到MICROSOFT EXCEL軟件中查看，以便于各類管理人員制作圖表分析電爐耗電情況。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

4 PECST AR監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際配置構(gòu)成情況

4.1 現(xiàn)場(chǎng)采集部分

整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)我廠車間地理位置分布情況分為5個(gè)子站，每個(gè)子站根據(jù)車間電爐數(shù)量配置相應(yīng)的電表，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集儀表型號(hào)為PMC530A，該裝置是引進(jìn)加拿大Power Measurement公司技術(shù)制造的數(shù)字式三相電力測(cè)控智能裝置。它以16MHz、16位工業(yè)級(jí)微處理器為核心，處理速度高，可測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)和頻率，并且有四路開關(guān)輸入和兩路繼電器輸出和RS485通信接口。裝置體積小巧，可以取代大量常規(guī)模擬儀表，具有很高的性價(jià)比。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸部分

①子站內(nèi)各儀表的RS485通訊口用通訊電纜并接，然后通過屏蔽通訊電纜連接到主控室將數(shù)據(jù)發(fā)送；②每個(gè)子站配備一臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器1210B，該裝置將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送回來的RS485通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232串口信號(hào)；③系統(tǒng)配備一臺(tái)1280智能通信管理器，該通信管理器為系統(tǒng)提供了16個(gè)通信串口與1210B構(gòu)成數(shù)據(jù)通路。

4.3 數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)控制

系統(tǒng)配備兩臺(tái)服務(wù)器電腦，一臺(tái)用作系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及用戶登錄控制（安裝有PECSTAR 2.1前臺(tái)系統(tǒng)管理軟件），另一臺(tái)用作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（安裝SQL SERVER 2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)），它們通過一臺(tái)交換機(jī)與1280及現(xiàn)場(chǎng)儀表構(gòu)成數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)。

4.4 數(shù)據(jù)共享

兩臺(tái)服務(wù)器電腦均配雙網(wǎng)卡，接入我廠局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)其他電腦上安裝后臺(tái)軟件可以實(shí)時(shí)訪問系統(tǒng)中各電爐的用電數(shù)據(jù)。

4.5 自動(dòng)造型線造型箱數(shù)的引入

①每條造型線配一個(gè)中間繼電器反應(yīng)造型箱數(shù)（即每造一箱繼電器動(dòng)作一次），并將該繼電器開點(diǎn)接到PMC530A的輸入點(diǎn)；②在服務(wù)器建立一個(gè)虛擬子站“自動(dòng)造型線”，建立若干虛擬電表如：“BMD線”、“GF線”等，由廠家編寫DRVCOUNTER計(jì)數(shù)程序，統(tǒng)計(jì)各條自動(dòng)線每班造型數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)應(yīng)用效果

新的能源和自動(dòng)線微機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)于2005年8月建立投入使用，經(jīng)過幾年的使用證明系統(tǒng)功能強(qiáng)大，效果良好。

（1）準(zhǔn)確監(jiān)督車間電爐停送電情況和一般生產(chǎn)情況下電爐總耗電功率范圍,極大的方便了與上級(jí)電力調(diào)度部門的協(xié)調(diào)配合工作，系統(tǒng)主界面見圖2。

通過該界面可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控每臺(tái)電爐運(yùn)行情況（包括實(shí)時(shí)電流、功率及功率因數(shù)）及全廠電爐總功率情況。

（2）掌握車間自動(dòng)造型線運(yùn)行情況及停工信息, 開展設(shè)備重大停管理、故障一元化管理以及自動(dòng)線半小時(shí)造型箱數(shù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)備開動(dòng)率有所提高（圖3）。

圖2 主系統(tǒng)界面

圖3 統(tǒng)計(jì)曲線圖

（3）通過報(bào)表掌握每臺(tái)電爐每天耗電峰谷平構(gòu)成情況，為我廠降低電爐用電平均電價(jià)提供數(shù)據(jù)支持，報(bào)表樣式見圖4。

上述報(bào)表可以導(dǎo)出到Excel中進(jìn)行二次分析，工廠根據(jù)這些數(shù)據(jù)召開周能源分析跟蹤會(huì)，不斷調(diào)整電爐運(yùn)行方式降低電爐用電單價(jià)，年節(jié)約費(fèi)用67萬元。

圖4 系統(tǒng)報(bào)表樣式圖

（4）電爐爐襯越薄，電爐運(yùn)行電流和功率越大，熔化速度越快，但同時(shí)電爐穿爐的風(fēng)險(xiǎn)也不斷增大，因此通過監(jiān)控系統(tǒng)掌握電爐正常運(yùn)行電流范圍，為提高電爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性提供數(shù)據(jù)支持。

（5）我廠使用的彼樂中頻爐在低功率保溫送電時(shí)功率因數(shù)僅有0.3左右，工廠動(dòng)能管理人員要求車間不許低功率保溫送電運(yùn)行，通過監(jiān)控系統(tǒng)可以掌握電爐每天運(yùn)行情況及功率因數(shù)，有效監(jiān)督車間是否按照要求操作，這樣提高供電線路功率因數(shù)，年減少罰款30萬元。

（6）在電爐出現(xiàn)故障高壓柜保護(hù)跳閘后，可查詢故障電流、故障時(shí)間。

6 系統(tǒng)拓展及應(yīng)用

在2006～2011年我們又對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了以下補(bǔ)充、拓展和應(yīng)用。

（1）系統(tǒng)使用初期由于控制室所在樓經(jīng)常停電造成系統(tǒng)停止無數(shù)據(jù)，為服務(wù)器增加了UPS電源和雙回路供電自動(dòng)切換系統(tǒng)后，大大減少了服務(wù)器停電造成系統(tǒng)停運(yùn)的機(jī)率。

（2）系統(tǒng)使用初期每逢夏季雷雨天氣，系統(tǒng)中通信端口極易損壞，為此又增加了通信接口通道保護(hù)器(P9-232/9 )和通信線路浪涌保護(hù)器（P880），從后來的使用過程來看，防雷效果令人滿意。

（3）第二配電所的改造過程中安裝了21塊威盛DSSD331-8型多功能電表，為了實(shí)時(shí)掌握我廠各動(dòng)力變壓器負(fù)荷情況，2006年將上述電表作為兩個(gè)子站通過光纖方式接入PECSTAR系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)容。

通過監(jiān)控各變壓器負(fù)荷情況，對(duì)全廠動(dòng)力變壓器進(jìn)行了整合、減容，累計(jì)減少變壓器裝機(jī)容量2400kVA，年節(jié)約容量費(fèi)57.6萬元。

（4）為了增加對(duì)我廠一車間次重點(diǎn)耗能設(shè)備（如:油泵電機(jī)、通風(fēng)除塵電機(jī)）的監(jiān)控，2011年國慶節(jié)期間再次對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)容，增加了3個(gè)子站20塊電表。

（5）通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一車間2010年11月、12月工頻爐變壓器電流頻繁超出正常值280A達(dá)到310A，最高甚至達(dá)到340A，這嚴(yán)重威脅到電爐的安全運(yùn)行。為此利用PMC530A儀表的電流超限報(bào)警輸出，在現(xiàn)場(chǎng)增加聲光報(bào)警提醒操作工及時(shí)處理，電流超限情況得到極大改善。

7 總結(jié)

本系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用微機(jī)監(jiān)控電爐和自動(dòng)線的運(yùn)行情況，為工廠節(jié)約電爐動(dòng)能費(fèi)用支出，提高自動(dòng)線開動(dòng)率提供了有力保障，同時(shí)由于我廠技術(shù)人員完全參與到系統(tǒng)的開發(fā)、安裝、調(diào)試中，為后期系統(tǒng)的正常使用、維護(hù)創(chuàng)造了有力條件。而系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）將我廠各條自動(dòng)造型線造型箱數(shù)信息點(diǎn)接入PMC530A，并在PECSTAR軟件中統(tǒng)計(jì)這些點(diǎn)開合次數(shù)及時(shí)間信息，從而得到各自動(dòng)造型線生產(chǎn)信息和停工信息，改變了Pecstar系統(tǒng)是一個(gè)電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，只能監(jiān)控電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的狀況，在不增加額外投入情況下，使其兼?zhèn)浔O(jiān)視自動(dòng)線生產(chǎn)量的功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)線生產(chǎn)量及故障停工信息的實(shí)時(shí)和歷史查詢功能。實(shí)現(xiàn)這一功能的難點(diǎn)主要有：(a)各條自動(dòng)線上下班時(shí)間經(jīng)常變化，不能準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)自動(dòng)線造型箱數(shù)，將上下班時(shí)間設(shè)為可調(diào)整選項(xiàng)，每周根據(jù)各條自動(dòng)線作息時(shí)間調(diào)整該選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)精確統(tǒng)計(jì)自動(dòng)線造型箱數(shù)；(b)用來反映自動(dòng)線造型箱數(shù)的繼電器觸點(diǎn)存在抖動(dòng)問題，會(huì)將造型箱數(shù)“多計(jì)”，針對(duì)這一問題，在程序中設(shè)定7秒鐘內(nèi)的第二次和第二次以后的觸點(diǎn)開合無效，不計(jì)入造型箱數(shù)，這樣就避免了觸點(diǎn)抖動(dòng)對(duì)造型箱數(shù)產(chǎn)生的干擾。

（2）改變了PECSTAR系統(tǒng)只能統(tǒng)計(jì)電量信息，使其實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電爐鐵液單耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢的功能，對(duì)于我廠降低電爐能耗具有重要意義。實(shí)現(xiàn)這一功能的難點(diǎn)在于鐵液噸位數(shù)據(jù)不是PMC530A采集的數(shù)據(jù)，難以將此數(shù)據(jù)融入到系統(tǒng)中。針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)制作鐵液噸位輸入畫面，建立一個(gè)鐵液輸入子站，將各電爐每班鐵液噸位數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)測(cè)點(diǎn)引入系統(tǒng)，就解決了這個(gè)難題。

（3）將監(jiān)視信息共享到廠內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)查看各自需要的電爐耗電信息和自動(dòng)線運(yùn)轉(zhuǎn)信息。其難點(diǎn)在于由于用戶數(shù)量眾多，服務(wù)器訪問量大，容易出現(xiàn)通訊問題，從而出現(xiàn)“N/A”故障，導(dǎo)致無法實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。針對(duì)這個(gè)問題，在服務(wù)器address.inf文件中指定各客戶機(jī)IP地址，從而解決了這個(gè)問題。

實(shí)踐證明，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)是我們提高設(shè)備管理水平的必經(jīng)之路，此監(jiān)控系統(tǒng)大幅度提高了鑄造企業(yè)的信息化管理水平，在同類企業(yè)有較高的推廣價(jià)值。

[1] 許瑩，監(jiān)控裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].電氣技術(shù)(S1),91-92,103.

The Application of PECSTAR2.1 System in Improvement on the Level of Casting Enterprise Information Management

XIONG Wujun

(2nd Foundry Dongfeng Automotive Company,Shiyan 442050,Hubei China)

The research, development and expansion of microcomputer online monitoring system of industry electric furnace and automatic molding line in the 2nd foundry have been introduced with its application in lifting equipment management level. For 7 years it has decreased kinetic energy cost, improved the automatic line to start,become one of the most important managers management tools.

Electric furnace; Automatic molding line; Microcomputer online monitoring;Application

TP393.072；

A；

1006-9658（2012）05-0041-4

2012－07－25

稿件編號(hào)：1207－089

熊武軍（1975-），男，從事設(shè)備電氣管理及維護(hù)