企业能源实时监测计量管理系统

企业能源实时监测计量管理系统　・５７　文章编号：１０００—８８２９（２００２）０２—００５７—０４　企业能源实时监测计量管理系统　Ｅｎｔｅｒｐ￣ｉｓｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ　Ｍｅａｓｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

（昆明理工大学控制工程研究所．云南昆明６５ｏｏ９３）蔡翔云，姜　麟　（云南红塔集团，云南昆明６５３ｌｏｏ）李文，张庆　

摘要：从玉溪卷烟厂能源实时监测计量管理系统的实　践出发，讨论了企业能源实时监测计量管理系统的信　息构成、集成自动化技术应用等重要问题。　关键词：能源信息；集成自动化系统；系统平台；软件技　柬　中图分类号：ＴＰ２７３　．５　文献标识码：Ａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｙｕｘｉ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ　ｆａｃｔｏｒｙ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅａｌ－－ｔｉｍｅ　ｍｅａｓｕＦｅ　ａｎｄ　ｍａｎ——　ａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｍａｋｅ　ｕｐ　ｏｆ　ｉｎｆｏｍａａ－　ｔｉｏｎ．ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅ　ｓｙ￣ｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ．ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌａｔｆｏｒｍ；￣ｆｔｗａｒｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　１　能源监测系统信息构成　获取企业的能源产耗完整信息，是构成完整企业　能源实时监测计量管理系统的基础。能源系统的信息　大致可由能源介质的购产耗数据和能源系统相关设施　及控制系统的状态信息构成。　１．１能源介质殛购产耗数据　一般企业的能源介质为自来水、电、煤、蒸汽、压缩　空气、负压空气、油、冷冻水等。购进是指自来水、电、　煤、油等能源，产指的是企业自己生产的能源，如蒸汽、　压缩空气、负压空气、冷冻水等。　需要为不同的能源介质确定采集参数，其原则是　参数必须对生产运行有重要监测意义或补偿计算需　要。各种能源选取的采集参数一般为：饱和蒸汽（流　收橹日期：２００１—０５—０５　作者简介：蔡翔云（１９４９一），男．现任昆明理工大学控制工程研　宄所所长．教授．硕士生导师．主要从事集成自动化技术研究开　发工作　量和压力）、压缩空气（流量和压力）、自来水（流量和　压力）、电量（有功电度和无功电度）、油（质量）、冷冻　水（流量、压力和温度）、负压空气（流量和压力）、煤　（锅炉进煤量和厂购进煤量），其中饱和蒸汽、自来水、　冷冻水的压力参数对计量的补偿计算并非必要．但对　监测有意义。　能源计量点设计分为三级，一级为产量或购进量，　二级为部门的消耗量，三级为分部门的消耗量，分部门　划分应考虑具有工艺的独立性和核算分解的需要。　１．２能源系统相关设施及控制系统的状态　与能源相关的控制系统及设施的主要状态参数，　也应该成为一个完整的能源监测系统的重要信息。这　部分信息会因企业的性质有很大不同。在建成的系统　中，包括了电力控制系统、空气压缩机控制系统、锅炉　控制系统、制冷机和空调控制系统等，能源设施有水池　水位、进煤汽车衡的各种管理信息等。　能源相关控制系统的状态参数，一种是能源系统监　测需要的计量数据，另一种是重要设备的运行状态参　数。部分计量数据并不是控制需要的．适当完善可由各　控制系统采集，再传送进入能源系统，避免重复采集。　设备的运行状态指设备的启停、压力、温度等参数　

２实例系统的构成及功能　２．１系统的构成　建成的玉溪卷烟厂能源系统的结构如图１所示。　整个能源系统的数据交换通信是建立在高速光纤环网　上的，系统由部门采集子站（生产一部、生产二部、办　公区和动力部等）、相当于能源系统服务器的能源中　心机、管理职能部门的监测站点（计量科、节能科、动　力统计子站、信息中心等）、能源相关的控制系统（锅　炉、空气压缩机、制冷、空调等控制系统）的信息交换　站点，４类站点组成的。采集子站挂接英国Ｓｃｈｌｕｍ—　ｂｅ￣ｅｒ公司的ＩＭＰ数据采集器，采集各个部门的热工　参数，上传能源中心机，接收能源中心机传送的本部门　的其他能源数据，如电量数据。采集子站本身也具有　

北京长安自动化工程集团ＫＪ４煤矿综合监控系统电话：（０１０）６５６８４０４０传真：（０１０）６５６８７６３１　

维普资讯 http://www.cqvip.com 《测控技术｝２００２年第２ｌ卷第２期　本部门的能源监测管理功能。能源中心机是一个能源　数据服务器，同时也是全厂能源监测管理的站点。管　理职能部门的监测站点，可根据需要为统计、计量、设　备、节能等管理部门提供完全或部分的显示和统计管　理功能，在能源系统中这类站点的数量是很容易扩展　的。与能源相关的控制系统的信息交换是比较复杂　的，必须针对各个控制系统的特点采取不同的技术方　法来实现。　２．２系统的主要功能　（１）企业能源生产和消耗的实时监测。　在能源系统的各个子站和能源中心以能源生产的　工艺流程的图形方式显示了各种能源介质的产耗计量　数据，显示数据的刷新周期为２０　ｓ，站点间数据传输小　于１　ｓ。可以通过弹出画面获知流量瞬时值、压力瞬时　值和测点的仪表电流值，还可以获知测点的主要工艺　电气参数说明。同时提供了测点的趋势曲线显示和打　印。通过各控制系统的传送数据，能源中心建立了各　控制系统运行监视页面，在能源中心可以了解所有有　关能源系统的大体运行状况。　（２）数据保存、查询、汇总统计报表。　能源系统建立了以２０　Ｓ为单位的趋势曲线数据　库，以小时为单位的能源运行数据库，以日为单位的统　计数据库。趋势曲线数据保存１５　ｄ左右，锅炉报警数　据保存１年，其他数据保存５年。对保存的数据可以　指定日期按打印部门、能源介质分类的日运行报表，　日、月、年统计报表，也能指定日期打印日、月、年汇总　统计报表。提供对数据库数据的查询分析。　（３）报警和故障诊断。　系统以汉语语音、图形画面、数值记录等多种形式　提示能源生产数据超限报警，系统还设置了故障诊断　性质的ＩＭＰ电流值错误显示页面、硬件故障报警、站　．一信息中心　主机　办公制净站　控铜系统　点阿络脱阿指示页面，能准确地定位仪表、脱网等故　障，为能源安全生产的监测和能源系统的安全运行提　供更多的保障。　３集成自动化技术应用　集成自动化系统（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）泛　指生产制造和经营服务领域的计算机应用和综合自动　化系统，也就是通过计算机网络、数据库等技术，将企　业的测量、控制、优化、调度、管理、决策等由上而下的　自动化单元系统和各种生产、经营信息集成于一体的　综合系统　企业能源实时监测计量管理系统就是通过计算机　通信和采集技术，把若干分散采集的能源数据，各个独　立的能源控制系统的能源生产数据信息集成在一起，　形成一个能够实时地监测企业完整的能源产耗数据和　主要能源设备的运行和控制状态，并以网络数据库技　术对能源实时和历史的数据实施有效的处理，系统自　身是一个完整的能源监测计量管理系统，同时能够以　开放的技术向其他相关的职能管理部门和系统提供数　据及各种服务。以下讨论的技术对能源系统的集成实　现有较为重要的作用，对一般的集成自动化系统也有　意义　３．１高速网络技术　集成自动化系统广义上也属于信息系统，但它对　系统的实时性有较高的要求，信息交换的量大且均衡，　高速网络是连接集成自动化系统的重要纽带。集成自　动化系统的网络结构一般以监控层和信息层设计为两　层。在能源监测系统中实时性的要求不是太高，如图　１系统采用了搭载在信息网络上的一层简化结构，实　践证明是成功的。　集成自动化系统采用网络和网络坍议的开放性及　

串口远程通信　地磅房管　理计算机　电力控带　系统ＤＥＣ网　

高速光纤环网　以太网段　

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图１能探系统的结构　北京瑞赛科技有限公司科技发展部汽车水泵性能测试台电话：（０１０）６５６８２８１１　

计量科星　站　维普资讯 http://www.cqvip.com 企业能源实时监测计量管理系统　・５９　通用性是很重要的。在实现的能源系统中，面对以　ＤＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ、ＶＭＳ等为操作系统的控制系统的信息　集成，与ＤＥＣ网为基础的电力控制系统的连接，与采　用非开放的Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司ＴＤＣ　３０００系统构建的锅　炉控制系统的通信等问题。在ＦＤＤＩ和ＡＴＭ的网络　环境，都采用了ＴＣＰ／ＩＰ协议来规范双方的连接，这样　各方都较容易得到稳定可靠的系统通信支持。与电力　控制系统的网络通信是异构网络之间的通信，以兀１Ｐ　协议实现联网通信。开放性及通用性也为各个控制系　统专业厂商所支持，是发展的趋势。ＴＤＣ　３０００系统有　Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司开发的Ｐｃ机网络模件ＰＣＮＭ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍｏｄｕｌｅ）产品，可以实现用ＴＣＰ／ＩＰ　协议与一般的开放性网络连接。　作为开放性网络和协议带来的好处，能源系统非　常平稳地从ＦＤＤＩ过渡到了ＡＴＭ宽带网。　３．２系统软件平台　在能源系统的工作站上采用了Ｗｉｎｄｏｗｓ　９．Ｘ操作　系统和Ｃｉｔｅｃｔ工控支撑系统，工作站软件的基本构成　和工作流程如图２所示。　幽２软件篥戚靖构　集成系统平台主要指操作系统和工控支撑软件，　集成自动化系统面对复杂而多样的通信和数据交换环　境，应该慎重选择。集成系统平台选择的主要原则是：　①开放性好。意味着有与其他系统有好的互连　性、互操作性；　②功能强大。方便性、易用性及对应用程序的强　大支持；　③技术支持好。不但是厂商的技术支持，更是有　广泛的应用程序的支持；　④符合发展趋势。意味系统可以有更长的生命　期；　⑤抢占多任务实现机制。是实现控制系统信息集　成基本功能的要求。　几年前，Ｗｉｎｄｏｗｓ、０Ｓ／２、Ｕｎｉｘ作为控制系统采用　的系统平台的难分高下，现在Ｗｉｎｄｏｗｓ家族已经占据　了明显的优势。　从广泛支持和强调集成的角度看，作为集成系统　的工控支撑软件除一般性外，在以下特性应该是杰出　的：　①对控制和数据采集系统采用的Ｉ／Ｏ有广泛的通　信协议支持；　②较强的网络功能；　⑧较完整的应用程序接口技术；　＠可伸缩的结构。　这里仅就可伸缩的结构做说明，可伸缩的结构是　指系统可由初期的规模，在以后的阶段随意扩展。在　不更改拓扑结构或重新组态的情况下，过程任务可以　增加，网络系统也可以增加。在集成控制系统中，可伸　缩的结构的特性很重要。　为了集成能源系统采用了Ｗｉｎｄｏｗｓ　９．Ｘ和Ｗｉｎ．　ｄｏｗｓ　ＮＴ计算机操作系统，网络通信协议采用了１、ＣＰ／　ＩＰ协议。应用软件开发采用了澳大利亚西雅特公司　的Ｃｉｔｅｃｔ工控软件作支撑平台。在能源系统的集成实　践中，Ｃｉｔｅｅｔ工控软件在以上特性方面是典型代表。　它内置了近２００种ＰＬＣ、回路调节器等Ｉ／Ｏ设备的通　信协议，可以很方便地进行系统组态。Ｃｉｔｅｃｔ采用　ＴＣＰ／ＩＰ、ＮｅｔＢＩＯＳ、ＩＰＸ／ＳＰＸ等多种通用网络通信协　议，支持Ｎｏｖｅｌｌ　Ｎｅｔｗａｒｅ、Ｗｉｎ　９．Ｘ、　ｎ　ＮＴ操作系统，　可用于Ｅｔｈｅｍｅｔ、Ａｒｃｎｅｔ、ＴｏｋｅｎＲｉｎｇ等网络。内建的　Ｃｉｅｏｄｅ编程语言，对应用程序接口技术支持也比较完　整，ＤＤＥ、ＯＬＥ、ＤＬＬ、ＳＱＬ以及ＯＤＢＣ均支持。同时也　具备良好的可伸缩的结构性能，在工控软件的一般功　能方面Ｃｉｔｅｃｔ的性能也是比较优秀的　实践证明对　Ｃｉｔｅｃｔ的应用是成功的。　３．３软件接口、开发技术厦系统的体系结构　应用程序的接口平台技术指的是应用程序之间的　数据交换实现技术。具体来讲是指动态数据交换　ＤＤＥ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄａｔａ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ）、ＮｅｔＤＤＥ、对象链接和嵌　人ＯＬＥ（Ｏｂｊｅｃｔ　Ｌｉｎｋｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）、套接字Ｗｉｎ—　ｓ０ｃｋ（Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｓｏｃｋｅｔｓ）、动态链接库ＤＬＬ（Ｄｙｎａｍｉｃ—　Ｌｉｎｋ　Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）以及结构化查询语言ＳＱＬ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　Ｑｕｅｒｙ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）、开放式数据库连接ＯＤＢＣ（Ｏｐｅｎ　Ｄａ－　ｔａｂａｓｅ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｔｙ）等这样一些技术。在集成系统的开　发中，根据环境条件选择恰当的接口技术可以使集成　实现简单，运行稳定、高效，系统似浑然一体，平滑无　缝。能源系统选用英国ＩＭＰ　３５９５１Ｃ分散式数据采集　器做数据采集器，经实践证明抗干扰性好、适合现场分　散安装、转换精度高、具有前端智能。但开发应用时，