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趙斌
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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備采用功能模塊的結(jié)構(gòu)，通過組態(tài)設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換等。控制層負(fù)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制的平臺，以此實(shí)時掌握現(xiàn)場所有監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。鑒于工業(yè)化項(xiàng)目中對數(shù)據(jù)處理的要求不斷提高，當(dāng)前工廠還需要對采集的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理，通過圖形界面實(shí)時顯示，報(bào)表導(dǎo)出以及同比環(huán)比等功能來實(shí)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(xiàng)目來介紹Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)
關(guān)鍵詞：南泰家紡 能耗管理 無人值守 節(jié)能改造 能耗計(jì)量
0 引言
工業(yè)智能化作為當(dāng)前國際一級國內(nèi)工業(yè)改革的熱點(diǎn)，針對工業(yè)制造中流程工藝等進(jìn)行優(yōu)化升級，以此提高效率，降低能耗。當(dāng)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(jìn)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(jìn)行計(jì)量，通過對監(jiān)測回路用電量的實(shí)時計(jì)量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計(jì)量體系用電狀況，找出高能耗點(diǎn)或不合理用能習(xí)慣，為有效節(jié)約能源，用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)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(xiàng)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(jìn)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(diǎn)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(jì)的方法單一，同時無法與生產(chǎn)技術(shù)人員進(jìn)行自動化的有機(jī)結(jié)合，在能耗管理方面較先進(jìn)企業(yè)還有較大的不足。
本項(xiàng)目重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)各項(xiàng)能源的集中化管理；重點(diǎn)優(yōu)化電能消耗，降低電費(fèi)支出；深入分析能源消耗過程與趨勢，實(shí)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(jī)、過模機(jī)自動化數(shù)據(jù)采集；
（5）建立南泰家紡需量實(shí)時管理體系、重點(diǎn)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(yùn)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(shí)時刷新；
（7）其它能耗管理相關(guān)工作；
3 設(shè)計(jì)方案
3.1參考標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)
鑒于南泰家紡廠區(qū)的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項(xiàng)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(diǎn)需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗(yàn)，對該廠區(qū)的智能配電系統(tǒng)的搭建做以下設(shè)計(jì)：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(jī)系統(tǒng)示意圖如圖1：
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圖1
4 系統(tǒng)功能
上位機(jī)軟件采用Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)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(diǎn)
Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)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(jī)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(xiàng)目的用電量（軟件正式運(yùn)行之日起至當(dāng)前），用電折合標(biāo)準(zhǔn)煤，當(dāng)日的用電趨勢，用水趨勢。通過主界面可以詳細(xì)的了解整個廠區(qū)的總體的能耗數(shù)據(jù)以及當(dāng)天的用電趨勢。界面如圖2所示：
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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(jì)。系統(tǒng)界面如圖3所示：
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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(shí)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(fù)載在階段時間的運(yùn)行狀態(tài)，為后期管理這維護(hù)提供直接的歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)界面如圖4所示：
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圖4
4.2.4 用能報(bào)表
用能報(bào)表將南泰家紡廠區(qū)的重要回路進(jìn)行階段時間的統(tǒng)計(jì)，并還可以通過報(bào)表的形式輸出，通過日、月、年報(bào)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(bào)表可以在界面中隨意組合，界面如圖5、圖6、圖7所示：
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圖5
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圖6
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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(dāng)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(xì)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(xì)化，并實(shí)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(jiān)實(shí)可靠的科學(xué)依據(jù)。
南泰家紡項(xiàng)目中主要是針對廠區(qū)的用能進(jìn)行了能耗計(jì)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(jì)算出單耗，將各個班組的單耗進(jìn)行對比，制定合理的考核計(jì)劃，提高能源的使用率，降低成本。
參考文獻(xiàn)
[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(jì)與實(shí)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(jī)械工業(yè)出版社.
作者簡介
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng).
技術(shù)交流：021-69158305 手機(jī)：18702111892 郵箱：2880157852@qq.com
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