项目背景介绍

随着中国经济30多年的快速发展，各行各业都有了长足的发展。中国工业在许多细分的行业的产能与产量都名列世界前茅，甚至是第一，我国工业对各种能源（如：电力，煤炭，石油等）的需求也同步名列前茅。但是由于工艺设计和技术实现等相对于产能的滞后，我国的能源效率比起发达国家还有非常大的差距，能源效率目前仅为33%，比发达国家落后20年，能耗强度大大高于发达国家及世界平均水平，约为美国的3倍，日本的7.2倍。如何提高能源利用效率, 已经成为中国政府在中国未来经济发展中亟待解决的问题。

冶金工业能耗居高不下和环境质量太差是长期困扰冶金企业的难题，也正是在这样的背景下，为响应国家政策，提高能源利用率，加强环境污染监控需要，河北唐山某钢铁厂在近年上马一套能源管理系统，将工厂的能源消耗量统计进行数字化，可视化和自动化，从而为制定能源管理策略提供真实有效的数字依据。

项目目标与原则

工厂的整个自动化系统，由于都是分批建设的，形成了多个相互独立的系统，相互协同工作和整体运行与监控效果都非常差。现需要通过物联网技术将现有相互分离自动化系统升级为可以被统一管理和相互协同的智能数据监控网络系统，使得工艺系统控制和能源管理可以实现最优化，从而提高能源效率，降低资源的配置成本，使生产过程高效地进行。

新建的能源管理项目建设原则需要满足以下标准： 

第一：实施简单。系统必须使用成熟的硬件联网产品，不需要进行二次开发就能够实现设备的联网。

第二：开放。 系统对上进行数据传输提供不同的数据几口，如：OPC Server, MOBUS/TCP等接口，便于和现有SCADA系统进行对集成。

第三：稳定可靠。新增的能源数据管理系统不能影响现有的各个系统功能的运行，并且具有一定的网络容灾特性。

项目实施与应用情况详细介绍

此钢厂规模庞大，建厂时间长，在不断地建设过程中，由于工程设计或者设备供应商的工艺原因，作为工厂内自动化系统的核心部件PLC采用了不同的厂商的产品，主要有，西门子，施耐德, 罗克韦尔，还有GE。实际上此钢厂的自动化系统配置在国内钢铁行业具有一定的普遍性。 面对不同品牌的PLC控制系统，要在不影响现有系统工作的情况下，完成系统的整合是这个项目的最大挑战。

经过对比分析此钢厂技术部门选择了美国红狮控制的万能协议网关DSP系列产品作为此次物联网改造的主要部件。

系统结构图，如下：

红狮DSP万能网关同时集成了近300种通讯工业协议，这300种通讯协议包含了不同种类的PLC，DCS，变频器，RTU，扫码器，以及智能相机等不同类型的设备通讯程序。通过DSP的协议转换功能，可将不同种类的设备进行数据地址相互映射，从而很容易的实现不同系统间的协同工作。这也是德国工业4.0概念中重要的一个核心内容 — 横向数据集成。

在这个项目中主要的接入的设备是西门子的S7-400 系列PLC，AB 的1756系列PLC，和施耐德的Quantum系列PLC。红狮DSP网关分别通过不同的协议与这些PLC进行数据通讯。具体使用协议如下：

对SIEMENS S7-400 PLC，使用S7  TCP/IP协议 MASTER模式。

对 AB 1756 PLC，使用 DF1 协议，MASTER模式。

对 Schneider Quantum PLC,使用MODBUS/TCP 协议，MASTER模式。

由于采用的都是MASTER模式的通讯协议，不需要修改PLC的原始程序来适应此全面的系统升级，从而降低了整个工程的难度，节约了大量的工作时间。也保证了整个工程的安全可靠的实施。

在与上级系统互联通讯时采用了OPC Server接口进行通讯。红狮随DSP硬件系统提供的OPC WORX软件，将来自整个网络的DSP数据统一集成到了EMS服务器中，实现了整厂的数据全集成，为WEB服务，设备管理，MES等增值系统提供了可靠而全面的实时数据。 

效益分析

通过能源管理系统的实施，钢厂将它的能数据进行了精确的量化，实现了每一个车间，每一台设备的能耗准确计量，为上层能管系统的分析提供了全面的分析数据。

该系统的实施过程中具有如下特点：

低成本：红狮控制的万能网关DSP是一款兼容性非常的数据，内部集成的300多种不同设备的通讯协议，是一个真正的ALL-IN-ONE设备。同一个模块可以应用到不同的系统中，为客户大大减少了备件采购清单的数量。

高效率：由于采用的红狮DSP网关的各种 MASTER模式，不需要进行PLC的程序的修改，现场硬件集成用时非常少，大大提高了工作效率。

可持续性：红狮DSP网关还集成了各种不同系统的协议，为工厂的下一步全面物联网化提供了一个基础，如：BIM 系统的BACNET协议等。