国内钢铁行业，尤其是成立较早的钢铁公司的排水系统都是采用的合流制排水(生活水、生产废水、雨水利用同一排水管道)，该排水方式排放的污水，可生化性差，排水量大，流量波动大、水质变化幅度大，因此对处理工艺的选择要求很高。

1.系统概述

1.1工艺选择

水处理工艺流程的选择是工程建设成败的关键，处理工艺是否合理直接关系到水处理系统的处理效果、处理出水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等。因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择适宜的处理工艺流程，以达到最佳的处理效果和经济效益。

国内外对于钢厂废水的处理主体工艺是采用混凝、沉淀等物理方法去除，并且处理效果稳定，方法简单。

废水中的大部分油，通过集及絮凝沉淀去除，暂时硬度采用最常用的石灰软化法去除。

综上所述，采用以混合、絮凝、沉淀为主体的处理工艺对钢厂废水进行处理，可以满足钢厂回用要求。

1.2工艺流程

回用水水质标准

根据回用水质指标提供合理的废水处理工艺技术和系统配置，以满足钢厂废水处理回用水质要求，基本工艺流程如下：

废水处理构筑物及设备均设置在处理厂内，处理厂布置顺水流方向，依次为格栅、调节池/一级提升泵房、接触絮凝沉淀池、清水池及送水泵房，并配套建设相应的加药和污泥浓缩及脱水处理等设施。

废水处理工艺流程：废水经细格栅可截留大量的氧化铁皮和水中较大的悬浮物，然后通过重力流进入调节池，待水质均衡后再经一级潜水污水泵提升至配水井，流量分配均匀的废水经列管式混合器进入接触絮凝沉淀池，浮油经集后排入浮油池。沉淀池出水通过重力流进入清水池，送水泵从清水池吸水送至各用水点。接触絮凝沉淀池排泥至污泥浓缩池，浓缩后污泥通过污泥泵提升至污泥脱水机间进行脱水，泥饼外运，浓缩池上清液排入调节池，回收利用。加药系统包括石灰、混凝剂、二氧化氯3种辅助药剂，并采用加酸系统调节出水pH值。

2.工艺系统配置及技术参数

2.1格栅

工作原理：钢铁废水中含有大量的漂浮物、氧化铁皮和悬浮物等杂质，为保证后续处理工艺设备正常运行，以减轻后续处理构筑物的负荷，设置一道细格栅，格栅是由一组平行的栅条组成，安装在废水进水渠的端部，当传动系统带动链轮作匀速定向旋转时，整个耙齿链自下而上运动，并携带固体杂物从液体中分离出来，流体则通过耙齿的栅隙中流出，整个工作状态连续运行。

细格栅的作用：废水经细格栅可截留大量的漂浮物、氧化铁皮和悬浮物，它可以实现连续清除各种形状细小杂物的目的。

技术参数：细格栅处理水量为1000m3/h，采用2台细格栅机，格栅渠宽度为540mm，过栅流速为0.8m/s，栅前水深为0.5m，栅条间距为10mm，安装角度为75度。

运行控制：格栅渠内设置液位计，实现格栅自动清渣。

2.2调节池/一级提升泵房

工作原理：废水经过格栅机处理后进入调节池，它在调节水量和水质的同时通过集将水中的浮油去除。

技术参数：调节池设计停留时间为2.5h，分为2格，单格尺寸为32.0×8.0×5.5m，调节池为地下式，采用钢筋混凝土结构。

潜水搅拌机：在每座调节池底部设置潜水搅拌机1台，避免废水中比重较大的固体颗粒沉积、板结，同时加强来水水质的均匀搅拌混合。

集：每座调节池末端设有1根集，可收集调节池液面的浮油、浮渣、泡沫等飘浮物。集通径为200mm，浮油通过集排至浮油池。

一级提升泵：在调节池末端设置吸水井，将一级提升泵3台（2用1备，1变频）布置于吸水井内，单台泵的性能参数为Q=600m3/h，H=15m。提升泵采用高效的潜水污水泵。

运行控制：调节池内设置液位计，保证潜水污水泵及潜水搅拌机的安全运行。

2.3配水井

工作原理：为使进入接触絮凝沉淀池的流量分配均匀，保证处理效果均匀，在接触絮凝沉淀池前端设置配水井1座。

技术参数：配水井设计停留时间2min，配水井尺寸2.4×2.4×6.5m，配水井出水母管设置石灰投加点，并预留二氧化氯投加点，用以杀除藻类。

运行控制：废水通过潜水污水泵提升至配水井，并在配水井进水母管上设置电磁流量计、浊度仪、pH仪表，在线显示水质及水量情况。

2.4接触絮凝沉淀池

组成：废水经配水井均匀分配至接触絮凝沉淀池，它为主体工艺构筑物，共分为2组，每组处理水量为500m3/h。单组平面尺寸为14.34×7m。接触絮凝沉淀池由列管式混合器、翼片隔板絮凝池及接触絮凝沉淀池等部分组成。

混合：采用DN600的列管式混合器1台，整体由不锈钢制作，安装在接触絮凝沉淀池进水管上，采用法兰连接，水头损失0.5m，混合时间3s，混凝剂投加在列管式混合器前端加药管处。

优点：列管式混合器是利用水流通过列管产生高频漩涡，使数种物料充分混合，它混合效果好，可节约药剂20％～30％，运行费用低。

絮凝：采用竖向流翻腾式絮凝池,池中设翼片隔板絮凝设备，本设备整体由UPVC制成,用托架膨胀螺栓固定。絮凝池设计流速分为3级：一级流速0.12m/s、二级流速0.09 m/s、三级流速0.06 m/s，共分15格，絮凝时间9分钟,絮凝池及配水区尺寸6.34m×7.00m×4.75m。

优点：翼片隔板絮凝设备是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应，在絮凝池中顺水流方向布置隔板，垂直水流方向设置翼片，使水流产生大量的微涡旋，为药剂和水中颗粒的充分接触提供了微水动力学条件，并产生密实的矾花，设计时可进行水力分级和流态的控制得到理想的絮凝效果，絮凝时间短，仅需9分钟，构造简单，施工方便，管理维修简单，对原水水量和水质的变化适应性较强，絮凝效果稳定。

排泥：絮凝池排泥采用重力斗式排泥,采用DN200排泥管，每根排泥管管端设手动蝶阀、电动蝶阀一个，快开排泥。絮凝池排泥根据原水悬浮物，通过PLC设定时间实现自动排泥，一般一周排泥一次。

过渡段：在絮凝池后设置过渡段，采用导流墙和配水花墙进行配水。过渡段平面尺寸为1.9×7.0m，配水花墙过孔流速为0.06m/s，单孔直径为150mm。

沉淀：沉淀池采用异向流接触絮凝沉淀池，池中设置接触絮凝沉淀设备，托架/压管尼龙绳捆绑固定,本设备系乙丙共聚材质，斜板间距为25mm。本设备安装倾角为60度，上升流速2.5mm/s，沉淀区尺寸为8.0m×7.0m×4.75m。采用4根穿孔集水槽集水，以保证出水均匀,再汇集到总出水渠中。

优点：接触絮凝沉淀设备主要原理是利用沉淀机理和接触絮凝过滤网捕作用来完成沉淀池中颗粒的分离过程。斜板的材质为乙丙共聚，它具有外部美观，表面光滑，有利于排泥，表面负荷高，上升流速大，极限负荷可达到18m3/m2·h，布水均匀，沉淀效果好等特点。

排泥：沉淀池排泥采用刮泥小车，在配水花墙一侧设置排泥斗，刮泥小车通过钢丝绳牵引定期将池底污泥刮入泥斗，然后根据时间设定通过静水压力排至污泥浓缩池，也可根据原水悬浮物通过PLC设定时间实现定期排泥，一般情况下沉淀池每天排泥2～3次，每6～8小时排泥一次，大约6个月大排泥一次。

集：考虑到长期运行，沉淀池水面可能会有少量浮油、浮渣，可通过设在沉淀池前端的集将浮油排至浮油池，集的通径为200mm。

出水水质：经接触絮凝沉淀池后的出水能够满足回用水标准。按经验能够稳定达到以下出水指标：

优点：经接触絮凝沉淀池处理后废水中的SS有很高的去除率，废水浊度范围在2000NTU以下时沉淀池出水浊度在1NTU左右，废水在10000NTU以下时沉淀池出水在5NTU左右；COD去除率达70～90％；BOD去除率达60～80％；油在2mg/L以下；同时通过石灰软化法去除水中暂时硬度。沉淀池对水质、水量的变化有很强的适应性，抗冲击负荷能力强,运行稳定。因此可省去滤池，减少大量初投资及运行费用，本工艺采用最优的工艺设计，使得出水水质好,占地面积小，节省工程投资，操作维护方便，运行管理费用低，设备使用寿命长，自动化程度高。

2.5清水池及送水泵房

工作原理：为调节水量在接触絮凝沉淀池后设置清水池，池内设有导流墙、溢流管、放空管及通风装置，清水池设置为半地下式。

技术参数：清水池蓄水容积按960m3设计。为方便检修，清水池设置为2格，并联运行。清水池平面尺寸14.3×10.7m，有效水深为3.5m。清水池内设有液位计，可实现高低液位报警功能，与送水泵联动。

送水泵房：在清水池附近设置送水泵房，采用半地下式结构，送水泵采用自灌式，从清水池吸水送至用水点，送水泵及反冲洗水泵布置于送水泵房内，平面尺寸9.0×9.0m，共设置3台送水泵（2用1备，1变频），单台泵的性能参数为Q=600m3/h，H=30m，可以根据出水管网压力调节流量，同时根据用水点的用水要求对送水泵实行变频控制，以满足恒压供水的要求。

排污：送水泵房集水坑内设置2台（1用1备）排污泵，性能参数为Q=8m3/h，H=10m。

2.6加药间及药库

加药系统：加药系统包括混凝剂投加、石灰投加、消毒及加酸调节pH值等几部分。

混凝剂：混凝剂选用液态聚合氯化铝（PAC），设计混凝剂最大投加量15mg/L，日常投加量6～15 mg/L，配制浓度为10％，每日配制2次。混凝剂储存量按5天考虑，设置2个5m3的混凝剂储液罐储存混凝剂原液，通过2台（1用1备）计量泵向系统投加混凝剂，计量泵主要性能参数为Q=60L/h，P=0.3MPa。

加药点：混凝剂的投加点在列管式混合器前端加药管上。通过流量信号按比例投加。

石灰：采用投加生石灰去除废水中的暂时硬度，使其满足回用水水质要求。石灰投加系统采用全封闭式，石灰投加系统由石灰料仓、传送器、石灰制备池、计量泵及附属阀门管道组成。适合于熟石灰、生石灰及石灰石等各种石灰粉料的连续计量投加，同时可有效的避免粉尘并能够实现全自动控制。石灰软化系统已经广泛应用于市政给水、废水处理及冶金行业软化水处理。

因现暂时没有废水中暂时硬度的含量资料，无法进行详细的工艺设计，先按已往的经验进行初步常规设计。石灰乳最大投加量为130mg/L，石灰有效成分为90％，全套系统按145Kg/h考虑，投加浓度为5％。

硫酸：由于系统中投加石灰，pH值会有所升高，因此通过投加H2SO4的方法调节pH值及降低碱度。投加点在清水池进水总管上，通过清水池进水管路上的pH显示计控制投加量。

H2SO4投加量4.9mg/L，浓度为98％。硫酸储罐容积按5天考虑， 设置2个0.6m3的H2SO4储液罐，交替使用，采用2台耐酸计量泵（1用1备）投加H2SO4，其主要性能参数为Q＝8L/h，P＝0.3MPa。

PLC系统通过pH信号控制加酸系统，调整pH值，实现加酸量的自动控制。

二氧化氯：消毒采用二氧化氯，采用2台（1用1备）二氧化氯发生器，最大投加量按3.0mg/l考虑，二氧化氯发生器的有效产气量为3000g/h。二氧化氯的投加点在清水池进水总管上，同时预留杀藻的投加点。

优点：二氧化氯气体具有强烈的氧化作用，余氯保持时间长，投加量少,接触时间短，消毒效果非常显著，使用安全可靠。

2.7浮油池

由调节池及接触絮凝沉淀池撇出的浮油被收集进浮油池，其尺寸为2.0×2.0×1.5m。池内设搅拌机以防止杂物沉积，池内浮油通过排油泵排至污泥浓缩池，浮油池内设有液位控制装置以保护搅拌机和排油泵。

2.8污泥脱水系统

工艺流程：污泥处理的目的在于降低污泥含水率，减少污泥体积，以便最终处置。污泥处理包括污泥浓缩和污泥脱水两个阶段。

接触絮凝沉淀池底部沉降的泥排至污泥浓缩池，然后再由污泥泵送入脱水机进行脱水，脱水后的泥饼运至指定的堆泥场。浓缩池上清液通过重力流进入调节池。

技术参数：污泥浓缩池是污泥处理系统中的主要构筑物，浓缩池的处理污泥量为472m3/d（含水率按98.5％计），本工程设置2座浓缩池，单池直径为7m，有效水深为3m，设计浓缩时间为12h，浓缩后污泥含水率达97％以下，池内设置中心传动刮泥机。浓缩后的污泥通过污泥泵送至板框压滤机脱水，脱水后含固率达40％以上。

污泥泵：污泥泵共设2台，单台泵的性能参数Q=12m3/h，P=0.8MPa。

板框压滤机：污泥脱水设备采用板框压滤机2套，交替使用，压滤机每天工作时间16h，过滤压力为0.7MPa。

优点：板框压滤机构造简单，过滤推动力大，脱水效果好，经脱水后污泥含水率较低，通常在60％以下，每台压滤机配套的自控系统，效率较高。

运行控制：接触絮凝沉淀池自动排泥时，污泥浓缩池进泥阀门开启，二组沉淀池轮流排泥，待全部排泥完毕后，浓缩池进泥阀门关闭，开始进行污泥浓缩，当达到浓缩时间12h后污泥泵自动开启，向板框压滤机输送污泥，浓缩池完成一个工作周期。

根据厢式压滤机的工作周期定时关闭污泥泵，然后压滤机进行分离、排出滤液和泥饼及滤布清洗的过程，完成一个脱水周期。

2.9电气及自动化

电气设备的配置应首先满足工艺流程控制需要，合理、优化的系统配置方案是保证系统运行质量和减少维护量的根本。根据系统工艺控制的要求，低压配电系统要满足用电设备的安全用电要求。本项目电气系统可以分为低压开关柜、电气配套产品两大类。低压开关柜由低压配电柜、电动机控制柜、电容补偿柜组成，低压配电柜主要包括对MCC、辅助电源和照明的供电。电气配套产品由自动化控制系统的就地控制装置、端子接线箱组成；并包括与供配电和设备控制有关的电缆、桥架以及相关的其他主材和辅材。

自动化控制系统的设计是按工艺系统要求设计，应满足工艺、电气、仪表的控制要求及PLC系统的配置要求。并使系统达到功能实用、稳定可靠、易操作、易维护、耐腐蚀、寿命长、能长期连续运行的特点。自控系统对污水厂的工艺过程以分散控制为主，集中调度为辅，并达到国际先进水平。在污水厂中将被监控的设备如下：本设计采用开放的分布式控制系统，由中控室操作员站、工程师站、控制层主干工业级以太网交换机、各现场LCP内PLC和光纤以太环网组成。

本控制系统下设3个PLC监控站，每个PLC站完成相关区域内的工艺设备、电气设备的监控和在线检测仪表检测数据的采集。可于系统运行、也可以从系统中接收中控室下达的命令对现场设备加以控制。

PLC通过现场总线MODBUS RTU协议/RS485与高压开关柜上综合保护装置或低压开关柜上多功能电力仪表通讯，完成对电气设备运行的监控。

自控系统除了对设备的监控外，还可按出水水质要求，实现优化运行，以确保出水水质的稳定和节约药耗，从而提高整个水厂的社会效益和经济效益。

主要工艺设备的控制采用现场手动控制、就地控制、控制的三层控制模式。

通讯网络采用开放性的符合国际标准的通讯协议及规约，便于系统的扩展及升级。

控制室和厂内的各单体PLC控制系统采用光纤环网连接，网络形式为工业以太网，传输速率为10/100M。

中控室设置C/S（客户机/服务器）结构形式的计算机网络，以一台网络交换机为核心，构成100M交换式局域网络，其中监控工作站冗余配置。

全厂的自动化运行控制不依赖于一个控制装置或系统，即使控制室因故停止运行，各单体控制系统仍可运行，不中断水厂生产过程。

钢铁企业是消耗能源的大户，在有的国家要占全国总能耗的15％，在我国也要占10％左右，因此如何搞好钢铁工业的能源管理，以达到节能增效的目的，是发展钢铁工业的重要任务之一。某钢厂三期工程能源中心的能源管理系统(简称EMS)，是在原有能源中心的基础上发展起来的，从原来一般的操作、控制、监视功能，改造、扩建成综合的能源管理监控系统，为我国钢铁工业采用先进的计算机网络系统管理能源走出可喜的一步。

　　该厂原有能源中心70年代从国外引进，由遥控、遥测、遥信(三遥)装置和常规仪表及一台计算机组成。它对全厂水道、电力、动力、环境等设备及管网运行参数进行监控，具有异常报警、能源介质潮流显示、电力需求预测、煤气柜柜位预测、环境数据采集等功能。随着该厂生产规模的发展，对能源管理要求的提高，原系统无法适应新的需要，于是在1990年开始考虑对原有系统进行改造，以满足主体工程扩建后的要求。该系统必须对扩建后的各种能源介质的全厂系统进行管理，并可分步实施，以有利于今后管理工作要求的提高和工艺生产车间的发展。因此决定引进90年代水平的德国西门子公司计算机网络系统的EMS。

1　EMS的监控对象

　　EMS是该厂全厂管理系统的一个子系统，它以全厂公用能源管网为对象，直接调度和监控全厂各种能源介质的供应和分配；监控各种水、电、煤气、氧、氮、氩、氢、蒸汽、压缩空气、重油以及环境等约40种参数；监控区域性变配电所、煤气混合站、煤气加压站、给水泵站、排水泵站、各种煤气柜和煤气放散系统，并对现场允许无人值守的能源站点进行三遥(直接为车间生产工艺过程服务的能源系统，由车间生产调度自行调配，EMS不介入管理)。

　　整个EMS分3个阶段实施，第1阶段已投入运行5年半，最后一部分也已投运1年多，系统运行实绩证明该系统性能可靠(迄今已经历过一些介质系统的异常情况和处理)，功能完善，使该厂的能源管理水平又上了一个台阶。

2　EMS的功能

2.1　支持调度管理功能

　　能源管理的要求，首先是保证生产，其次是避免浪费，再高一层是要求用好能源、降低成本和创造更高的利润。

　　钢厂的加热用能源，主要是回收的焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气，不足部分用煤和重油补充，这些能源介质可以相互替换，但是它们的供需都决定于工艺生产的安排。能源计划要求能源供需平衡，能源供需的长期计划(静态计划)由全厂管理系统(MIS)制定，EMS每天的日计划是按MIS系统下达的次日生产计划编制，调度根据计划可选用运转设备和介质种类。例如：让效率较高的设备长期工作，效率较低的设备调峰；以转炉煤气替换焦炉煤气(热值较高)。又如提高自备电厂的高炉煤气混烧比(最高可达60％)以节省动力煤。EMS的第1个支持功能是提供平衡计算和制定最合理的运作计划。

　　EMS的第2个支持功能是预测功能，根据最近的实测消耗情况，推测消耗的趋势。例如：预测电力耗量的近期趋势是否会超过预定的最大耗量，以避免受到电力系统的罚款；预测各用水大户自动补给新水的时间是否重叠，将该时间错开以避免给水泵的频繁启动所引起的电耗增加，减小干管压力波动；根据煤气柜柜位的变化趋势，决定用户供给何种介质最合适。EMS支持调度人员决定短时计划。

　　EMS的其他支持功能有收集和积累全厂能源消耗的数据，供调度人员分析单位产品的能耗、能源介质的利用情况及能源成分等等，以进一步提高能源管理水平。

　　EMS对重要的动力设备的运行时间留有记录，供制定设备检修计划时参考。

2.2　能源介质系统和设备监控

　　能源介质系统监视其供入量、各贮罐的贮量、贮量变化情况和各用户的消耗量，监视管网系统的压力。重油系统还监视管路有无漏泄。

　　设备监控主要是其启停、状态和测量值的三遥。另外是煤气的PID连续控制。

　　对于重要的或因误操作会造成严重后果的操作，EMS给出提示和内部连锁。

　　对厂区废气、废水达标排放进行监控，避免超标排放。

2.3　报警

　　因为调度人员监视的内容很多，EMS设有对系统运行异常的语言报警，提请工作人员注意该事态的发展。

　　对于设备的故障，按对生产运行的影响程度，分为轻、中、重3级，在CRT上显示，还有3种不同频率的声音报警相对应。

　　对于无人值守的现场设有灾害报警，如：有人或动物非法侵入、火灾以及环境温度异常等报警。

2.4　报表

　　EMS设有生产报表和事件记录报表。

2.5　数据归档

　　EMS设有大容量的光盘数据库，以存储历史数据，避免了过去的不便于贮存保管和查阅的打印和记录纸方式。

2.6　信号采集

　　EMS采集的信号是为监控和调度工作服务的。不论输入还是输出都跨接在现场系统与EMS两个系统之间，因此必须严格隔离，而且EMS是上位系统，信号的技术条件要全系统一致，又因为各现场侧的控制系统建设进度前后错位，设备选型各异，所以该厂除了一个很小的信号采集点是采用通信方式外，其他均采用DI、DO、AI、AO、PI等方式采集信号，而且在各现场设信号交接箱以便维护管理。

　　信号的采集周期视介质的特点而定，该厂超高压电力系统中设有事故录波仪，所以对DI信号无特殊的快速采样要求，基本上按采集站设备而定，S5 115U、155U为10ms，115H为50ms，155H为20ms。对AI则按介质的物理量变化率而定，分别取1s、2s、3s、5s、10s、30s、60s。累计值输入为PI，其采样周期取决于EMS的计算需要，一般周期均较长，如对电力的电度取60s。

　　EMS的各种信号总共10500个，其中数字量输入(DI)45％、数字量输出(DO)27.4％、模拟量输入(AI)20％、模拟量输出(AO)0.6％、脉冲量输入(PI)7％。

2.7　技术计算(从略)

3　EMS的系统构成

3.1　EMS主系统

　　EMS是一个分布式中间数据库的计算机网络系统，系统硬件分成3级，由36个信息采集站分别组成7个子网络，各个网络通过服务工作站与主网络通信。主网上设9个过程工作站来实现各种功能。系统的构成见图1。 

(1)信息采集站

　　信息采集站采用SIMATICS5，它是EMS与现场输入/输出的界面，所有信号接口处设有各种保护措施。对于重要的站采用H型的S5(双主机型)，其他采用U型的。每个站设CP143通信接口与服务工作站通信，采用光纤为通信介质的则增设光电转换器。

　　根据采集信号的数量和模拟量的数量，全系统选用155H或155U或115U型PLC(共36台)和远方扩展单元(共5台)。

　　(2)服务工作站(SWS)

　　服务工作站根据对工作可靠性要求的不同，有的场合采用双机备用，整个系统设11台服务工作站(SWS)，采用SNI-RM400 430型，14in(36cm)黑白显示器。

　　(3)用于控制站的过程工作站(PWS)

　　控制站按值班调度员的分工设置，分为水道、电力、动力、环保和计划管理，其中动力包括煤气、蒸汽、氧、氮、氩、压缩空气和重油。整个系统设8个控制站。过程工作站采用SNI-RW410型，19in(48cm)1280×1240彩显。

　　(4)用于历史数据库的工作站(DB)

　　历史数据库除贮存历史数据外还设有与MIS的通信接口，其工作站采用SNI-RM400 430型，硬盘容量为2.1GB(镜像)，光盘库(ODL)存贮容量为20GB，由一个16槽驱动器驱动。

　　(5)用于系统开发的工作站(DEV)

　　该工作站为系统参数化和在线开发而设，并设有与其他车间通信的RS232接口(备用)，该工作站为SNI-RW410型。

　　(6)用于大屏幕的工作站(LSMS)

　　该工作站为SNI-RM200型。

　　上述工作站是西门子标准产品，RM型的主频为150/75MHz，RW型的主频为100/50MHz，主存为MB，硬盘为580MB，有光驱及软驱。

　　(7)网络系统

　　EMS设2级网络，上一级网络(CNW)沟通全部工作站，下一级共7个子网络用于服务工作站与数据采集站的通信。

　　EMS的管理对象覆盖整个厂区，地域很广，信号采集站设在能源站点内，采集的信号包括其周边零散的信号。每个服务工作站下的采集站组合按地域、建设进度、站点性质以及通信负载率等因数决定。该负载率一般要求不超过30％，现在实际运行在20％左右。

　　各子网络采用ISO/OSI开放系统协议。局域网开放系统参考模型1～4层符合国际标准：CSMA/CD、IEEE802.3、IEEE802.2、ISO8473网络层协议和ISO8073传输层。主干网采用TCP/IP协议。

　　网络在逻辑上是总线式，在物理上是星形的，每一网络设一个有源星形耦合器。

　　为了保证传送信息时间的正确性，设一套标准时钟系统以统一各个子网络的时间。

3.2　DCS

　　DCS的工作对象共30个，进行煤气混合站及混合加压站的流量和压力、防喘振、入口阀、煤气放散塔以及煤气联网、蒸汽联网等控制，共计1100个信号，相应共引进43台西门子的DR24型多功能单元(带通信口的可编程调节器)。该装置有二种通信口，一为V.28点对点，另一为SIPART总线。SIPART总线最多可并联32个单元，传送操作状态、过程变量和各种参数，通信速率为9600b/s。通信协议为DIN66258A或B。系统由EMS中的COM(S5)子站与DCS通信。可以由控制站下达设定和操作指令，并显示现场回馈的数据和状态。

　　通过设在COM柜内的8个SIPART总线驱动器与43台DR24通信，另设一台SEQ(S5)以实现几个煤气站之间的联锁关系。

　　DCS的硬件关系如图2所示。

系统的标准软件由西门子公司提供，应用软件由生产厂自行按工艺流程图和控制框图编制。

3.3　大屏幕显示屏

　　EMS的CRT上不能显示某一能源介质全厂系统的全貌，为便于值班人员在一旦出现涉及范围大的事件时，及时了解当时的系统情况，设置了“马赛克”的大屏幕显示屏，31.2m×2.5m(上海新光显示器厂供货)。大屏幕分成3个区，1区显示全厂供配电系统，2区显示全厂给排水系统，3区显示全厂煤气、蒸汽、重油、氧、氮、氩、压缩空气、环境参数等系统。屏幕上的灯光和数码管由每一区的一台工业微机管理，微机的信息来自EMS的LSMS工作站。系统见图3，其通信规约为39R，接口为RS485，传输速率为9600b/s，数据位长8位，停止位1位，无校验。图示用的基本软件由制造厂提供，应用软件由用户自行编制。

3.4　语言报警装置

　　这是一台多媒体微机，可由用户录入96句语言，当事件出现时由工作站启动，每句重复播放3次。

3.5　3级声音报警

　　以3种不同频率的音响对应3种故障报警。

3.6　同期合闸装置

　　供遥控自备电厂与电力网并网合闸时使用。

4　EMS软件系统

　　EMS的软件开发平台从西门子公司引进，它由许多基本模块组成，模块具有编程接口，由用户按功能需要，用若干基本模块组合完成某一任务，它具有读参数化文件、信号处理、执行文件传输、计算等功能。

　　西门子提供的软件有PICS(过程信息控制系统)；Dataview图示编辑器(第3方软件)；MotifX应用集成软件库(第3方软件)；Oracle关系数据库系统(第3方软件)；UNIX操作系统；TCP/IP国际通信协议之一。

　　由于PICS中缺少一些符合我们专业习惯的功能，这部分补充程序由用户自己编制，各层次软件关系如图4。

PICS是西门子公司开发的，它是通用的模块化的开放型软件包，包括基本的参数化处理、图示管理、曲线管理、归档管理、报表管理和网络通信管理等功能，示意图见图5。

图中现场映像服务器分布在各服务工作站，图示和曲线管理位于各过程工作站，历史数据库和报表等程序在数据库工作站，还有一些公用功能的程序由LSMS工作站来处理。PICS对全部数据进行管理，各过程工作站按当前工作的需要随时由服务工作站传送数据。历史数据库则定时收取服务工作站的数据。

　　应用软件由生产厂编制。应用软件要求：界面简洁、直观，并照顾到工作人员的专业习惯；操作简便并有提示和警告；重要的、有风险的操作过程设内部条件闭锁和口令；报警准确清晰。

　　EMS的画面是多窗口的，在流程图下方是事件的文件窗口，右侧是功能窗，右下侧是操作窗。这种画面共107个，还有34个故障显示画面，20个EMS管理画面。曲线、棒形图可以按需组合。每帧画面最多可同时显示6根曲线，但其采样周期要相同，每帧画面最多可以有两种物理量单位。X轴的时间可以定义。曲线的超限线段设定为指定颜色(如：上限为红、下限为黄)。全系统共有385根曲线和139个棒形图。

　　报表共有12种，其打印分自动定时打印和手动选择打印。其中时报、日报、旬报、月报、年报、准点报、峰谷电量报的数据从数据库获得，瞬时报的数据从现场映像服务器取得。总共有1475个数据供使用者选用编组报表。

　　另外还有为输入设定值等工作用的报表和管理用的预测、平衡等计算结果的画面。这类报表和画面的数量很少。

5　系统的工程特点

　　作为管理系统是允许离线的，但是管理系统有其特殊性。

　　(1)系统信号的安全

　　管理系统的基础是信号，其中20％是模拟量信号，如果失真或丢失信号，系统的各种功能就成了虚设。因此，要求上万个信号尤其是计量信号正确完整，就必须方方面面认真对待。

　　在硬件上，对国内设备、电缆、接线端子以及配线、路由器等的选型、设计和施工上都严格要求，环环把关。

　　在EMS中，PI信号在进入系统前可以存在有一周存储能力的计数器中，服务工作站有一个月的存储能力，这些都是为了防止上位计算机停机时数据丢失。采用ISAM文件(硬盘上的数据文件)可以防止工作站停机时丢失数据。

　　对老系统的切换转移更是步步谨慎，一丝不苟，做到4000多个信号全部安全不停产切换。

　　(2)系统的安全

　　除前文所述的服务工作站、过程工作站和信号采集站的冗余方式外，在操作上设有系统管理员、专职工程师、值班长、值班员等4级授权，以保证系统软件的安全。

　　在各采集站设有UPS，在能源中心将设备分成4类，分别设UPS，以缩小UPS发生故障时的影响范围。

　　即使EMS全部停机，还为最重要的70个信号设有指示记录仪，使调度人员仍能掌握基本情况，通过调度电话进行生产调度。

　　(3)要求一次投产成功

　　能源管理系统一旦投入运行，就不允许停机，没有一般工程的试生产期，因此每一个局部系统均提前调试好，经过模拟运行一个月以上才投入运行，真正做到了一次投产成功。

　　(4)要求很强的可扩展性

　　能源中心管理工作不断有新的需求，例如最近拟增加操作票的电子化，操作的自动核对以及音响核对等等。最近该厂在工艺流程上有新的变革，作为管理系统必须能适应这种情况，现在开放的EMS为此创造了方便条件.

　　(5)为下一代设备更新创造条件

　　随着企业生产的不断发展和计算机技术的不断提高，再过几年必然又要求设备更新，现在的EMS为此创造了方便条件。

6　结束语

　　EMS工程既是扩建又是设备更新改造，因此只好由中方自己负责，外商只负责供应硬件和基本软件。整个工程经各方面通力合作，第1步的主系统在1994年3月已全部投入运行，第3步主系统于1996年3月已全部投入运行。迄今情况很正常，一个新的系统已经融入大家的日常生产操作的习惯中。

　　管理的经济效益有几方面，容易看到的是人员的节省，能源调配的优化短时间内还难以量化，去年该厂的可比吨钢能耗已接近国际先进水平，比一般国内工厂低得多，能耗低的主要原因是由于生产工艺流程和能源回收装置的先进，但完善的能源管理工作功不可没。假设管理优化降低单位能耗为1％，加上人力上的节约，大约二年时间就可回收这次工程的全部投资。

　　综上所述，该厂能源中心的新系统提高了信息处理的速度，给调度工作以有力支持和更方便的监控，通过实践运行验证系统是成功、安全的，有很强的可扩展性，有显著的经济效益和社会效益。作为计算机管理系统，在实际运行中应不断进行优化。本工程的构思可供其他企业装备能源管理系统时参考下载本文