能源管控信息系統(tǒng)

1、能源管控信息系統(tǒng)1、能源管控系統(tǒng)概述1.1定義能源管控系統(tǒng)具有完整能源監(jiān)控、管理、分析和優(yōu)化功能的管控一體化計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。它是指采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)施集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，改進(jìn)和優(yōu)化能源平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗的管控一體化系統(tǒng)。1.2應(yīng)用范圍一般而言，能源管控系統(tǒng)最基本要求是涵蓋企業(yè)主要產(chǎn)能、用能和二次能源生產(chǎn)、利用范圍，“管”和“控”各自包涵的內(nèi)容主要是，“管”包括數(shù)據(jù)的采集、處理和利用過(guò)程，“控”包括直接和間接控制，直接控制又細(xì)分為集中控制和分散控制，能源管控信息系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)的管理和技術(shù)水平雖然有差異，但應(yīng)包涵上述基本內(nèi)

2、容。2、能源管控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能源管控系統(tǒng)整個(gè)體系結(jié)構(gòu)五個(gè)層次，整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次從底層逐級(jí)向上可分為單機(jī)設(shè)備層、數(shù)采/控制設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、監(jiān)控層和數(shù)據(jù)服務(wù)層以及管理層五個(gè)層次。如下圖1所示：圖1 能源管控體系結(jié)構(gòu)能源管控系統(tǒng)體系結(jié)論只是一個(gè)整體能源框架，還需從其應(yīng)用結(jié)構(gòu)而言，將體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行衍生說(shuō)明，如下圖2所示：圖2 能源管控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)3、能源管控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)（細(xì)化說(shuō)明）3.1 L1設(shè)備層設(shè)備層作為海煙太倉(cāng)薄片廠能源管控系統(tǒng)的底層，整個(gè)廠包括生產(chǎn)區(qū)域、生活區(qū)域和污水處理。主要使用的能源介質(zhì)有蒸汽、水、電。底層設(shè)備層生產(chǎn)環(huán)節(jié)有七工段，對(duì)應(yīng)7個(gè)控制室。分別是投料后、萃取段、濃縮段、配藥段、制漿

3、段、抄造段和后處理段。投料段使用三個(gè)煙梗預(yù)浸罐設(shè)備。萃取段使用熱水罐和兩個(gè)儲(chǔ)液罐設(shè)備。濃縮段使用三個(gè)涂布液調(diào)配罐設(shè)備。制漿段使用高濃磨機(jī)、煙漿扣前罐、煙漿精漿機(jī)、水力碎漿機(jī)、木漿扣前罐及抄前漿罐等設(shè)備。抄造段使用高位箱、蜘蛛型布漿機(jī)及助劑中間罐等。生活區(qū)域則包括浴室、空調(diào)、食堂及綠化等。3.2 L2數(shù)采/控制設(shè)備層數(shù)采/控制設(shè)備層安裝有各種檢測(cè)采樣設(shè)備，如流量計(jì)、液位計(jì)、壓力計(jì)、電度表或污水處理站在線檢測(cè)儀器等，用于完成數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、發(fā)送及命令接收等方面的功能?，F(xiàn)在系統(tǒng)中主要有8個(gè)蒸汽管道，12根輸水管道和5臺(tái)變電器分別供給生產(chǎn)車(chē)間、生活區(qū)域和污水治理。在蒸汽管網(wǎng)放入蒸汽流量計(jì)測(cè)量蒸汽的流量

4、，在水管網(wǎng)放入水表用來(lái)測(cè)量用水量，在電網(wǎng)安放電表，用來(lái)測(cè)量用電量。還有就是在生產(chǎn)區(qū)域各個(gè)生產(chǎn)車(chē)間投入各類(lèi)流量?jī)x表、壓力表溫度儀或其它串口設(shè)備，以及各類(lèi)變送器還有PLC設(shè)備，便于現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量測(cè)量和控制設(shè)備。之后就是在生活區(qū)域投入水表測(cè)量各個(gè)生活區(qū)域段的用水情況。3.3 L3網(wǎng)絡(luò)傳輸層L3層為網(wǎng)絡(luò)傳輸層，指用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)體，包括有線和無(wú)線兩種方式。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)采/設(shè)備控制層進(jìn)行相互通訊，交換數(shù)據(jù)、指令下達(dá)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)采/設(shè)備控制層的集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。海煙太倉(cāng)薄片廠能源管控系統(tǒng)主要能源介質(zhì)分有水、電、蒸汽。由于設(shè)備分布范圍廣、距離遠(yuǎn)，所以網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案還必須考慮地理位置因素，故將網(wǎng)絡(luò)傳輸按其能源介

5、質(zhì)的不同采用不同的傳送方案。對(duì)于能源介質(zhì)水的數(shù)據(jù)傳輸方案：12塊水表需要更換為可遠(yuǎn)傳水表，通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸方式傳輸，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器將RS485/MODBUS轉(zhuǎn)換為T(mén)CP/IP，通訊至服務(wù)器和PLC。對(duì)于能源介質(zhì)蒸汽的數(shù)據(jù)傳輸方案：蒸汽儀表8個(gè)，原蒸汽儀表數(shù)據(jù)已被抄造PLC采集，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到新能源PLC中，通過(guò)AB軟件管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，新能源PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥茉幢O(jiān)控層的I/O服務(wù)器中供客戶端使用。對(duì)于能源介質(zhì)電力的數(shù)據(jù)傳輸方案：變壓站#3，#4，#5已安裝的電表，有數(shù)據(jù)采集，其數(shù)據(jù)需新建通訊連接到能源管控的監(jiān)控層I/0服務(wù)器中。1#污水站，2#生活辦公和2個(gè)變壓總控柜所有的電表數(shù)

6、據(jù)需要新建GPRS無(wú)線傳輸方式傳輸通訊連接到能源管控的監(jiān)控層I/O服務(wù)器中。對(duì)18個(gè)100KW以上大功耗的電器，在相應(yīng)工段的柜子里新增智能電表，測(cè)量電能數(shù)據(jù)，儀表數(shù)據(jù)通過(guò)本站PLC讀取，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到能源系統(tǒng)PLC中。3.4 L4監(jiān)控層與數(shù)據(jù)服務(wù)層L4層為能源監(jiān)控與數(shù)據(jù)服務(wù)層，能源監(jiān)控指在監(jiān)視和控制，顯示實(shí)時(shí)控制圖形和數(shù)據(jù)，監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)用能情況和檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的異常報(bào)警情況，防止跑冒滴漏。監(jiān)控層提供能源各介質(zhì)集中監(jiān)視與控制功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各能源數(shù)據(jù)的集中采集以及下發(fā)命令控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。監(jiān)控層選用AB組態(tài)軟件FactoryTalk View進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將原始數(shù)據(jù)通過(guò)RSLinx傳送到FactoryTa

7、lk Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中便于統(tǒng)計(jì)歸檔。監(jiān)控層收集設(shè)備層生產(chǎn)區(qū)域、生活區(qū)域以及薄片廠水、電、蒸汽管網(wǎng)各檢測(cè)儀表的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)以人機(jī)界面的形式投放大屏。按能源介質(zhì)的不同，客戶端可分成水、電及蒸汽三個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。下面對(duì)監(jiān)控層應(yīng)用軟件主要功能進(jìn)行概略說(shuō)明：監(jiān)控層的人機(jī)界面可由過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面、數(shù)據(jù)設(shè)定畫(huà)面、曲線畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面以及流程圖的WEB應(yīng)用組成，而過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面又可分為管網(wǎng)監(jiān)控、生產(chǎn)用能監(jiān)控以及生活區(qū)域監(jiān)控以及各設(shè)備狀態(tài)的顯示。還有就是要增加相應(yīng)的報(bào)警功能、設(shè)備操作功能、數(shù)據(jù)歸檔功能、報(bào)表功能以及數(shù)據(jù)查詢功能。3.4.1 對(duì)操作功能的說(shuō)明設(shè)備的操作控制聯(lián)鎖主要在各工藝單元內(nèi)完成，能源管控

8、系統(tǒng)內(nèi)主要完成操作控制功能。供配電系統(tǒng)的信號(hào)是通過(guò)通信方式傳輸?shù)模谀茉垂芸叵到y(tǒng)內(nèi)只經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理，所有操作和控制聯(lián)鎖應(yīng)該在變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)完成。在能源管控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)只對(duì)重要設(shè)備做有限的操作條件閉鎖。而蒸汽監(jiān)控系統(tǒng)，按可實(shí)現(xiàn)能源管控系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制考慮，在能源中心可對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行操作和控制調(diào)節(jié)。3.4.2 對(duì)報(bào)警功能的說(shuō)明 現(xiàn)場(chǎng)被檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以設(shè)限，電壓、電流超限告警，通信中斷自動(dòng)報(bào)警，非法闖入報(bào)警、巡檢未到位報(bào)警及有害氣體超標(biāo)告警等。報(bào)警的種類(lèi)：報(bào)警可分為重故障、輕故障、一般信息（事件）三種。重故障報(bào)警是指嚴(yán)重的報(bào)警，會(huì)影響主設(shè)備的運(yùn)行，需要馬上做處理。如上上限報(bào)警等。輕故障報(bào)警是指一

9、般性的故障，或需要對(duì)操作人員提醒的報(bào)警，如上限報(bào)警等。一般信息指不屬于故障，但要讓操作人員知道的信息，如門(mén)開(kāi)的信號(hào)。為便于對(duì)事件的記錄和查詢，將設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)和操作信號(hào)也列入操作系統(tǒng)，作為一般信息處理。報(bào)警的方式：重故障、輕故障應(yīng)有鈴聲或蜂鳴器報(bào)警聲。重大故障有語(yǔ)音報(bào)警。一般事件信息沒(méi)有聲音報(bào)警和語(yǔ)音報(bào)警。畫(huà)面上顯示當(dāng)前報(bào)警信息和歷史報(bào)警信息。報(bào)警信息的顯示：每幅畫(huà)面上有一報(bào)警信息條，可以顯示最新的一條還未被確認(rèn)的報(bào)警信息，畫(huà)面有報(bào)警一覽畫(huà)面和歷史報(bào)警信息匯總畫(huà)面，在報(bào)警一覽畫(huà)面上顯示當(dāng)前存在的報(bào)警信息，在歷史報(bào)警信息匯總畫(huà)面上顯示已經(jīng)恢復(fù)的報(bào)警信息。3.4.3 對(duì)報(bào)表和數(shù)據(jù)歸檔時(shí)間的說(shuō)明對(duì)報(bào)

10、表的說(shuō)明：報(bào)表有日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)。日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)可選擇自動(dòng)打印。對(duì)數(shù)據(jù)歸檔的說(shuō)明：1） 能源管控系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)獲取的數(shù)據(jù)通常僅包括最小的集合，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，往往需要更多的數(shù)據(jù)。此時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)做更多的處理。數(shù)據(jù)基本處理包括流量的累積、多個(gè)數(shù)據(jù)之和或差等2） 為了對(duì)系統(tǒng)的過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以便有效進(jìn)行故障分析和能源消耗分析，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)模擬信號(hào)和報(bào)警信號(hào)進(jìn)行歸檔。歸檔數(shù)據(jù)的采集周期按不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型采用不同的歸檔周期，通常為2S。報(bào)警信號(hào)為實(shí)時(shí)的歸檔，數(shù)據(jù)保存時(shí)間通?？蔀?個(gè)月，具體視信號(hào)的工藝用途設(shè)計(jì)時(shí)確定。實(shí)時(shí)歸檔數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。3） 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)有以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)歸檔為目的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，應(yīng)

11、優(yōu)先考慮采用安全、可靠和功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。能源過(guò)程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)歸檔采用按時(shí)間段（計(jì)算最小值、最大值、平均值、累計(jì)值、準(zhǔn)點(diǎn)值）壓縮的數(shù)據(jù)，時(shí)間段通常應(yīng)包括小時(shí)值/天值/月值，3.5 L5管理層L5層為管理層，所謂管理層就是指在信息管理，讓用戶了解全場(chǎng)各部門(mén)和設(shè)備的能耗情況，包括能耗計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、預(yù)測(cè)，并提供用戶打印日、月、年報(bào)表等功能。此次做到能源信息管理層的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、計(jì)劃管理、統(tǒng)計(jì)分析及決策支持。管理層作為能源管理系統(tǒng)在線平衡調(diào)度及在線能源管理的補(bǔ)充，對(duì)能源管理系統(tǒng)功能的發(fā)揮和從宏觀角度提供能源系統(tǒng)管理和考核的支持十分重要。管理層包括能源計(jì)劃管理、能源實(shí)績(jī)管理、能源生產(chǎn)運(yùn)行支持、能源對(duì)比

12、分析等模塊。這些模塊以能源管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)提取ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)績(jī)和生產(chǎn)計(jì)劃等信息，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析和處理，以友好的設(shè)計(jì)界面提供給能源管理的專(zhuān)業(yè)人員和運(yùn)行管理專(zhuān)業(yè)人員使用，從整體角度向能源系統(tǒng)管理人員提供一體化的安全保障機(jī)制和完善的管理平臺(tái)。-能源供需計(jì)劃管理根據(jù)公司生產(chǎn)計(jì)劃、檢修計(jì)劃、能源消耗歷史平均值和供能狀況，編制能源供需計(jì)劃報(bào)表，包括電力供需計(jì)劃、蒸汽供需計(jì)劃、壓縮空氣供需計(jì)劃、用水供需計(jì)劃等報(bào)表。能源供需計(jì)劃為公司生產(chǎn)計(jì)劃的重要組成部分，其主要功能是指導(dǎo)能源系統(tǒng)按照供需計(jì)劃組織生產(chǎn)，向主生產(chǎn)線提供所需要的能源量，實(shí)現(xiàn)能源管理由事后管理向事前管理轉(zhuǎn)變。- 能源供需實(shí)績(jī)管理能

13、源供需實(shí)績(jī)主要對(duì)各種能源介質(zhì)實(shí)際發(fā)生量、主要用戶的使用量，能源介質(zhì)放散量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、抽取和整理，取得能源生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)績(jī)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)日能源實(shí)績(jī)報(bào)表、月能源實(shí)績(jī)報(bào)表等的管理。能源管理部門(mén)編制的能源供需實(shí)績(jī)報(bào)表為公司的唯一能源消耗數(shù)據(jù)來(lái)源，所有部門(mén)均以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)編制各類(lèi)其他報(bào)表。- 能源對(duì)比分析管理針對(duì)分配給各級(jí)調(diào)度單元的生產(chǎn)任務(wù)，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并根據(jù)公司生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行安排，進(jìn)行能源供需、能耗實(shí)績(jī)與計(jì)劃的比較，用以指導(dǎo)企業(yè)能源管理工作，提高企業(yè)能源管理水平和能源管理效率。包括能源供需計(jì)劃分析、能源供需實(shí)績(jī)分析等。- 能源質(zhì)量管理對(duì)水、蒸汽等能源介質(zhì)的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)管

14、理，編制各類(lèi)能源質(zhì)量報(bào)表，同時(shí)對(duì)各類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控和趨勢(shì)分析，避免質(zhì)量事故。制定檢測(cè)內(nèi)容：制定檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量管理維護(hù)：能源介質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，編制質(zhì)量管理報(bào)表。質(zhì)量分析：質(zhì)量變化、趨勢(shì)預(yù)測(cè)及分析。- 能源運(yùn)行支持管理能源生產(chǎn)運(yùn)行管理原則：能源生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)行能源集中管制和調(diào)度制度。能源管制中心在與生產(chǎn)管制中心和設(shè)備管制中心協(xié)調(diào)統(tǒng)一下，負(fù)責(zé)公司能源系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行管理工作，執(zhí)行日作業(yè)計(jì)劃，有權(quán)處理正常生產(chǎn)和事故狀態(tài)下能源供應(yīng)過(guò)程中的問(wèn)題。所有用戶必須嚴(yán)格執(zhí)行能源管制中心調(diào)度指令。通過(guò)對(duì)能源生產(chǎn)運(yùn)行的管理，能充分依靠本系統(tǒng)內(nèi)能源設(shè)備能力，做到按計(jì)劃供能，滿足生產(chǎn)廠對(duì)各種能源的需求。包括調(diào)度日志管理、

15、停復(fù)役管理管理、運(yùn)行方式管理等功能。調(diào)度日志管理：定義調(diào)度日志條目并在交接班時(shí)進(jìn)行調(diào)度日志編寫(xiě)及管理。運(yùn)行單管理：定義運(yùn)方單條目，并對(duì)運(yùn)方單的運(yùn)轉(zhuǎn)流程進(jìn)行處理和維護(hù)。停復(fù)役管理：定義停復(fù)役單的條目并對(duì)停復(fù)役單的運(yùn)轉(zhuǎn)流程進(jìn)行處理和維護(hù)。4、與ERP系統(tǒng)的接口5、能源管控系統(tǒng)的功能作用Ø 完善能源信息的采集、存儲(chǔ)、管理和利用完善的能源信息采集系統(tǒng)，便于獲得第一手運(yùn)行工藝數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況、及時(shí)采取調(diào)度措施，使系統(tǒng)盡可能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，并將事故的影響降到最低。在企業(yè)能源管理部門(mén)的指導(dǎo)下，對(duì)能源系統(tǒng)采集分散控制盒集中管理。針對(duì)能源工藝系統(tǒng)的分散和能源管理要求集中的特點(diǎn)，建立能源管理系

16、統(tǒng)可以滿足能源工藝系統(tǒng)特點(diǎn)的分散控制和集中管理，使企業(yè)的能源管理水平適應(yīng)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展需要。Ø 減少能源管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化能源管理流程，建立客觀能源消耗評(píng)價(jià)體系能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)在信息分析基礎(chǔ)上的能源監(jiān)控和能源管理的流程化再造，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備管理、運(yùn)行管理，有效實(shí)施客觀的以數(shù)據(jù)為依據(jù)的能源消耗評(píng)價(jià)體系，績(jī)效考核，減少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及時(shí)了解真實(shí)的能耗情況和提出節(jié)能降耗的技術(shù)和管理措施，向能源管理要效益。Ø 減少能源系統(tǒng)運(yùn)行管理成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。大型企業(yè)的能源系統(tǒng)規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)管理、運(yùn)行值班和檢修及其管理的工作量大，成本高。能源中心的建設(shè)，將為企業(yè)的管理體制改革中發(fā)揮重要示范作用。中小企業(yè)雖然雖然測(cè)量點(diǎn)稍少一些，能源管理將更加直觀有效。系統(tǒng)的最終目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表統(tǒng)一監(jiān)控，簡(jiǎn)化能源運(yùn)行管理，減少日常管理的人力投入，節(jié)約人力資源成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。Ø 加快能源系統(tǒng)的故障和異常處理，提高對(duì)企業(yè)性能源事故的反應(yīng)能力。能源調(diào)度可以通過(guò)系統(tǒng)迅速?gòu)娜值慕嵌攘私庀到y(tǒng)的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，以便及時(shí)采取措施，降低損失。這在能源管理系統(tǒng)非常情況下特別有效。通