能源管理調度系統(tǒng)（MES）的研究與應用

趙彪

（中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南開封 475003）

能源管理調度系統(tǒng)（MES）的研究與應用

趙彪

（中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南開封 475003）

本文主要介紹依托中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司現(xiàn)有的20萬t/a燒堿和其他附屬產品DCS控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化通信、計算機和自動控制技術對公司的水、電、煤、蒸汽、等能源介質能源進行集中控制和改造，以實現(xiàn)對公司內部能源利用狀況、生產現(xiàn)場情況等進行全方位、全過程的監(jiān)控，從而使能源系統(tǒng)和生產調度系統(tǒng)高度統(tǒng)一和協(xié)調。

能源管理；MES系統(tǒng)；生產調度；DCS系統(tǒng)

開封東大化工有限公司的原調度指揮管理系統(tǒng)大致由氯乙酸二分廠、老離子膜分廠、新離子膜分廠、一次鹽水、高濃堿、氯產品分廠合成爐工段、氯化亞砜分廠、35kV和10kV變電站共8套獨立DCS控制系統(tǒng)組成，分別以點、線的模式分布于整個公司的生產和消耗單位，點與點、點與線之間信息反饋仍以電話聯(lián)系形式為主，導致信息獲取嚴重滯后，不能及時、全面地到達，調度人員只能憑借零散而又單一的能源、調度信息下達調度指令來進行生產調度和能源調度，從而直接影響生產調度和能源調度水平，且不同程度地造成了大量資源浪費和環(huán)境污染。為了改變調度管理系統(tǒng)存在的諸多問題，經過反復分析和論證，建議在原生產調度系統(tǒng)的基礎上進行進一步改造，最終建立一套高效的，集中統(tǒng)一的，集數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)控、能源管理為一體的自動化系統(tǒng)，對各種儀器儀表、水電汽計量裝置、生產現(xiàn)場各項安全生產指標和生產設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和控制，以便能實時、快速、明了地掌握安全生產狀況，為實現(xiàn)安全生產的自動化控制和能源的自動化管理打下堅實的基礎，同時為企業(yè)的能源計量及成本核算工作提供便利。

1 系統(tǒng)配置

2013年6月28日，該項目計算機控制系統(tǒng)相關硬件、軟件招投標在開封市招標采購服務有限公司的主持下開標，杭州和利時自動化有限公司中標。

1.1 基礎硬件

基礎硬件主要包括機架式服務器、服務器導軌、嵌入式網(wǎng)關機、客戶端、大屏控制機、LED控制機、PC機操作系統(tǒng)、液晶顯示器、LCD-KVM、服務器柜、企業(yè)級硬件防火墻、三層網(wǎng)管型交換機、安全工業(yè)交換機、RJ45頭、超五類雙絞線、千兆以太網(wǎng)卡、電源插座、短信貓、關系數(shù)據(jù)庫、博計報表工具、加密狗、光纖、光纖收發(fā)器、在線式UPS、管線施工輔料等。

1.2 調度大屏

主要包括拼接單元、26寸監(jiān)視器、VGA矩陣、視頻矩陣、線纜附件、大屏控制軟件、LED屏、顯示單元底座、電視墻、VGA分配器等。

1.3 軟件功能模塊部分

主要包括能源管理體系、能源的預測和能源計劃，能源的計量、平衡和優(yōu)化調度，能源報表和對標管理，能源的審計、定額與績效考核，實時和歷史數(shù)據(jù)庫軟件，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關軟件和圖形組態(tài)模塊，趨勢組態(tài)模塊和報警組態(tài)模塊、實時報表插件、數(shù)據(jù)轉換軟件組件、WEB發(fā)布平臺等軟件功能模塊等。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

本項目的建設場址位于開封東大化工廠區(qū)內，結合現(xiàn)有生產設施進行建設，將現(xiàn)有辦公樓其中的一層面積約800m2作為能源管理中心系統(tǒng)的管控中心，包括中心大廳、主控室、調度室、能源管理辦公室、機房、設備設放等。能源管理中心示范項目從2012年下半年至2014年初兩年時間內邊生產、邊改造安裝，至2014年初項目整體竣工。

2.1 實時生產監(jiān)控功能

2.1.1 實時數(shù)據(jù)采集。利用DCS采集生產現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)和參數(shù)后，通過網(wǎng)關接口以UDP數(shù)據(jù)包的形式傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)服務器，再經過前端工作站進行解析后重新發(fā)送給各級管理者，同時，實時數(shù)據(jù)服務器會把接收到數(shù)據(jù)包放在數(shù)據(jù)庫中進行定期存儲［1］。

2.1.2 模擬流程圖監(jiān)控。MES系統(tǒng)所提供的模擬流程監(jiān)控畫面主要包括生產流程圖畫面、生產裝置工藝流程圖畫面、生產單元工藝運行畫面、重要設備運行狀態(tài)監(jiān)控畫面，監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)刷新頻率可以根據(jù)用戶要求進行自定義。流程圖監(jiān)視界面還提供歷史追憶功能，可以在選定的流程圖中選擇追憶的時間段，該圖上的數(shù)據(jù)點（包括模擬量點和開關量點）就會依照實時庫中存儲的數(shù)據(jù)還原選定時間段的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息。

2.1.3 實時歷史趨勢。MES提供實時數(shù)據(jù)歷史曲線圖，可以全面觀察某一項數(shù)據(jù)或者多項數(shù)據(jù)在某段時間內的點值變化曲線圖、報警狀態(tài)歷史列表圖等，并且可以實現(xiàn)在同一畫面和同一坐標軸上同時顯示多條歷史曲線。

2.1.4 實時報警。MES系統(tǒng)所提供的報警類型多種多樣，主要有實時數(shù)據(jù)多重上下限報警、變化頻率報警和偏差報警等類型，提供的報警確認方式主要有手工確認及自動確認兩種方式。

2.1.5 實現(xiàn)WEB瀏覽功能

公司各級領導、能源管理中心和生產調度領導等管理人員可以登錄系統(tǒng)瀏覽相關數(shù)據(jù)和畫面，實現(xiàn)遠程瀏覽、查詢等功能。

2.2 能源體系管理

2.2.1 能源計劃管理。MES系統(tǒng)可以通過從DCS和 PLC中獲取的生產實績信息和能源供需實績信息，通過相關算法計算出各個能源介質的單耗，還可以根據(jù)能源的歷史單耗信息和手動輸入或者其他生產管理信息系統(tǒng)所獲取的計劃產量及檢修計劃，制定出各個能源介質的需求和供給計劃，給公司的節(jié)能管理提供關鍵數(shù)據(jù)［2］。

2.2.2 能源計量與實績。MES系統(tǒng)根據(jù)從DCS系統(tǒng)中獲取的各個能源介質的發(fā)生量、消耗量和回收量的實時計量數(shù)據(jù)，通過用戶給定的計算公式生成各個能源介質每日或月的發(fā)生量、消耗量和回收量的統(tǒng)計信息，并進一步形成日報表或月報表。

2.2.3 能源中心調度管理。能源中心調度管理包括能源分配和能源調度運行管理。能源調度運行管理主要對能源網(wǎng)絡實施監(jiān)控，對能源調度日志、運行事故預案等進行管理；能源分配主要在正常情況下或者在能源不足時，對能源進行分配和協(xié)調。

2.2.4 能源分析預測與平衡。包括能源統(tǒng)計平衡與數(shù)據(jù)分析（BI-Business Intelligence）［3］。通過在服務器建立數(shù)據(jù)庫進行存放各類BI系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)參數(shù)，對各種源數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行過濾、整理和分析，存放在數(shù)據(jù)倉庫中，并分析多維數(shù)據(jù)維度，建立多維數(shù)據(jù)集，然后展現(xiàn)給用戶，方便用戶進行數(shù)據(jù)分析。

2.2.5 能源中心統(tǒng)計管理。系統(tǒng)通過自動采集和人工輸入的數(shù)據(jù)來獲得各能源的原始數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)用戶的實際生產情況增加或減少操作；系統(tǒng)也可以通過設定的公式進行運算，得到每小時所消耗的能源量，并按區(qū)域、班組匯總統(tǒng)計，得到各區(qū)域、部門的消耗日報；通過統(tǒng)計可得到各區(qū)域的消耗月報，電量消耗月報及曲線圖，水、電、汽、氣、風等類似處理。

2.2.6 能源定額考核。能源定額考核是以能源統(tǒng)計為基礎，對與生產相關的關鍵績效指標（KPI）進行定義，并檢測這些指標的實際值與期望值的差距，將這些差異直觀地展現(xiàn)給用戶，從而為各生產單位各項績效考核的分析和判定提供保障。

2.2.7 能源審計?？梢愿鶕?jù)用戶的需求進行設計，針對能源管理水平、用能狀況排查和能源利用等方面所存在的漏洞和不足，進一步挖掘節(jié)能潛力、尋找節(jié)能方向、降低能源消耗和生產成本，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益。

［1］張悅宗.將MES系統(tǒng)運用在催化劑生產裝置上［J］.自動化博覽，2015（3）：80-81.

［2］姚遠秀，孫兆山.和利時EMS在昊華駿化的應用［J］.自動化博覽，2015（10）：42-46.

［3］張斌.能源管控在鋼鐵企業(yè)中的應用［J］.中國科技縱橫，2011（13）：255.

Research and Application of Energy Management System(MES)

Zhao Biao
（East China Shenma Group Kaifeng Dongda Chemical Co.,Ltd.，Kaifeng Henan 475003）

This paper mainly introduced the Pingdingshan Coal Group opened China relying on what East Chemical Co.existing 200 thousand tons of caustic soda and other ancillary products DCS control system,the use of modern communication,computer and automatic control technology of water and electricity,coal,steam,etc.can source medi?um for centralized control and energy transformation,to achieve the internal energy utilization,production situation and all-round monitoring of the whole process,so that the energy system and the production scheduling system is highly unified and coordinated.

energy management；MES system；production scheduling；DCS system

TP311.52

A

1003-5168（2017）08-0140-02

2017-07-02

趙彪（1986-），男，本科，助理工程師，研究方向：電氣自動化。