企业能源管理系统(EMS)解决方案系统架构.pdf

《企业能源管理系统(EMS)解决方案系统架构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《企业能源管理系统(EMS)解决方案系统架构.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 企业能源管理系统（ EMS ）解决方案系统架构一 能源管理系统（ Energy management system ，简称 EMS）是以帮助工业生产 企业在扩大生产的同时，通过能源计划、监控、统计、消费分析、重点能耗设备 管理和能源计量设备管理等多种手段，合理计划和利用能源， 降低单位产品能源 消耗，提高经济效益为目的信息化管控系统。 罗克韦尔自动化公司的电力及能源管理系统（PEMS ）; 电力管理和控制系统（ PMCS ）;(PMCS) 电力监控系统 ; 在淘汰落后产能的过程中

2、， 先进节能的工业自动化技术和设备成为了企业的 首选。节能减排的自动化技术除了高能效电机、变频器、 过程自动化系统和能源 管理系统之外，还有面向冶金、有色、电力、化工、建材、造纸六大“三高”行 业治理的成套专用优化系统和专用控制装置，比如特种执行器和特种检测技术， 除尘、脱硫优化控制技术，固体废物焚烧的最优控制技术，废液的检测、分离和 控制技术，节能、降耗的卡边控制技术， 最优燃烧控制技术， 最优调速控制技术， 热能转换和传递优化技术等等， 这些技术也是推进我国高端工业自动化产业化的 重要方面。 节能减排在我国的推进离不开先进的自动化技术、产业结构调整、 企业管理 水平的提升。节约能源已经作为

3、我国建立节约型社会的基本国策，对于 “十一五” 规划中单位 GDP能耗节能减排 20%的任务，企业不应该把它仅仅作为约束性指 标，而是应该把节能减排融入到长远发展的战略中去，这对企业的发展无疑具有 巨大的促进作用。 这也是产业结构优化调整到一定程度，企业管理水平也提升到 一定水平，共同作用的结果。当三者有机结合，节能减排也就会大行其道了。 随着我国计算机信息技术的高速发展、计算机软件应用技术的不断普及、企 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 业信息化建设经验的不断积累和计算机信息管理系统应用水平的提高，众多企业 已

4、从多年来内部信息化建设的实践中，深刻地领悟到由此而产生的企业内部采购 信息、生产信息、销售信息、库存信息、财务信息等存在各为一体、互不相通的 问题。这使企业难以对生产经营活动进行有效的监控和管理，形成制约企业加速 发展的瓶颈， 因而使企业深刻地认识到走信息集成化道路的重要性。为此，掘弃 “信息孤岛 “，实施信息集成化技术，实现PCS/MES/ERP 三层架构，已成为企业信 息化建设发展的一种必然选择。 能源管理系统 （Energy management system ，简称 EMS ）是企业信息化系统 的一 个重要组成部分，在能源数据进行采集、加工、分析，处理以实现对能源设备、 能源实绩、能源

5、计划、能源平衡、能源预测等方面发挥着重要的作用。 在企业信息化系统的架构中，把能源管理作为MES的一个 基本应用构件 ，作为 大型企业自动化和信息化的重要组成部分，如图示： 制造执行系统 (MES): 是一套位于上层的计划管理系统与底层的工业控制系统之间的面向车间层 的管理信息系统， 它为操作人员、 管理人员提供计划的执行、 跟踪以及所有资源 （人、设备、物料、客户需求等）的当前状态和历史状况。 MES 系统能通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程 进行优化管理。 当工厂中有实时事件发生时， MES系统能及时对这些事件作出反 应、报告，并用当前准确的数据对它们进行约束和处理，这

6、种对状态变化的迅速 响应使 MES系统能够减少企业内部那些没有附加值（NVA-Non Value Added ）的 活动，有效地指导工厂的生产运作过程，同时提高了工厂及时交货的能力，改善 了物料的流通性能， 提高了生产回报率。 MES系统还能通过双向直接通讯在企业 内部和整个产品供应链中提供有关生产行为的关键任务信息。 MES系统能够帮助企业解决生产中遇到的一些瓶颈问题，从而改进生产线运 行性能，达到降低在制品(WIP- Work In Process) 库存、缩短产品制造周期、提高 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档

7、 - 生产效率并控制生产成本的目标。 仓库管理系统 (WMS): WMS 是一套面向材料、备件、成品等仓库的信息管理系统，它能够辅助仓 库管理人员对货物的入库、出库、移库、盘点等业务进行全面的控制和管理，杜 绝货物积压与短缺现象，达到降低库存、减少资金占用的目的。WMS 可以实现 按照 ABC 分类的原则来对仓库内的物品进行管理，并借助条码识别技术来实现 数据采集，从而保证信息的准确性。 WMS 严格保证物品的先进先出，该系统已成功应用于材料仓库、备件仓库 和成品仓库，为企业物流链提供了帮助。 MES ，Manufacturing Execution System ，生产管理系统 /制造执行管

8、理系统 。 生产管理软件系统 (MES) 是企业系统信息化集成的纽带，是实施企业敏捷制造战 略和实现车间生产管理里敏捷化的基本技术手段，生产管理软件系统（MES ）是 近 10 年来在国际上迅速发展、面向车间层的管理系统技术与实时信息系统。 生产管理系统软件解决方案： 软件方案控制生产系统， 实现生产管理的最佳 化分为两种情况：一方面是现场级生产系统管理自动化MES ；另一方面是ERP 级监督性装置管理MES 系统。 在这两种情况之间存在着一个间隙-MES 系统就 是用于灵活计划和安排制造装置资源的信息链中的决定性因素。生产管理软件系 统 （MES系统）可以为用户提供一个快速反应、 有弹性、精

9、细化的生产制造环境， 帮助企业减低成本、 按期交货、 提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行 业（家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药），能够对单一的大批量生产和既有 多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。 目前国外知名企业应用MES 生产管理软件系统已经成为普遍现象，国内许多企 业也逐渐开始采用MES生产管理系统来增强自身的核心竞争力。 生产管理软件系统（ MES）是企业信息化建设中的关键环节，正越来越被重 视。流程型生产企业行业按照MES 实用模型，从基础功能着手，然后在此基础 上根据企业的实际情况进行功能扩充，逐步完善企业生产管理系统，实现从DCS 到

10、 ERP的信息畅通。 能源介质种类 主要包括： 高炉煤气（BFG ） 、 焦炉煤气 （COG ） 、 转炉煤气 （LDG ） 、 天然气（ NG） 、氧气（ O2） 、氮气（ N2） 、氩气（ Ar） 、压缩空气（ Air） 、蒸汽、 氢气（ H2） 、采暖热网、生活水、工业净环水、工业浊环水、浓盐水、除盐水、 酚氰水、软化水、电力等。 能源介质信息 包括：压力、流量、温度、煤气热值、供水品质（水质）、阀 门开闭、调节阀开度、开关信号、动力设备运行状态、主生产线设备的运行状态 等。 环保信息 包括：环保设备的运行情况、外排水中主要污染物的浓度、流量、 主要废气排放点的外排放废气中烟（粉）尘、S

11、O2 、NOx、CO2 等污染因子的浓 度和流量、污染物排放总量、大气质量指标、厂区视频检测、厂界噪音。 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - - 能源中心： 以 SCADA 软件为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监 视、工艺操作和实时的能源管理功能；基于数据库技术开发具有模型背景的能源 管理功能并对外提供接口。 - 通讯网络： 采用工业级以太网交换机，建立分区域的冗余环网，环与环之间采用耦合拓 扑结构进行连接，从而建立高可靠专有的能源数据采集通讯网络。 - 数据采集： RTU产品为核心，

12、通过信号采集、通讯、协议转换等技术手段，将能源介质 参数的采集与生产控制系统隔离，提供连续、真实、可靠的数据依据。 2、系统数据流图 能源中由心 I/O 数据服务器、 Oracle关系数据库服务器、 Web 服务器和工作 站组成。 I/O 数据服务器负责原始计量数据的实时采集、历史压缩存储、二次计 算和为监控画面提供实时数据； Oracle数据库服务器负责计量统计数据的收集和 存储，作为能源（物资）计量统计管理数据库；工作站上运行计量数据监控与管 理系统软件，对计量数据进行分析处理、设备管理、权限分配、报表打印以及调 阅等； Web 服务器负责将指定的实时数据监测画面和动态曲线以网页的形式在

13、公司网上发布，供其他部门网上在线查阅，并提供系统与用户的各种人机界面。 根据能源管理系统功能需求及实际各部门业务流程规定，EMS数据流图可用 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 下图表示： 3、系统功能 EMS 的监控系统分为4 个子系统，即供配电系统、动力系统、给排水系统和环 保系统。 其中动力系统包括燃气系统、蒸汽系统、氧氮氩系统，给排水系统包括化学水、 工业水和生活水。 、数据的实时采集与监控 通过建立可靠的数据采集系统 （SCADA 系统）对能源潮流数据（如电流、电压、 压力、 温度、流量、环境数据等）、设

14、备状态（如开、停、阀门开度、报警信号等）等 进行采 集；提供过程监视、操作控制、实时调整等画面,过程曲线及信息显示等辅助界 面、大 屏幕等完成能源中心管辖范围的能源设备状态及潮流的监视功能；提供过程控制 和实时 调整,参数设定窗口等实现控制功能；并对信息进行归档。 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 、基础数据管理 包括介质参数管理、维护单位管理、计量设备管理、测点耗量关系、用户权限设 置、以及其他需人工录入的参数管理界面。 、能源管理功能 将采集的数据进行归纳、 分析和整理， 结合生产计划和检修计划的数据，实现基

15、 础能源 管理功能，包括能源实绩分析管理、能源计划管理、运行支持管理、能源质量管 理、能 源平衡管理、在线预测分析等。 、环境监测与保护 对环保设备运行状态的监测，对水、烟气等排放进行监测、分析和管理。 4、基本配置 能源管理系统基于以太网的数据通信技术，采用 C/S 和 B/S 混合系统架构方式。 典型的配置和设备组成如下： 三、主要产品技术描述 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 1、SCADA 软件 采用国际主流的 SCADA 软件建立 I/O Server 实时数据服务器功能， 通过在线的 数据采集实现动态

16、流程图、 参数表、趋势曲线等监控功能， 并与关系数据库建立 通讯。 技术特点如下： 软件体系采用真正的客户/服务器（ C/S）体系结构； 能够完全做到实时数据服务器以及趋势、报警、报表和文件等功能模块的冗 余； I/O 通讯冗余，主通讯中断时自动切换到旁路； 支持在线组态，即在不影响操作的情况下，允许全部或部分应用程序进行修 改； 支持 ODBC 、OPC、API、DDE 等标准数据交换方式； 网络通讯采用标准的NetBIOS ，支持 IPX/SPX 、TCP/IP 等协议； 支持多种关系型数据，包括Oracle 、SQL Server 、dBASE 等。 系统通过设置不同级别的用户操作权限而

17、防止越权操作保护系统的安全。 2、远程数据采集单元 MIPM RTU 远程数据采集单元采用美国SIXNET 公司 MIPM 系列 RTU 产品。 SIXNET 高端 RTU 产品（IPM 级）具有 32 位处理器、大容量存储空间，不但提 供标准串口（ RS232/RS485 ）通讯和 IEC61131-3 标准编程功能。还提供以太 网通讯端口，并具有嵌入式功能，可支持高级编程和网络通讯应用程序，例如 Web Server 、Internet 访问、高级 C/C+ 编程及专有通讯协议的定制等，是最新 一代控制器产品。同时具有多种国际工控产品质量认证，提供高可靠品质应用。 其产品主要技术特点为：

18、、同时提供多种通讯端口：以适应分散应用和本地的不同通讯要求。 、提供大容量程序和数据存储空间：适合就地运算和大量数据安全存储。 、更高的适应恶劣环境应用：工作环境温度为-40 70oC、国际品质认证等。 3、工业以太网交换机 网络系统中的工业以太网交换机采用美国SIXNET 公司产品。 SIXNET 近 30 余年的工业自动化产品设计、制造经验，使其充分了解各种工业 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 场合的应用需求。并将其成熟的工业自动化产品设计理念注入工业以太网交换机 产品中，能够真正经受各种恶劣工业环境的长期

19、考验。 SIXNET 工业以太网交换机具有卓越的工业品质，低功耗、无风扇电路设计、宽 范围工作环境温度（ - 40 - 85 ）、美国军标 MIL-STD-1275 防浪涌保护以 及严格的国际质量认证（包括危险场所2 区防爆认证、 DNV 船级社认证）等特 性确保在各种恶劣工业环境现场长期稳定、可靠、安全使用。 SIXNET 实时环工业以太网交换机专有Real-time RingTM 技术，实现快速容错 环网冗余，并具有端口配置、端口镜像、优先级划分等高级网管功能，可保证信 息交换的实时性和确定性， 支持 Modbus 方式监测网络运行状态， 可以方便地进 行故障诊断、报告和定位。尤其适合如P

20、LC，DCS，SCADA 自动化监控系统 构建 100/1000Mbps 工业冗余环网。 四、高端产品应用技术 EMS 系统采集的信号分散在工厂的各个角落，许多能源计量参数已纳入原有生 产控制系统， 能源数据的采集将面临繁杂的通讯协议和接口。采用新一代的自动 化产品（ RTU/Gateway ），构筑分布式的数据采集系统，将能源介质参数的采 集与生产控制系统隔离，提供连续、真实、可靠的数据依据。RTU/Gateway 产 品是对传统 PLC 系统在远传和分布式应用的产品补充，提供更强的数据处理和 通讯能力，从而构建新一代能源管理系统的架构。 MIPM RTU 预集成了 PLC、记录仪、流量计算

21、机、通讯网关等多种功能，其高 端产品应用技术如下： 1、预集成的数据记录功能 MIPM RTU 预集成了数据记录（Datalogging ） 功能。作为系统工具软件（I/O Tool Kit）选项之一的 Sixlog 软件，提供了工程向导型配置应用，无需编程。 SIXNET 的 Datalogging 功能具有以下优点： 可按时间、事件等方式启动数据记录 时间间隔可设置（ 10 毫秒 49 天） 大容量、非易失数据存储（16M） 同一控制器支持多个Datalog 配置 服务器 /客户机式双向数据恢复方式 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有

22、- - - 精品文档 - 工程向导型配置界面，无需编程 多种通用软件浏览的历史数据文件 支持数据记录冗余服务器功能 数据记录可用于实现SOE 功能，用于记录故障报警事件发生的时间顺序；可以 实现重要能源计量数据的备份， 防止因为通讯网络故障等原因导致这些重要数据 的丢失；同时保证贴有时间标签的能源采集数据的完整性。RTU 取代无纸记录 仪，提供更灵活、更安全的数据备份功能！ 2、RTU 的数据补传和调用功能 利用数据记录（ Datalogging ）功能， RTU 把数据加上精确的时间标签存储在非 易失的存储器中。 然后按照用户定义的时间表或在发生特定事件（例如远程传输 故障恢复后）时把记录的

23、历史数据传送到一个或多个中心控制站，从RTU 传送 上来的数据包括控制站地址、 时间标签、 纪录序列号等识别数据。 多个站点传送 上来的数据堆入输入数据缓存，等待顺序处理。 今天，工业信息化自动化技术得到了空前的关注和发展。从处理器、 输入输 出设备、现场总线、工业以态网、系统软件、变频器、传感器及执行元器件等各 个自动化部件都有了飞速的发展。 这也给各种自动化系统的高度集成奠定了基础。 而在科技高度发展的今天，未来的制造业将朝着全球化、灵活生产、高效率，高 集成方向发展， 这就要求自动化不单是关注生产过程的控制本身，而且也要关注 整个供应链从订单生成， 原料供给，计划排产，物料跟踪，安全生产

24、，质量监测， 物流输送等所有应用的整个过程。这个过程关联各种控制应用，把所有应用整 合成一个系统，它就要求把可能的多种不同的控制过程无缝连接和互动塑料工业 网版权所有，需要信息和控制系统整合和集成。 “节能降耗”需要从自动化等高新技术中寻求出路 坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生 存发展。必须把建设资源节约型、 环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略 的突出位置，落实到每个单位、每个家庭。加强应对气候变化能力建设，为保护 全球气候作出新贡献。” 长期以来，中国政府高度重视资源环境问题，坚持实施可持续发展战略， 把 节约资源、保护环境作为基本国策，努力建设资源节

25、约型、环境友好型社会。中 国政府提出坚持以人为本， 把发展切实转入全面协调可持续的轨道；加快转变经 精品文档就在这里 -各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有- - - 精品文档 - 济增长方式；把资源节约作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建 设资源节约型、环境友好型社会；显著提高资源利用效率，到2010 年使单位国 内生产总值能源消耗比2005 年降低 20%左右。为了落实到人， 政府更进一步把 “节能降耗指标”数量化！ 毫无疑问，构建“节约型社会”，是中央高层提出的最为引人注目、影响最 为深远的一个重大决策。“节约”、“和谐”、“创新”，无疑是中

26、国2005 年 以来，媒体使用频率最高、影响最为广泛的三个关键词。人们认为：当前国家高 层领导强调构建“节约型社会”、“和谐社会”、呼吁“自主创新”，具有针对 现实、拨正发展航向的意味。 能源资源问题是关系我国经济社会发展全局的一个 重大战略问题； 要建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会，就必须充分利用高新技术和 先进适用技术改造提升传统产业，要在贯彻落实党中央、 国务院确定的 “信息化 带动工业化、 工业化促进信息化” 的发展战略过程中， 增强我国传统产业创新能 力和国际竞争力， 促进我国社会生产力跨越式发展。当前的节能已不是简单意义 的节约和少用能源， 而是要靠使用先进科学技术，来提

27、高能源的利用效率。 在当 今世界性市场经济的激烈竞争中， 工业企业必须应用自动化技术科学来保证产品 的质量、成本和数量的优势。 特别是在用高新技术改造传统产业方面，自动化科 学在工业企业的运行与发展中起到非常重要的作用。 下面，我们从控制和优化的角度来看“节能降耗” 如何从自动化等高新技术中寻 求出路？ （一）企业“节能降耗”面向“一体化综合过程自动化系统” 在工业生产过程中实现节能降耗、资源优化，除了采用先进的工艺和设备之 外，必须采用先进的过程自动化系统。当今的过程自动化系统已发展为由过程控 制层（PCS ）、制造执行层（ MES）和经营规划层 (BPS) 三层结构组成的综合过 程自动化系统。企业要达到总体的节能降耗和资源优化，获得最大的经济效益， 提高竞争力， 除了在各层次上采用先进技术和优化技术外，还必须在系统集成方 面采用优化操作、优化调度以及优化企业资源规划和经营管理的一体化综合过程 自动化系统。