徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：傳統的工業自動化控制系統主要包括3個層次，分別是設備層、控制層、以及信息層。設備層的功能是將現場設備以網絡節點的形式掛接在現場總線網絡上，依照現場總線的協議標準，設備采用功能模塊的結構，通過組態設計，完成數據采集、A/D轉換等。控制層負責數據的采集以及相關設備的控制動作的執行等。信息層提供實現遠程監測和控制的平臺，以此實時掌握現場所有監控設備的運行狀態等。鑒于工業化項目中對數據處理的要求不斷提高，當前工廠還需要對采集的能耗數據進行存儲、處理，通過圖形界面實時顯示，報表導出以及同比環比等功能來實時反應整個監控體系的能耗消耗狀況。現通過南泰家紡項目來介紹Acrel-5000能耗管理系統。

    0 引言

    工業智能化作為當前國際一級國內工業改革的熱點，針對工業制造中流程工藝等進行優化升級，以此提高效率，降低能耗。當前工業能耗管理作為工業智能化環節中重要的一部分，主要是針對工業生產中的設備進行能源消耗監控，通過數據的長期采集以及分析，針對性的提出及節能改造方案，以及工業制造流程優化，由此提高生產效率、降低單位能耗。

    Acrel-5000能耗管理系統正是針對以上趨勢而研發的企業用戶端能耗管理系統。本系統通過對南泰家紡企業工廠內的重要設備回路進行計量，通過對監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慣，為有效節約能源，用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

    本文以南泰家紡為例，簡單介紹Acrel-5000能耗管理系統在中航民用配電系統中的應用。

    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。公司產品以沙發套、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370多家供應商中排名前茅。

    南泰家紡在采用各種方式進行節能管理和改造的同時，也受制于現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備的監控采用的人工抄讀，缺乏智能儀表的記錄與自動化系統的數據采集與分析。人工抄讀的數據時間間隔長、及時性差，統計的方法單一，同時無法與生產技術人員進行自動化的有機結合，在能耗管理方面較先進企業還有較大的不足。

    本項目重點要解決基礎能耗數據的智能化、自動化、可視化、可量化的收集與存儲；建立企業的能耗管理平臺、實現各項能源的集中化管理；重點優化電能消耗，降低電費支出；深入分析能源消耗過程與趨勢，實現能耗管理與生產技術緊密結合。

    2 用戶需求

    （1）企業能耗管理系統平臺建設，包括能源數據采集與監控系統、能耗分析系統、主站服務器、數據備份與應急恢復系統和企業能源網絡系統。

    （2）重要能耗設備、企業一級電能功耗、電量智能儀表安裝與數據自動化采集；

    （3）自動裁床、絎棉能耗效率采集；

    （4）空壓機、過模機自動化數據采集；

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

    （6）所有能源數據采集通訊傳輸應可靠運行，不能有數據丟失并且數據應可靠保存在服務器上。數據采集與監測系統數據實時刷新；

    （7）其它能耗管理相關工作；

    3 設計方案

    3.1參考標準

    系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

    JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規范》

    GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

    GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》

    GB2887 《計算站場地技術要求》

    GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》

    DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-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：通訊協議-集中器下行通信協議》

    3.2 系統架構設計

    鑒于南泰家紡廠區的建筑規模、性質，以及后續項目的可連帶發展的性質，安科瑞電氣股份有限公司系統部根據用戶的幾點需求以及在相同性質工程中的經驗，對該廠區的智能配電系統的搭建做以下設計：分別在老廠區配電室、新廠區配電室、三分廠配電室平配置串口服務器，串口服務武器通過廠區內網將數據傳輸至系統主機系統示意圖如圖1：

圖1

    4 系統功能

    上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及能耗數據分析處理等功能。

    4.1 功能特點

    Acrel-5000能耗管理系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀，方便用戶查閱。

    4.2系統功能

    4.2.1主界面

    結合工廠的生產特性，主界面顯示的數據為本項目的用電量（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的總體的能耗數據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值以及柱狀圖顯示，形象直觀的反應了南泰家紡工廠的用能在日、月、年時間段內的同比情況。管理者可以通過此界面直接了解廠區內總體的能耗消耗數據嗎，為其優化管理以及生產工藝提供一個直觀的趨勢統計。系統界面如圖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，形象直接的反應支路負載在階段時間的運行狀態，為后期管理這維護提供直接的歷史數據。系統界面如圖4所示：

圖4

    4.2.4 用能報表

    用能報表將南泰家紡廠區的重要回路進行階段時間的統計，并還可以通過報表的形式輸出，通過日、月、年報表的導出，與其生產的產量等掛鉤，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 結束語

    工業自動化，信息化是工業發展的必然趨勢，當前大部分工業生產產區還停留在人工抄表、用能明細不明朗的粗放管理的狀態。就南泰家紡而言，通過Acrel-5000能耗管理系統的搭建，將南泰家紡廠區內的3個廠區的主要用能細化，并實時存儲、分析、管理。通過具體的數據展示出廠區的用能趨勢以及用能習慣，為管理者后期優化生產工藝以及優化管理提供堅實可靠的科學依據。

    南泰家紡項目中主要是針對廠區的用能進行了能耗計量體系的搭建，后期還可以將廠區的用水、氣等其他用能納入系統，使系統的用能數據更加全面。再通過納入產能，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]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

    [2]《智能樓宇控制系統的設計與實施技術》， 黎連業、朱衛東、李皓，清華大學出版社

    [3]《智能電網用戶端電力監控與能耗管理系統產品選型及解決方案》，周中， 北京. 機械工業出版社.

    作者簡介

    徐霜，女，本科。任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司<