能源管控信息系统

能源管控信息系统

1、能源管控系统概述

1.1定义

能源管控系统具有完整能源监控、管理、分析和优化功能的管控一体化计算机信息系统。它是指采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源系统的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统。

1.2应用范围

一般而言，能源管控系统最基本要求是涵盖企业主要产能、用能和二次能源生产、利用范围，“管”和“控”各自包涵的内容主要是，“管”包括数据的采集、处理和利用过程，“控”包括直接和间接控制，直接控制又细分为集中控制和分散控制，能源管控信息系统根据企业的管理和技术水平虽然有差异，但应包涵上述基本内容。

2、能源管控系统体系结构

能源管控系统整个体系结构五个层次，整个系统网络层次从底层逐级向上可分为单机设备层、数采/控制设备层、网络传输层、监控层和数据服务层以及管理层五个层次。如下图1所示：

图1 能源管控体系结构

能源管控系统体系结论只是一个整体能源框架，还需从其应用结构而言，将体系结构进行衍生说明，如下图2所示：

图2 能源管控系统应用结构

3、能源管控系统功能结构（细化说明）

3.1 L1设备层

设备层作为海烟太仓薄片厂能源管控系统的底层，整个厂包括生产区域、生活区域和污水处理。主要使用的能源介质有蒸汽、水、电。

底层设备层生产环节有七工段，对应7个控制室。分别是投料后、萃取段、浓缩段、配药段、制浆段、抄造段和后处理段。投料段使用三个烟梗预浸罐设备。萃取段使用热水罐和两个储液罐设备。浓缩段使用三个涂布液调配罐设备。制浆段使用高浓磨机、烟浆扣前罐、烟浆精浆机、水力碎浆机、木浆扣前罐及抄前浆罐等设备。抄造段使用高位箱、蜘蛛型布浆机及助剂中间罐等。

生活区域则包括浴室、空调、食堂及绿化等。

3.2 L2数采/控制设备层

数采/控制设备层安装有各种检测采样设备，如流量计、液位计、压力计、电度表或污水处理站在线检测仪器等，用于完成数据采集、储存、发送及命令接收等方面的功能。

现在系统中主要有8个蒸汽管道，12根输水管道和5台变电器分别供给生产车间、生活区域和污水治理。在蒸汽管网放入蒸汽流量计测量蒸汽的流量，在水管网放入水表用来测量用水量，在电网安放电表，用来测量用电量。还有就是在生产区域各个生产车间投入各类流量仪表、压力表温度仪或其它串口设备，以及各类变送器还有PLC设备，便于现场计量测量和控制设备。之后就是在生活区域投入水表测量各个生活区域段的用水情况。

3.3 L3网络传输层

L3层为网络传输层，指用于实现数据传输的实体，包括有线和无线两种方式。通过网络传输层和数采/设备控制层进行相互通讯，交换数据、指令下达，以实现对数采/设备控制层的集中远程监控。

海烟太仓薄片厂能源管控系统主要能源介质分有水、电、蒸汽。由于设备分布范围广、距离远，所以网络实施方案还必须考虑地理位置因素，故将网络传输按其能源介质的不同采用不同的传送方案。

对于能源介质水的数据传输方案：12块水表需要更换为可远传水表，通过GPRS无线传输方式传输，通过协议转换器将RS485/MODBUS转换为TCP/IP，通讯至服务器和PLC。

对于能源介质蒸汽的数据传输方案：蒸汽仪表8个，原蒸汽仪表数据已被抄造PLC采集，通过网络传送到新能源PLC中，通过AB软件管理监控网络中传输数据，新能源PLC通过网络传输到能源监控层的I/O服务器中供客户端使用。

对于能源介质电力的数据传输方案：变压站#3，#4，#5已安装的电表，有数据采集，其数据需新建通讯连接到能源管控的监控层I/0服务器中。1#污水站，2#生活办公和2个变压总控柜所有的电表数据需要新建GPRS无线传输方式传输通讯连接到能源管控的监控层I/O服务器中。对18个100KW以上大功耗的电器，在相应工段的柜子里新增智能电表，测量电能数据，仪表数据通过本站PLC读取，再通过网络传到能源系统PLC中。

3.4 L4监控层与数据服务层

L4层为能源监控与数据服务层，能源监控指在监视和控制，显示实时控制图形和数据，监视现场用能情况和检查现场设备的异常报警情况，防止跑冒滴漏。监控层提供能源各介质集中监视与控制功能，实现现场各能源数据的集中采集以及下发命令控制现场的执行机构。监控层选用AB组态软件FactoryTalk View 进行开发，将原始数据通过RSLinx传送到FactoryTalk Historian实时历史数据库中便于统计归档。

监控层收集设备层生产区域、生活区域以及薄片厂水、电、蒸汽管网各检测仪表的数据，将数据以人机界面的形式投放大屏。按能源介质的不同，客户端可分成水、电及蒸汽三个监控系统。下面对监控层应用软件主要功能进行概略说明：监控层的人机界面可由过程监视画面、数据设定画面、曲线画面、报警画面以及流程图的WEB应用组成，而过程监视画面又可分为管网监控、生产用能监控以及生活区域监控以及各设备状态的显示。还有就是要增加相应的报警功能、设备操作功能、数据归档功能、报表功能以及数据查询功能。

3.4.1 对操作功能的说明

设备的操作控制联锁主要在各工艺单元内完成，能源管控系统内主要完成操作控制功能。供配电系统的信号是通过通信方式传输的，在能源管控系统内只经过计算机的处理，所有操作和控制联锁应该在变电所的自动化系统内完成。在能源管控系统的计算机内只对重要设备做有限的操作条件闭锁。而蒸汽监控系统，按可实现能源管控系统远程控制考虑，在能源中心可对主要设备进行操作和控制调节。

3.4.2 对报警功能的说明

现场被检测的数据可以设限，电压、电流超限告警，通信中断自动报警，非法闯入报警、巡检未到位报警及有害气体超标告警等。

报警的种类：报警可分为重故障、轻故障、一般信息（事件）三种。重故障报警是指严重的报警，会影响主设备的运行，需要马上做处理。如上上限报警等。轻故障报警是指一般性的故障，或需要对操作人员提醒的报警，如上限报警等。一般信息指不属于故障，但要让操作人员知道的信息，如门开的信号。为便于对