能源管理调度系统（MES）的研究与应用

赵彪

（中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南开封 475003）

能源管理调度系统（MES）的研究与应用

赵彪

（中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南开封 475003）

本文主要介绍依托中国平煤神马集团开封东大化工有限公司现有的20万t/a烧碱和其他附属产品DCS控制系统，利用现代化通信、计算机和自动控制技术对公司的水、电、煤、蒸汽、等能源介质能源进行集中控制和改造，以实现对公司内部能源利用状况、生产现场情况等进行全方位、全过程的监控，从而使能源系统和生产调度系统高度统一和协调。

能源管理；MES系统；生产调度；DCS系统

开封东大化工有限公司的原调度指挥管理系统大致由氯乙酸二分厂、老离子膜分厂、新离子膜分厂、一次盐水、高浓碱、氯产品分厂合成炉工段、氯化亚砜分厂、35kV和10kV变电站共8套独立DCS控制系统组成，分别以点、线的模式分布于整个公司的生产和消耗单位，点与点、点与线之间信息反馈仍以电话联系形式为主，导致信息获取严重滞后，不能及时、全面地到达，调度人员只能凭借零散而又单一的能源、调度信息下达调度指令来进行生产调度和能源调度，从而直接影响生产调度和能源调度水平，且不同程度地造成了大量资源浪费和环境污染。为了改变调度管理系统存在的诸多问题，经过反复分析和论证，建议在原生产调度系统的基础上进行进一步改造，最终建立一套高效的，集中统一的，集数据采集、实时监控、能源管理为一体的自动化系统，对各种仪器仪表、水电汽计量装置、生产现场各项安全生产指标和生产设备运行状态进行实时监控和控制，以便能实时、快速、明了地掌握安全生产状况，为实现安全生产的自动化控制和能源的自动化管理打下坚实的基础，同时为企业的能源计量及成本核算工作提供便利。

1 系统配置

2013年6月28日，该项目计算机控制系统相关硬件、软件招投标在开封市招标采购服务有限公司的主持下开标，杭州和利时自动化有限公司中标。

1.1 基础硬件

基础硬件主要包括机架式服务器、服务器导轨、嵌入式网关机、客户端、大屏控制机、LED控制机、PC机操作系统、液晶显示器、LCD-KVM、服务器柜、企业级硬件防火墙、三层网管型交换机、安全工业交换机、RJ45头、超五类双绞线、千兆以太网卡、电源插座、短信猫、关系数据库、博计报表工具、加密狗、光纤、光纤收发器、在线式UPS、管线施工辅料等。

1.2 调度大屏

主要包括拼接单元、26寸监视器、VGA矩阵、视频矩阵、线缆附件、大屏控制软件、LED屏、显示单元底座、电视墙、VGA分配器等。

1.3 软件功能模块部分

主要包括能源管理体系、能源的预测和能源计划，能源的计量、平衡和优化调度，能源报表和对标管理，能源的审计、定额与绩效考核，实时和历史数据库软件，数据采集网关软件和图形组态模块，趋势组态模块和报警组态模块、实时报表插件、数据转换软件组件、WEB发布平台等软件功能模块等。

2 系统实现的功能

本项目的建设场址位于开封东大化工厂区内，结合现有生产设施进行建设，将现有办公楼其中的一层面积约800m2作为能源管理中心系统的管控中心，包括中心大厅、主控室、调度室、能源管理办公室、机房、设备设放等。能源管理中心示范项目从2012年下半年至2014年初两年时间内边生产、边改造安装，至2014年初项目整体竣工。

2.1 实时生产监控功能

2.1.1 实时数据采集。利用DCS采集生产现场的实时数据和参数后，通过网关接口以UDP数据包的形式传输到实时数据服务器，再经过前端工作站进行解析后重新发送给各级管理者，同时，实时数据服务器会把接收到数据包放在数据库中进行定期存储［1］。

2.1.2 模拟流程图监控。MES系统所提供的模拟流程监控画面主要包括生产流程图画面、生产装置工艺流程图画面、生产单元工艺运行画面、重要设备运行状态监控画面，监控画面的数据刷新频率可以根据用户要求进行自定义。流程图监视界面还提供历史追忆功能，可以在选定的流程图中选择追忆的时间段，该图上的数据点（包括模拟量点和开关量点）就会依照实时库中存储的数据还原选定时间段的数据状态信息。

2.1.3 实时历史趋势。MES提供实时数据历史曲线图，可以全面观察某一项数据或者多项数据在某段时间内的点值变化曲线图、报警状态历史列表图等，并且可以实现在同一画面和同一坐标轴上同时显示多条历史曲线。

2.1.4 实时报警。MES系统所提供的报警类型多种多样，主要有实时数据多重上下限报警、变化频率报警和偏差报警等类型，提供的报警确认方式主要有手工确认及自动确认两种方式。

2.1.5 实现WEB浏览功能

公司各级领导、能源管理中心和生产调度领导等管理人员可以登录系统浏览相关数据和画面，实现远程浏览、查询等功能。

2.2 能源体系管理

2.2.1 能源计划管理。MES系统可以通过从DCS和 PLC中获取的生产实绩信息和能源供需实绩信息，通过相关算法计算出各个能源介质的单耗，还可以根据能源的历史单耗信息和手动输入或者其他生产管理信息系统所获取的计划产量及检修计划，制定出各个能源介质的需求和供给计划，给公司的节能管理提供关键数据［2］。

2.2.2 能源计量与实绩。MES系统根据从DCS系统中获取的各个能源介质的发生量、消耗量和回收量的实时计量数据，通过用户给定的计算公式生成各个能源介质每日或月的发生量、消耗量和回收量的统计信息，并进一步形成日报表或月报表。

2.2.3 能源中心调度管理。能源中心调度管理包括能源分配和能源调度运行管理。能源调度运行管理主要对能源网络实施监控，对能源调度日志、运行事故预案等进行管理；能源分配主要在正常情况下或者在能源不足时，对能源进行分配和协调。

2.2.4 能源分析预测与平衡。包括能源统计平衡与数据分析（BI-Business Intelligence）［3］。通过在服务器建立数据库进行存放各类BI系统所使用的数据参数，对各种源数据库中的数据进行过滤、整理和分析，存放在数据仓库中，并分析多维数据维度，建立多维数据集，然后展现给用户，方便用户进行数据分析。

2.2.5 能源中心统计管理。系统通过自动采集和人工输入的数据来获得各能源的原始数据，也可以根据用户的实际生产情况增加或减少操作；系统也可以通过设定的公式进行运算，得到每小时所消耗的能源量，并按区域、班组汇总统计，得到各区域、部门的消耗日报；通过统计可得到各区域的消耗月报，电量消耗月报及曲线图，水、电、汽、气、风等类似处理。

2.2.6 能源定额考核。能源定额考核是以能源统计为基础，对与生产相关的关键绩效指标（KPI）进行定义，并检测这些指标的实际值与期望值的差距，将这些差异直观地展现给用户，从而为各生产单位各项绩效考核的分析和判定提供保障。

2.2.7 能源审计。可以根据用户的需求进行设计，针对能源管理水平、用能状况排查和能源利用等方面所存在的漏洞和不足，进一步挖掘节能潜力、寻找节能方向、降低能源消耗和生产成本，从而为企业创造更多的经济效益。

［1］张悦宗.将MES系统运用在催化剂生产装置上［J］.自动化博览，2015（3）：80-81.

［2］姚远秀，孙兆山.和利时EMS在昊华骏化的应用［J］.自动化博览，2015（10）：42-46.

［3］张斌.能源管控在钢铁企业中的应用［J］.中国科技纵横，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

赵彪（1986-），男，本科，助理工程师，研究方向：电气自动化。