徐霜

安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：传统的工业自动化控制系统主要包括3个层次，分别是设备层、控制层、以及信息层。设备层的功能是将现场设备以网络节点的形式挂接在现场总线网络上，依照现场总线的协议标准，设备采用功能模块的结构，通过组态设计，完成数据采集、A/D转换等。控制层负责数据的采集以及相关设备的控制动作的执行等。信息层提供实现远程监测和控制的平台，以此实时掌握现场所有监控设备的运行状态等。鉴于工业化项目中对数据处理的要求不断提高，当前工厂还需要对采集的能耗数据进行存储、处理，通过图形界面实时显示，报表导出以及同比环比等功能来实时反应整个监控体系的能耗消耗状况。现通过南泰家纺项目来介绍Acrel-5000能耗管理系统。

    0 引言

    工业智能化作为当前国际一级国内工业改革的热点，针对工业制造中流程工艺等进行优化升级，以此提高效率，降低能耗。当前工业能耗管理作为工业智能化环节中重要的一部分，主要是针对工业生产中的设备进行能源消耗监控，通过数据的长期采集以及分析，针对性的提出及节能改造方案，以及工业制造流程优化，由此提高生产效率、降低单位能耗。

    Acrel-5000能耗管理系统正是针对以上趋势而研发的企业用户端能耗管理系统。本系统通过对南泰家纺企业工厂内的重要设备回路进行计量，通过对监测回路用电量的实时计量、存储、分析，以表格或图形的形式来显示整个计量体系用电状况，找出高能耗点或不合理用能习惯，为有效节约能源，用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

    本文以南泰家纺为例，简单介绍Acrel-5000能耗管理系统在中航民用配电系统中的应用。

    1 项目介绍

    江阴南泰家纺用品有限公司成立于2005年元月，公司厂房面积5万多平方米，拥有员工1600多人，2013年销售收入已超过13亿元人民币。公司产品以沙发套、床垫套、窗帘、靠垫、床上用品为主，95%以上出口欧美市场，主要客户之一是全球最大的家居零售商——宜家，公司在宜家大中华区370多家供应商中排名前茅。

    南泰家纺在采用各种方式进行节能管理和改造的同时，也受制于现有的硬件和软件情况的限制。由于大部分能源消耗过程和重点能耗设备的监控采用的人工抄读，缺乏智能仪表的记录与自动化系统的数据采集与分析。人工抄读的数据时间间隔长、及时性差，统计的方法单一，同时无法与生产技术人员进行自动化的有机结合，在能耗管理方面较先进企业还有较大的不足。

    本项目重点要解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储；建立企业的能耗管理平台、实现各项能源的集中化管理；重点优化电能消耗，降低电费支出；深入分析能源消耗过程与趋势，实现能耗管理与生产技术紧密结合。

    2 用户需求

    （1）企业能耗管理系统平台建设，包括能源数据采集与监控系统、能耗分析系统、主站服务器、数据备份与应急恢复系统和企业能源网络系统。

    （2）重要能耗设备、企业一级电能功耗、电量智能仪表安装与数据自动化采集；

    （3）自动裁床、绗棉能耗效率采集；

    （4）空压机、过模机自动化数据采集；

    （5）建立南泰家纺需量实时管理体系、重点能耗设备、生产车间的互动式能耗管理组织与能力；

    （6）所有能源数据采集通讯传输应可靠运行，不能有数据丢失并且数据应可靠保存在服务器上。数据采集与监测系统数据实时刷新；

    （7）其它能耗管理相关工作；

    3 设计方案

    3.1参考标准

    系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

    JGJ/T 16-92 《民用建筑电气设计规范》

    GB/J63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

    GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

    GB2887 《计算站场地技术要求》

    GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》

    DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》

    DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》

    DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》

    DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》

    3.2 系统架构设计

    鉴于南泰家纺厂区的建筑规模、性质，以及后续项目的可连带发展的性质，安科瑞电气股份有限公司系统部根据用户的几点需求以及在相同性质工程中的经验，对该厂区的智能配电系统的搭建做以下设计：分别在老厂区配电室、新厂区配电室、三分厂配电室平配置串口服务器，串口服务武器通过厂区内网将数据传输至系统主机系统示意图如图1：

图1

    4 系统功能

    上位机软件采用Acrel-5000能耗管理系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及能耗数据分析处理等功能。

    4.1 功能特点

    Acrel-5000能耗管理系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠的特点。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统具有人机界面友好，显示数据直观，方便用户查阅。

    4.2系统功能

    4.2.1主界面

    结合工厂的生产特性，主界面显示的数据为本项目的用电量（软件正式运行之日起至当前），用电折合标准煤，当日的用电趋势，用水趋势。通过主界面可以详细的了解整个厂区的总体的能耗数据以及当天的用电趋势。界面如图2所示：

图2主界面

    4.2.2 用电主界面

    用电主界面通过具体的数值以及柱状图显示，形象直观的反应了南泰家纺工厂的用能在日、月、年时间段内的同比情况。管理者可以通过此界面直接了解厂区内总体的能耗消耗数据吗，为其优化管理以及生产工艺提供一个直观的趋势统计。系统界面如图3所示：

图3 用电主界面 {$page$}

    4.2.3支路用能趋势曲线

    支路用能趋势曲线主要是针对重要支路中的电参量实现曲线的显示，通过曲线的形式具化其支路中电参量的变化趋势，形象直接的反应支路负载在阶段时间的运行状态，为后期管理这维护提供直接的历史数据。系统界面如图4所示：

图4

    4.2.4 用能报表

    用能报表将南泰家纺厂区的重要回路进行阶段时间的统计，并还可以通过报表的形式输出，通过日、月、年报表的导出，与其生产的产量等挂钩，通过班组考核等形式提高能源使用率。日、月、年报表可以在界面中随意组合，界面如图5、图6、图7所示：

图5

图6

图7

    5 结束语

    工业自动化，信息化是工业发展的必然趋势，当前大部分工业生产产区还停留在人工抄表、用能明细不明朗的粗放管理的状态。就南泰家纺而言，通过Acrel-5000能耗管理系统的搭建，将南泰家纺厂区内的3个厂区的主要用能细化，并实时存储、分析、管理。通过具体的数据展示出厂区的用能趋势以及用能习惯，为管理者后期优化生产工艺以及优化管理提供坚实可靠的科学依据。

    南泰家纺项目中主要是针对厂区的用能进行了能耗计量体系的搭建，后期还可以将厂区的用水、气等其他用能纳入系统，使系统的用能数据更加全面。再通过纳入产能，计算出单耗，将各个班组的单耗进行对比，制定合理的考核计划，提高能源的使用率，降低成本。

    参考文献

    [1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社

    [2]《智能楼宇控制系统的设计与实施技术》， 黎连业、朱卫东、李皓，清华大学出版社

    [3]《智能电网用户端电力监控与能耗管理系统产品选型及解决方案》，周中， 北京. 机械工业出版社.

    作者简介

    徐霜，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司<