企业能源管理系统(EMS)解决方案系统架构

企业能源管理系统（EMS）解决方案系统架构一能源管理系统（Energy management system，简称EMS）是以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，通过能源计划、监控、统计、消费分析、重点能耗设备管理和能源计量设备管理等多种手段，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益为目的信息化管控系统。

罗克韦尔自动化公司的电力及能源管理系统（PEMS）;电力管理和控制系统（PMCS）;(PMCS)电力监控系统;在淘汰落后产能的过程中，先进节能的工业自动化技术和设备成为了企业的首选。

节能减排的自动化技术除了高能效电机、变频器、过程自动化系统和能源管理系统之外，还有面向冶金、有色、电力、化工、建材、造纸六大“三高”行业治理的成套专用优化系统和专用控制装置，比如特种执行器和特种检测技术，除尘、脱硫优化控制技术，固体废物焚烧的最优控制技术，废液的检测、分离和控制技术，节能、降耗的卡边控制技术，最优燃烧控制技术，最优调速控制技术，热能转换和传递优化技术等等，这些技术也是推进我国高端工业自动化产业化的重要方面。

节能减排在我国的推进离不开先进的自动化技术、产业结构调整、企业管理水平的提升。

节约能源已经作为我国建立节约型社会的基本国策，对于“十一五”规划中单位GDP能耗节能减排20%的任务，企业不应该把它仅仅作为约束性指标，而是应该把节能减排融入到长远发展的战略中去，这对企业的发展无疑具有巨大的促进作用。

这也是产业结构优化调整到一定程度，企业管理水平也提升到一定水平，共同作用的结果。

当三者有机结合，节能减排也就会大行其道了。

随着我国计算机信息技术的高速发展、计算机软件应用技术的不断普及、企业信息化建设经验的不断积累和计算机信息管理系统应用水平的提高，众多企业已从多年来内部信息化建设的实践中，深刻地领悟到由此而产生的企业内部采购信息、生产信息、销售信息、库存信息、财务信息等存在各为一体、互不相通的问题。

这使企业难以对生产经营活动进行有效的监控和管理，形成制约企业加速发展的瓶颈，因而使企业深刻地认识到走信息集成化道路的重要性。

为此，掘弃"信息孤岛"，实施信息集成化技术，实现PCS/MES/ERP三层架构，已成为企业信息化建设发展的一种必然选择。

能源管理系统（Energy management system，简称EMS）是企业信息化系统的一个重要组成部分，在能源数据进行采集、加工、分析，处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等方面发挥着重要的作用。

在企业信息化系统的架构中，把能源管理作为MES的一个基本应用构件，作为大型企业自动化和信息化的重要组成部分，如图示：制造执行系统(MES):是一套位于上层的计划管理系统与底层的工业控制系统之间的面向车间层的管理信息系统，它为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态和历史状况。

MES系统能通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。

当工厂中有实时事件发生时，MES系统能及时对这些事件作出反应、报告，并用当前准确的数据对它们进行约束和处理，这种对状态变化的迅速响应使MES系统能够减少企业内部那些没有附加值（NVA-Non Value Added）的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，同时提高了工厂及时交货的能力，改善了物料的流通性能，提高了生产回报率。

MES系统还能通过双向直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关生产行为的关键任务信息。

MES系统能够帮助企业解决生产中遇到的一些瓶颈问题，从而改进生产线运行性能，达到降低在制品(WIP- Work In Process)库存、缩短产品制造周期、提高生产效率并控制生产成本的目标。

仓库管理系统(WMS):WMS是一套面向材料、备件、成品等仓库的信息管理系统，它能够辅助仓库管理人员对货物的入库、出库、移库、盘点等业务进行全面的控制和管理，杜绝货物积压与短缺现象，达到降低库存、减少资金占用的目的。

WMS可以实现按照ABC分类的原则来对仓库内的物品进行管理，并借助条码识别技术来实现数据采集，从而保证信息的准确性。

WMS严格保证物品的先进先出，该系统已成功应用于材料仓库、备件仓库和成品仓库，为企业物流链提供了帮助。

MES，Manufacturing Execution System，生产管理系统/制造执行管理系统。

生产管理软件系统(MES)是企业系统信息化集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产管理里敏捷化的基本技术手段，生产管理软件系统（MES）是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的管理系统技术与实时信息系统。

生产管理系统软件解决方案：软件方案控制生产系统，实现生产管理的最佳化分为两种情况：一方面是现场级生产系统管理自动化MES；另一方面是ERP 级监督性装置管理MES系统。

在这两种情况之间存在着一个间隙-MES系统就是用于灵活计划和安排制造装置资源的信息链中的决定性因素。

生产管理软件系统（MES系统）可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的生产制造环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。

适用于不同行业（家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药），能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。

目前国外知名企业应用MES生产管理软件系统已经成为普遍现象，国内许多企业也逐渐开始采用MES生产管理系统来增强自身的核心竞争力。

生产管理软件系统（MES）是企业信息化建设中的关键环节，正越来越被重视。

流程型生产企业行业按照MES实用模型，从基础功能着手，然后在此基础上根据企业的实际情况进行功能扩充，逐步完善企业生产管理系统，实现从DCS 到ERP的信息畅通。

能源介质种类主要包括：高炉煤气（BFG）、焦炉煤气（COG）、转炉煤气（LDG）、天然气（NG）、氧气（O2）、氮气（N2）、氩气（Ar）、压缩空气（Air）、蒸汽、氢气（H2）、采暖热网、生活水、工业净环水、工业浊环水、浓盐水、除盐水、酚氰水、软化水、电力等。

能源介质信息包括：压力、流量、温度、煤气热值、供水品质（水质）、阀门开闭、调节阀开度、开关信号、动力设备运行状态、主生产线设备的运行状态等。

环保信息包括：环保设备的运行情况、外排水中主要污染物的浓度、流量、主要废气排放点的外排放废气中烟（粉）尘、SO2、NOx、CO2 等污染因子的浓度和流量、污染物排放总量、大气质量指标、厂区视频检测、厂界噪音。

- 能源中心：以SCADA软件为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监视、工艺操作和实时的能源管理功能；基于数据库技术开发具有模型背景的能源管理功能并对外提供接口。

- 通讯网络：采用工业级以太网交换机，建立分区域的冗余环网，环与环之间采用耦合拓扑结构进行连接，从而建立高可靠专有的能源数据采集通讯网络。

- 数据采集：RTU产品为核心，通过信号采集、通讯、协议转换等技术手段，将能源介质参数的采集与生产控制系统隔离，提供连续、真实、可靠的数据依据。

2、系统数据流图能源中由心I/O数据服务器、Oracle关系数据库服务器、Web服务器和工作站组成。

I/O数据服务器负责原始计量数据的实时采集、历史压缩存储、二次计算和为监控画面提供实时数据；Oracle数据库服务器负责计量统计数据的收集和存储，作为能源（物资）计量统计管理数据库；工作站上运行计量数据监控与管理系统软件，对计量数据进行分析处理、设备管理、权限分配、报表打印以及调阅等；Web服务器负责将指定的实时数据监测画面和动态曲线以网页的形式在公司网上发布，供其他部门网上在线查阅，并提供系统与用户的各种人机界面。

根据能源管理系统功能需求及实际各部门业务流程规定，EMS数据流图可用下图表示：3、系统功能EMS的监控系统分为4个子系统，即供配电系统、动力系统、给排水系统和环保系统。

其中动力系统包括燃气系统、蒸汽系统、氧氮氩系统，给排水系统包括化学水、工业水和生活水。

①、数据的实时采集与监控通过建立可靠的数据采集系统（SCADA系统）对能源潮流数据（如电流、电压、压力、温度、流量、环境数据等）、设备状态（如开、停、阀门开度、报警信号等）等进行采集；提供过程监视、操作控制、实时调整等画面,过程曲线及信息显示等辅助界面、大屏幕等完成能源中心管辖范围的能源设备状态及潮流的监视功能；提供过程控制和实时调整,参数设定窗口等实现控制功能；并对信息进行归档。

②、基础数据管理包括介质参数管理、维护单位管理、计量设备管理、测点耗量关系、用户权限设置、以及其他需人工录入的参数管理界面。

③、能源管理功能将采集的数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划和检修计划的数据，实现基础能源管理功能，包括能源实绩分析管理、能源计划管理、运行支持管理、能源质量管理、能源平衡管理、在线预测分析等。

④、环境监测与保护对环保设备运行状态的监测，对水、烟气等排放进行监测、分析和管理。

4、基本配置能源管理系统基于以太网的数据通信技术，采用C/S 和B/S 混合系统架构方式。

典型的配置和设备组成如下：三、主要产品技术描述1、SCADA软件采用国际主流的SCADA软件建立I/O Server实时数据服务器功能，通过在线的数据采集实现动态流程图、参数表、趋势曲线等监控功能，并与关系数据库建立通讯。

技术特点如下：—软件体系采用真正的客户/服务器（C/S）体系结构；—能够完全做到实时数据服务器以及趋势、报警、报表和文件等功能模块的冗余；— I/O通讯冗余，主通讯中断时自动切换到旁路；—支持在线组态，即在不影响操作的情况下，允许全部或部分应用程序进行修改；—支持ODBC、OPC、API、DDE等标准数据交换方式；—网络通讯采用标准的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等协议；—支持多种关系型数据，包括Oracle、SQL Server、dBASE等。

—系统通过设置不同级别的用户操作权限而防止越权操作保护系统的安全。

2、远程数据采集单元—MIPM RTU远程数据采集单元采用美国SIXNET公司MIPM系列RTU产品。

SIXNET高端RTU产品（IPM级）具有32位处理器、大容量存储空间，不但提供标准串口（RS232/RS485）通讯和IEC61131-3标准编程功能。

还提供以太网通讯端口，并具有嵌入式功能，可支持高级编程和网络通讯应用程序，例如Web Server、Internet访问、高级C/C++编程及专有通讯协议的定制等，是最新一代控制器产品。

同时具有多种国际工控产品质量认证，提供高可靠品质应用。

其产品主要技术特点为：①、同时提供多种通讯端口：以适应分散应用和本地的不同通讯要求。