四川煙草能源改造節(jié)能之戰(zhàn)

彭杉

親身參與四川煙草公司西昌分廠的整體技術改造“動力能源管理與監(jiān)控系統(tǒng)”建設之后，筆者通過總結實戰(zhàn)，分享了煙草企業(yè)如何借助信息化技術改造生產(chǎn)與管理，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標的經(jīng)驗。

馮小剛賀歲劇《私人訂制》的高票房低口碑惹得人們紛紛吐槽，而影片最后以向大自然道歉為結尾的公益環(huán)保片味道卻頗得人心。無疑，當下節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為我國國民生產(chǎn)和生活的重中之重，煙草行業(yè)也不例外。

近年來，隨著我國煙草企業(yè)的不斷發(fā)展，一些省中煙工業(yè)公司相繼興建了一些現(xiàn)代化的卷煙廠，同時大部分舊的卷煙廠廠房也面臨改造，以適應國家對卷煙生產(chǎn)管理規(guī)范的要求。為落實國家節(jié)約能源的號召，四川煙草工業(yè)有限責任公司西昌分廠的整體技術改造“動力能源管理與監(jiān)控系統(tǒng)”（簡稱能源信息監(jiān)控系統(tǒng)）一期和二期的戰(zhàn)略目標也都是圍繞著企業(yè)節(jié)約能源和環(huán)境保護來設定的。

確立節(jié)能目標 明晰設計原則

從深層意義理解企業(yè)節(jié)能減排，筆者認為應主要包括三個方面：一是將企業(yè)舊有生產(chǎn)設備改造成為節(jié)能設備，即設備的節(jié)能改造；二是建立企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)平臺，在該平臺上建立一個以“節(jié)能降耗”為優(yōu)化目標的優(yōu)化型生產(chǎn)系統(tǒng)；三是完善企業(yè)能源管理體系，即充分運用信息化手段，通過企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)企業(yè)能源管理的科學化與現(xiàn)代化，最大限度地降低整個卷煙企業(yè)的生產(chǎn)能耗，使之成為節(jié)能型企業(yè)。

筆者通過參與西昌分廠能源信息監(jiān)控系統(tǒng)的建設，充分體會到在改造卷煙廠廠區(qū)能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)建設中，其戰(zhàn)略目標應該是以服務卷煙工藝流程和滿足現(xiàn)代化管理要求為中心，以確保生產(chǎn)設備與裝置的安全、節(jié)能環(huán)保運行為宗旨，通過采用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術（包括網(wǎng)絡通信技術、綜合信息集成技術、自動化控制技術，以及數(shù)字化、智能化技術）等，對系統(tǒng)進行周密設計、優(yōu)化組合，最終確保卷煙廠實現(xiàn)生產(chǎn)、控制、管理和服務信息共享，節(jié)能環(huán)保，成本降低，效率提高。

為了能較好實現(xiàn)煙草企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)的建設目標，西昌分廠能源信息監(jiān)控系統(tǒng)設計，主要遵行了以下原則：（1）采用先進、成熟、實用的建設企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)主流技術（尤其是節(jié)約能源與環(huán)境保護技術）；（2）將企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)按功能、按層次進行結構化和模塊化處理；（3） 企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)在實現(xiàn)各自自動化控制的同時，各子系統(tǒng)間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，且要求系統(tǒng)的“人機界面”做到友好、易于操作等；（4）企業(yè)能源信息監(jiān)控系統(tǒng)的軟件均要求遵循國際化標準協(xié)議來進行開發(fā)；（5）各子系統(tǒng)具有開放性，在數(shù)據(jù)接口上能提供多種與其他系統(tǒng)銜接的工具；（6）系統(tǒng)具有可靠性和容錯性，并提供安全、快速的故障恢復功能；（7）系統(tǒng)具有可擴充性和靈活性，兼顧未來技術趨勢。

功能設計 六層結構

西昌分廠能源信息監(jiān)控系統(tǒng)的功能設計，主要是以煙廠動力能源監(jiān)控系統(tǒng)為核心，應用建筑智能化系統(tǒng)技術，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的節(jié)能環(huán)保。

該系統(tǒng)主要由動力能源監(jiān)控中心、變配電子系統(tǒng)、空壓（真空）子系統(tǒng)、制冷子系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)、鍋爐子系統(tǒng)、空調(diào)子系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)采用現(xiàn)場控制和計量層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、平臺層、應用層和交互層六層結構。

現(xiàn)場控制和計量層由為卷煙廠提供動力能源的配電系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等自動化控制系統(tǒng)，加上為計量各生產(chǎn)工藝消耗能源情況而安裝的各種計量儀表所組成，完成對動力能源設備的現(xiàn)場控制，以及對能源消耗情況的精確計量。

數(shù)據(jù)采集層完成對卷煙廠所有能源相關數(shù)據(jù)的采集工作，能源相關數(shù)據(jù)有三種來源：利用PLC過程控制系統(tǒng)，通過RS485/PROFIBUS/FF總線等標準和私有通信協(xié)議，從現(xiàn)場控制設備和計量儀表上獲?。粚τ谏俨糠植荒苤苯油ㄟ^計算機系統(tǒng)獲取的能源數(shù)據(jù)，可由人工定期抄錄后再通過PC終端或手持終端手工錄入系統(tǒng)；通過與外部系統(tǒng)的接口方式，接收來自外部系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，比如MES系統(tǒng)中的生產(chǎn)計劃和產(chǎn)量、ERP系統(tǒng)中的人員信息和成本數(shù)據(jù)、省級能源管理系統(tǒng)中的能耗基準輸入等。

數(shù)據(jù)存儲層負責對來自數(shù)據(jù)采集層的各類數(shù)據(jù)進行預處理和持久化存儲，根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的特點不同，數(shù)據(jù)預處理和持久化存儲有兩種不同的模式：PLC過程控制系統(tǒng)通過OPC 2.0協(xié)議發(fā)布的能源實時數(shù)據(jù)，由于其采集頻率高和數(shù)據(jù)量大等特點，采用專門開發(fā)的實時數(shù)據(jù)采集處理器快速采集相關數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)壓縮后進行持久化存儲，同時對實時數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計、分類和計算后，將預處理結果寫入到關系型數(shù)據(jù)庫當中。通過管理信息系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和來自外部系統(tǒng)的輸入數(shù)具備典型的結構化特征，直接存儲在關系型數(shù)據(jù)庫當中。

平臺層為構建管理信息化應用提供強大的平臺支撐，它通過內(nèi)建一個合理、高性能、高質(zhì)量和高可靠的系統(tǒng)架構，提供一系列可復用的業(yè)務構件和快速開發(fā)工具，幫助開發(fā)人員快速高質(zhì)量地實現(xiàn)上層管理信息化應用。針對傳統(tǒng)的面向PC終端的應用，平臺層提供信息系統(tǒng)平臺。平臺層對數(shù)據(jù)存儲層提供的數(shù)據(jù)存儲方式，分別封裝相應的API訪問接口，供應用層調(diào)用。

應用層是面向系統(tǒng)的最終用戶所提供的各種業(yè)務功能，用以支撐卷煙廠能源管理業(yè)務的開展。根據(jù)應用性質(zhì)的不同，我們將應用劃分為能源管理Web應用、能源信息發(fā)布應用、能源決策分析應用幾種類型。

交互層是企業(yè)能源管控一體化信息平臺提供給用戶的人機交互界面，系統(tǒng)可支持通過PC的瀏覽器和部署在移動終端上的應用實現(xiàn)與企業(yè)能源管控一體化信息平臺之間的交互。

三級管理結構下效益顯現(xiàn)

在動力能源監(jiān)控中心，企業(yè)管理人員可集中、全面地了解全廠整個能源信息監(jiān)控系統(tǒng)運行情況，并進行分析、調(diào)整和遠程控制，從能源宏觀管理上為全廠生產(chǎn)組織方式、節(jié)能技術改造等工作提供基礎數(shù)據(jù)信息，全部動力能源系統(tǒng)均實現(xiàn)完全的計算機自動控制，在條件允許的情況下，對系統(tǒng)實行優(yōu)化處理，可保證系統(tǒng)在最優(yōu)化節(jié)能的狀態(tài)下運行，從而達到企業(yè)全年節(jié)約耗能預設的目標。

基于煙草行業(yè)“煙草總公司—省中煙公司—卷煙廠”三級能源管理結構：煙草總公司負責煙草行業(yè)內(nèi)的能源數(shù)據(jù)的宏觀管理與調(diào)控；省中煙公司負責對下屬各卷煙廠的能源數(shù)據(jù)實施集中監(jiān)控管理、對比分析和預測預警，以達到能源信息共享和有效利用，科學地建立能源管理、考評體系；卷煙廠將底層自動化控制與能源管理有機地進行結合，廠級能源管理中心為省級平臺提供及時、準確的基礎數(shù)據(jù)；提升動力設備的優(yōu)化運行，實現(xiàn)卷煙廠的工業(yè)化與信息化融合。

西昌分廠整體技術改造動力能源信息監(jiān)控系統(tǒng)工程，自建成以來系統(tǒng)運行已近兩個年頭，其產(chǎn)生的經(jīng)濟與社會效益超過預期。首先，自系統(tǒng)運行以來就設備節(jié)能改造一項，企業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗已出現(xiàn)明顯降低；其次，它基本上實現(xiàn)了企業(yè)能源管理由單體設備節(jié)能管理向生產(chǎn)過程系統(tǒng)節(jié)能管理轉(zhuǎn)變，企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)始終在節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化狀態(tài)下運行；另外，它完善了企業(yè)能源管理體系，解決了企業(yè)能源信息各類報表編制和分析的自動化處理，實現(xiàn)了能源管理由事后管理向事前管理、由經(jīng)驗化管理向科學定量化管理、由粗放管理向精益化管理的轉(zhuǎn)變。