基于FT_Vantagepoint_EMI和Xcelsius的能效分析系统研究应用

时间：2024-09-03

李瑞芳

(金川镍钴研究设计院，甘肃金昌 737100)

能源管控中心项目是一个集过程监控、能源调度、能源管理为一体的管控一体化项目，能源管理应用软件开发是项目建设的核心内容之一，主要包括基础能源管理系统、SCADA生产能源监视系统和能效分析系统。

能效分析系统旨在对重点耗能单位每一个管控单元中能源流向分析、主要能耗关键指标和影响关键指标的能源管控因子的在线监测与分析，制定保证能源管控关键指标、对管控因子进行控制的管控策略，为判断该管控单元是否实现能源的合理使用提供评价标准，为生产调度实现节能调度提供指导方法，实现全过程精细化管理，最终达到提高能效、实现节能之目的。

1 能效分析系统功能需求

通过对能源管控模块的综合分析及提炼，能效分析系统的主要功能包括：

（1）能源管控单元设置

根据精细化管理要求及能效管控运行情况，按需灵活增减管控单元。

（2）能源流向分析

能源流向分析是根据管控单元绘制不同能介的能源系统网络图，对能源介质在系统中实际流动过程进行描绘，反映能源流向和数量，描述能源系统的基本平衡关系。

（3）能源消耗趋势和能源平衡

以趋势图的形式直观反映各能源介质消耗情况。

（4）单元能效监视分析

对每一个管控单元中设置的各能源关键指标的能耗值、影响各关键指标的主要管控因子等可以量化的数据进行在线监视，针对可控的管控因子提出相应的管控方法和策略。

（5）异常能效报警

各能源介质实际能耗值与标杆值进行比对，能源输入输出量进行比对，按红黄绿三区管理方法，在能流图、能效监视画面上进行相应的报警显示。

（6）数据录入：对不能进行自动采集上传的数据进行手工录入。

2 运行环境及开发平台

2.1 系统运行环境

能效分析系统采用C/S和B/S架构模式，服务器和客户端采用不同的运行环境。

服务器：Windows Server2008 R2 Enterprise客户端：Windows XP/Windows7

2.2 软件开发平台及工具

（1）FactoryTalk Vantagepoint

FactoryTalk Vantagepoint是ROCKWELL公司EMI企业制造智能平台，在EMI平台软件上主要进行生产报表系统及趋势等功能性开发，同时进行网上发布。FactoryTalk Vantagepoint安装在服务器上。

（2）Xcelsius 2008

Xcelsius 2008（水晶易表）是一种数据可视化软件，用来创建动态交互式模型，并将这些模型添加到仪表盘或导出为swf、pdf、ppt、word等格式的文件以进行发送。Xcelsius 2008内嵌一个Excel电子表格，可对获取数据进行适应性处理。Xcelsius 2008一般安装在客户端开发计算机上。

（3）支撑平台

Historian历史数据库、Oracle关系数据库及EMS3.0系统平台。

3 系统分析及应用开发

以某公司铜冶炼和镍冶炼厂为试点，根据现场适应性改造及能源管控需求，两个试点单位共划分40多个能源管控单元，能效分析系统功能设计及开发实施全部以能源管控单元为基本粒度。

能效分析系统的能源流向分析、单元能效监视、异常能效报警等功能设计在Xcelsius 2008开发工具下进行；能源消耗趋势以FactoryTalk Vantagepoint平台中Trend客户端为开发工具。

3.1 能效分析系统模型视图设计及数据源获取

模型视图用于VantagePoint用户在其门户报告(Reports)菜单中方便地进行关联访问。利用VantagePoint Manager客户端工具可根据需求自行创建模型视图和获取不同接口的数据源，本系统数据源主要来自Historian历史数据库和Oracle关系数据库。图1为能效分析系统模型视图。

图1 能效分析系统模型视图

3.2 基于Xcelsius 2008的能效分析系统应用开发

（1）可视化模型设计

主要包括嵌入电子表格首选项设置、画布及可视化部件设计。在“首选项”的Excel选项中，启用Live office的兼容性，允许用户在Xcelsius中将Live Office数据连接添加到模型。根据项目开发客户端显示器的分辨率及监视画面整体规划，本项目画布自定义为1920＊1080，在模型部件选择上，以选项卡集为画布容器，以列表框作为时间选择器来兼顾以管控单元为单位的各功能展现。在单元能源流向图中，以不同能介的输入、消耗分配及消耗结构图等进行直观显现；在单元能介消耗图中，主要展现不同能源介质的消耗情况，同时以柱状图、折线图相组合的形式直观表现生产情况及相关能介的能耗情况。可视化模型设计如图2～图4所示。

图2 管控单元能源流向图

图3 管控单元电耗监视图

图4 单元能效监视分析

（2）外部数据源获取

在Xcelsius 2008中，将可视化模型连接到外部数据源，运行模型时，将基于外部数据源更新数据。在内嵌Excel的VantagePoint菜单下，点击Insert按钮，可选择性地获取VantagePoint模型中的各种数据源，并对获取的数据进行相应的分析计算，外部数据源获取界面如图5所示。

图5 外部数据源获取界面

（3）链接部件和数据

可视化模型设计完成后，需要将各部件链接或绑定到嵌入电子表格中的特定单元格，使部件数据与单元格数据同步更新。

（4）管理数据连接

数据管理器用于集中管理和配置模型中的所有连通性选项，包括Flash变量和XML映射。打开模型时，数据管理器将检测所有现有的连接类型。如果要基于外部源中的数据来更新模型中的数据，则需使用数据管理器添加外部数据连接，同时对添加的每一个XML映射进行数据URL定义和刷新选项设置。

将可视化模型导出为HTML格式，则需添加一个Flash变量连接，以便在模型加载时将值传递到其中。配置Flash变量连接时，需要指定名称并定义数据所在电子表格中的存储位置。

（6）模型导出与发布

Xcelsius 2008生成的模型以Adobe Flash技术为基础，并受其安全保护规则制约。＊.xlf模型完成后，将其导出为Flash（SWF）格式的文件,在VantagePoint菜单下，点击Publish按钮，选择欲发布的Flash文件和XLF文件在预先创建的能效分析系统模型视图中相应位置进行发布后，用户通过访问VantagePoint门户网站（http∶//172.20.1.30∶8001/nxgk.html）即可查看其可视化模型。