徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：傳統(tǒng)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要包括3個層次，分別是設(shè)備層、控制層、以及信息層。設(shè)備層的功能是將現(xiàn)場設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的形式掛接在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上，依照現(xiàn)場總線的協(xié)議標準，設(shè)備采用功能模塊的結(jié)構(gòu)，通過組態(tài)設(shè)計，完成數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換等。控制層負責(zé)數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)設(shè)備的控制動作的執(zhí)行等。信息層提供實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制的平臺，以此實時掌握現(xiàn)場所有監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)等。鑒于工業(yè)化項目中對數(shù)據(jù)處理的要求不斷提高，當前工廠還需要對采集的能耗數(shù)據(jù)進行存儲、處理，通過圖形界面實時顯示，報表導(dǎo)出以及同比環(huán)比等功能來實時反應(yīng)整個監(jiān)控體系的能耗消耗狀況。現(xiàn)通過南泰家紡項目來介紹Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)。

    0 引言

    工業(yè)智能化作為當前國際一級國內(nèi)工業(yè)改革的熱點，針對工業(yè)制造中流程工藝等進行優(yōu)化升級，以此提高效率，降低能耗。當前工業(yè)能耗管理作為工業(yè)智能化環(huán)節(jié)中重要的一部分，主要是針對工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備進行能源消耗監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)的長期采集以及分析，針對性的提出及節(jié)能改造方案，以及工業(yè)制造流程優(yōu)化，由此提高生產(chǎn)效率、降低單位能耗。

    Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的企業(yè)用戶端能耗管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對南泰家紡企業(yè)工廠內(nèi)的重要設(shè)備回路進行計量，通過對監(jiān)測回路用電量的實時計量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系用電狀況，找出高能耗點或不合理用能習(xí)慣，為有效節(jié)約能源，用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

    本文以南泰家紡為例，簡單介紹Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

    1 項目介紹

    江陰南泰家紡用品有限公司成立于2005年元月，公司廠房面積5萬多平方米，擁有員工1600多人，2013年銷售收入已超過13億元人民幣。公司產(chǎn)品以沙發(fā)套、床墊套、窗簾、靠墊、床上用品為主，95%以上出口歐美市場，主要客戶之一是全球最大的家居零售商——宜家，公司在宜家大中華區(qū)370多家供應(yīng)商中排名前茅。

    南泰家紡在采用各種方式進行節(jié)能管理和改造的同時，也受制于現(xiàn)有的硬件和軟件情況的限制。由于大部分能源消耗過程和重點能耗設(shè)備的監(jiān)控采用的人工抄讀，缺乏智能儀表的記錄與自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與分析。人工抄讀的數(shù)據(jù)時間間隔長、及時性差，統(tǒng)計的方法單一，同時無法與生產(chǎn)技術(shù)人員進行自動化的有機結(jié)合，在能耗管理方面較先進企業(yè)還有較大的不足。

    本項目重點要解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動化、可視化、可量化的收集與存儲；建立企業(yè)的能耗管理平臺、實現(xiàn)各項能源的集中化管理；重點優(yōu)化電能消耗，降低電費支出；深入分析能源消耗過程與趨勢，實現(xiàn)能耗管理與生產(chǎn)技術(shù)緊密結(jié)合。

    2 用戶需求

    （1）企業(yè)能耗管理系統(tǒng)平臺建設(shè)，包括能源數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、能耗分析系統(tǒng)、主站服務(wù)器、數(shù)據(jù)備份與應(yīng)急恢復(fù)系統(tǒng)和企業(yè)能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

    （2）重要能耗設(shè)備、企業(yè)一級電能功耗、電量智能儀表安裝與數(shù)據(jù)自動化采集；

    （3）自動裁床、絎棉能耗效率采集；

    （4）空壓機、過模機自動化數(shù)據(jù)采集；

    （5）建立南泰家紡需量實時管理體系、重點能耗設(shè)備、生產(chǎn)車間的互動式能耗管理組織與能力；

    （6）所有能源數(shù)據(jù)采集通訊傳輸應(yīng)可靠運行，不能有數(shù)據(jù)丟失并且數(shù)據(jù)應(yīng)可靠保存在服務(wù)器上。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時刷新；

    （7）其它能耗管理相關(guān)工作；

    3 設(shè)計方案

    3.1參考標準

    系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標準：

    JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》

    GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》

    GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》

    GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》

    GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

    DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

    DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

    DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

    3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

    鑒于南泰家紡廠區(qū)的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據(jù)用戶的幾點需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗，對該廠區(qū)的智能配電系統(tǒng)的搭建做以下設(shè)計：分別在老廠區(qū)配電室、新廠區(qū)配電室、三分廠配電室平配置串口服務(wù)器，串口服務(wù)武器通過廠區(qū)內(nèi)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機系統(tǒng)示意圖如圖1：

圖1

    4 系統(tǒng)功能

    上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及能耗數(shù)據(jù)分析處理等功能。

    4.1 功能特點

    Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應(yīng)快捷按鈕即可進入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。

    4.2系統(tǒng)功能

    4.2.1主界面

    結(jié)合工廠的生產(chǎn)特性，主界面顯示的數(shù)據(jù)為本項目的用電量（軟件正式運行之日起至當前），用電折合標準煤，當日的用電趨勢，用水趨勢。通過主界面可以詳細的了解整個廠區(qū)的總體的能耗數(shù)據(jù)以及當天的用電趨勢。界面如圖2所示：

圖2主界面

    4.2.2 用電主界面

    用電主界面通過具體的數(shù)值以及柱狀圖顯示，形象直觀的反應(yīng)了南泰家紡工廠的用能在日、月、年時間段內(nèi)的同比情況。管理者可以通過此界面直接了解廠區(qū)內(nèi)總體的能耗消耗數(shù)據(jù)嗎，為其優(yōu)化管理以及生產(chǎn)工藝提供一個直觀的趨勢統(tǒng)計。系統(tǒng)界面如圖3所示：

圖3 用電主界面

    4.2.3支路用能趨勢曲線

    支路用能趨勢曲線主要是針對重要支路中的電參量實現(xiàn)曲線的顯示，通過曲線的形式具化其支路中電參量的變化趨勢，形象直接的反應(yīng)支路負載在階段時間的運行狀態(tài)，為后期管理這維護提供直接的歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)界面如圖4所示：

圖4

    4.2.4 用能報表

    用能報表將南泰家紡廠區(qū)的重要回路進行階段時間的統(tǒng)計，并還可以通過報表的形式輸出，通過日、月、年報表的導(dǎo)出，與其生產(chǎn)的產(chǎn)量等掛鉤，通過班組考核等形式提高能源使用率。日、月、年報表可以在界面中隨意組合，界面如圖5、圖6、圖7所示：

圖5

圖6

圖7

    5 結(jié)束語

    工業(yè)自動化，信息化是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，當前大部分工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)區(qū)還停留在人工抄表、用能明細不明朗的粗放管理的狀態(tài)。就南泰家紡而言，通過Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)的搭建，將南泰家紡廠區(qū)內(nèi)的3個廠區(qū)的主要用能細化，并實時存儲、分析、管理。通過具體的數(shù)據(jù)展示出廠區(qū)的用能趨勢以及用能習(xí)慣，為管理者后期優(yōu)化生產(chǎn)工藝以及優(yōu)化管理提供堅實可靠的科學(xué)依據(jù)。

    南泰家紡項目中主要是針對廠區(qū)的用能進行了能耗計量體系的搭建，后期還可以將廠區(qū)的用水、氣等其他用能納入系統(tǒng)，使系統(tǒng)的用能數(shù)據(jù)更加全面。再通過納入產(chǎn)能，計算出單耗，將各個班組的單耗進行對比，制定合理的考核計劃，提高能源的使用率，降低成本。

    參考文獻

    [1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

    [2]《智能樓宇控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛(wèi)東、李皓，清華大學(xué)出版社

    [3]《智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與能耗管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案》，周中， 北京. 機械工業(yè)出版社.

    作者簡介

    徐霜，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司<