罗克韦尔自动化电力解决方案有助于维持机场正常运转

罗克韦尔自动化（中国）有限公司

背景

去年，美国有7,000,000人在使用增长最快之一的一个机场。除登机口和停车场之外，该机场还配备了22家以上的零售商店以及食品与饮料特许商店。当然，为了保证机场每天的旅客能够按时到达目的地并尽情享受美食和饮料，每天需要耗费大量电力(每年365天，每天24小时)。

断电会给乘客带来诸多不便。对于某些旅客而言，30分钟以内的断电会使他们感到愤怒不已，但可能并不会因此错过航班，航空公司通常可以对此进行补偿。

但对于航空公司而言，断电则意味着巨大的财务损失。更长时间的断电会导致航班取消，由此造成的损失是非常巨大的。每取消一趟航班，损失的收益可能高达 20万美元。而且，航空公司并不是断电的唯一受害者。机场每天损失的收益可达25万美元，其中特许商店的损失为10万美元。

毫无疑问，长时间的断电会严重影响机场、承租方及航空公司的收益，更不用提因公众出行受阻而导致的紧张公共关系。

因此，决定扩展机场及其配套设施时，必须引入电力管理控制系统(PMCS)。

面临的挑战

机场的电力控制与监测系统由多个小型分散系统组成。这样一来，不仅难以对系统实施监控，报告和报警通知也远远不足。原始系统配备的电力监测器不准确，且通信功能有限。

机场希望使用单一系统来提供监测和管理电气系统所需的全部信息。

当务之急是精确测量能耗。同时他们也为新系统设立了其它目标：

该系统必须功能完备、可靠、用户友好且可扩展；

需要降低运营成本，能够更有效地管理能源并将能源成本公平地分摊给承租方；

能够分辨和记录异常事件并发出报警；

在未来预期增长中可进行扩展；

允许机场工作人员在没有协助或只需少量协助的情况下轻松添加硬件或修改软件。

有一点要求应予以重视且非常必要：系统需要在供电设施出现故障时保持机场机能完备。在总体规划中，机场在部分或完全断电期间不能以降低的应急水平运行。发生异常或灾难性事件时，机场仍需以正常水平全功能运行。

该公司清楚，他们不具有执行大型PMCS项目的资源。他们只有很少部分的电气技术人员了解需要做什么，而且完成任务所需的资源又有限。

机场寻求的是一家能够提供全套服务的系统工程公司。不过，他们也希望雇佣一家能够使其密切参与系统设计和实施的公司。他们感觉到，项目的成功很大程度上取决于所有者与系统工程公司之间的关系。

这家成功的系统工程公司需要具备以下资质和能力：

了解电力系统的运行和控制；

在提供电力及能源管理系统方面具有丰富经验；

采用严格的工程过程；

提供全面、准确的用户友好型文档；

提供具有价格优势的解决方案。罗克韦尔自动化的电力及能源管理解决方案(PEMS)团队最终投标成功。

除了构建复杂且极其可靠的PMCS所需的经验与专业技能之外，他们还能够利用罗克韦尔自动化众多的电力管理与控制产品。而且毫无疑问，罗克韦尔自动化还可提供安装后技术支持，这对持续维护、平稳运行与日后增强至关重要。

解决方案

硬件和软件属于PEMS小组所设计并安装的解决方案范畴。随着新系统不断扩展，旧系统(Westinghouse L1)将逐渐被淘汰。

PMCS是一套大型可扩展系统，其中配备的众多处理器可分布在大范围区域内。该系统由以下I/O设备组成：

2000 个离散量输入；

100 个离散量输出；

208 个Power monitor；

125个SMP-3智能电机保护器。

该系统由以下处理器组成，这些处理器通过专用的bluehose电缆和光纤经由多个DH+网络连接在一起：

2 个 PLC-5/80s；

10 个 PLC-5/60s；

8 个 SLC-5/04s。

PMCS包含四台具有人机界面 (HMI)的主PC，更加方便对电力实施监控。此外还配备两个便携式计算机编程终端。这些计算机一起成为电力监测和PLC编程的控制点。

当然，软件是该系统的核心。作为整个解决方案的关键元件，系统中安装有以下软件应用程序：

RSLogix5和RSLogix500

RSView32 Works 和 Runtime；

RSTrend；

RSLinx 和 WinLinx；

RSPower；

Microsoft Access。

RSView32提供系统的图形视图，电气技术人员和通信中心人员可借此掌握配电系统的情况。此外还提供报警通知功能。

RSTrend用于记录关键参数，例如每个配电盘上的电压与功率因数。Microsoft Access与利用Visual Basic编写的专用电能记录程序一起，提供报表、成本分配以及负荷分布功能。尽管实时电气参数可以显示在RSView32屏幕上，但我们还采用了RSPower，用来组态Power monitor以及查看Power monitor日志、示波器和谐波。

PMCS的主要功能是能源分布系统监测。设备状态得到监测，并以图形方式清楚地显示在主监测PC上。断路器、发电机、变压器、负载柜及自动转接开关等设备的状态点也得到监测。系统还会实时监测电压、电流、功率、功率因数等电气参数。存在异常情况时会发出报警。

所有这些信息都显示在图形用户界面上，便于快速了解系统中任何元件的状态并“深入”系统检查I/O点、Power monitor以及各个断路器的状态和参数。

新型PMCS还可以平衡机场多个发电机之间的负荷。自动负荷卸载与平衡有助于确保发电机以最优水平运行，同时又能提高其可靠性。

取得的成果

在真正进入项目之前，罗克韦尔自动化的PEMS小组设计并安装的PMCS系统就已经能满足机场的每一项要求。该系统甚至还可以根据需要依次开关机场内的灯光，控制照明。“测量数据记录器”作为该解决方案的另一部分，负责记录机场上下的能耗，让机场能够合理地向承租方收费。

在本文的开始，我们介绍了断电范围扩大可能带来的某些潜在损失。从某种意义上讲，PMCS就是一份高级保险。据估计，该系统的总安装成本为280万美元。

幸运的是，自从安装该系统以来，机场再也没有遇到任何意外断电情况。其中也有一部分原因是因为在安装PMCS之前对配电系统实施过升级。

不过，与断电造成的巨额损失相比，PMCS只需累积避免八小时断电时间便可完全抵销自身的安装成本。

该系统操作方便，能提高员工的效率，同时有助于更迅速地应对电气系统故障。此外，该系统还提供潜在故障高级警告功能，因此可以规避某些问题，避免造成重大影响。

同时能耗效率也更高。最后，还为扩展和升级做了完美的铺垫。

下图中的架构描绘了罗克韦尔自动化的信息化企业概念。棕色虚线括起来的区域代表当前在本文档中讨论的自动化层级。

其余部分说明了罗克韦尔自动化目前为实现车间与企业乃至更深层次的整合所能提供的解决方案。