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概述

如今制造業競爭越來越激烈，如何在實現生產目標的同時將運作成本降到最低，已經成為挑戰性的任務。在自動化技術、通訊技術、信息技術基礎上建立的能源管理系統，以客觀數據為依據，是冶金、化工、熱力、電廠等能源消耗企業，實施節能降耗最根本的辦法。

能源管理系統（Energy management system，簡稱EMS）是企業信息化系統的一個重要組成部分，在能源數據進行采集、加工、分析，處理以實現對能源設備、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等方面發揮著重要的作用。

在企業信息化系統的架構中，把能源管理系統與MES制造執行系統融為一體，作為大型企業自動化和信息化的重要組成部分。企業信息化體系結構如下圖所示：

EMS系統基于PCS系統，將采集的數據進行歸納、分析和整理，結合生產計劃和檢修計劃的數據，實現能源實績分析管理、能源計劃管理、運行支持管理、能源質量管理、能源平衡管理、在線預測分析等功能。

EMS系統

能源管理系統是以幫助工業生產企業在擴大生產的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產品能源消耗，提高經濟效益，降低CO2排放量為目的信息化管控系統。以冶金行業為例，在鋼廠中EMS系統需要監控管理的能源介質主要有：電力、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬氣、蒸汽、生產水、生活水等。

系統以大量的實時數據作為基礎，融合各類總線通訊、數據庫、SCADA等技術，用于監視、分析和控制能源的使用。能源監控中心實現對電、蒸汽、壓縮空氣、風、燃氣和水等有關能源介質的檢測及控制，進而完成能源的優化調度和管理，將能耗信息集成，提供有效的分析手段，指導能源的合理配置和利用，實現安全、優良供能、提高工作效率、降低能耗。

為實現上述目標需要逐步完成下述系統搭建：

第一、工藝SCADA系統

在冶金企業中存在多種工藝生產系統，分布范圍較為分散，各個工藝車間所涉及到的設備眾多，工藝流程各異。針對不同的工藝車間需搭建相應的工藝流程SCADA系統，匯總各工藝車間中的PLC、儀表等智能設備采集的實時數據及設備狀態，通過HMI系統對工藝畫面進行實時監控。

第二、企業級監控系統

企業需將各自分廠區內的工藝SCADA系統數據進行匯總，搭建企業級別的實時數據中心，應用先進的通訊技術，解決不同系統的互聯互通問題，使孤立的各個工藝SCADA系統連成一體，為能源管理系統提供數據支撐。

第三、能源監控系統

數字化的能源監控系統是以上述基礎系統之上，實現對能源數據的采集、存儲、管理、分析，可對企業各層面進行分散控制集中管理。調度人員能夠在能源控制中心只需屏幕上點擊一個按鈕，即可對系統進行直接控制和調整，從而提高工作效率，尤其在工藝系統故障時的處理指揮和即時系統調整方面，體現出了極大的優越性。

同時EMS系統需實現與ERP系統的無縫集成，向ERP系統提供完整的能源系統分析數據和分析結果，ERP也將按能源管理和預測分析的需要，向能源管理系統提供公司的生產計劃、檢修計劃和相關的生產實績信息。

需求分析

該企業目前各工藝SCADA系統已搭建完畢，具體分布如下：

1）鐵廠

鐵廠共有3座高爐，分別是1#高爐、2#高爐、3#高爐，共有2套WinCC系統和1套iFix系統，通過以太網方式組網。

2）煉鋼廠

煉鋼共有4個轉爐、4個連鑄，共有7套WinCC系統和1套組態王系統，通過以太網方式組網。

3）軋鋼廠

軋鋼廠分為中板車間和帶鋼車間，均采用WinCC系統，通過以太網方式組網。

4）燒結廠

燒結共有兩個燒結機和一個豎爐，包含1套Intouch系統和WinCC系統，通過以太網方式組網。

5）制氧廠

制氧廠共有3套制氧機，分別是1#制氧機、2#制氧機和3#制氧機，采用霍尼韋爾的PKS系統，通過以太網方式組網。

需在此基礎上搭建企業數據中心及能源監控系統，將所有生產數據匯總至中心監控平臺，并實現對企業能耗數據進行實時監控，為工藝優化，能耗分析提供真實可靠的數據支撐。

系統架構及功能

根據現場實際情況，由于所涉及到多套SCADA系統，需解決多套系統多種通訊形式的大范圍接入帶來的不兼容問題，為了使通訊方式更加統一標準，選用Symlink工業智能網關作為系統接口機，將不同子系統的各種數據一并接入，轉發為標準統一的數據格式，上傳至數據中心。系統架構如下圖所示：

系統具備如下功能：

●數據接入功能

將鐵廠、煉鋼廠、軋鋼廠、燒結廠、制氧廠等分廠的能源數據通過有線或無線方式采集進入中心系統，供數據監視、報警、數據分析、數據計算、數據統計等用。

●系統監控功能 

通過能源管理中心顯示界面，監控用水量、用電量、用氣量、溫度、流量、壓力等數據，實現系統故障報警和分析。作為能源的生產指揮控制中心，將負責日常的能源生產調度，保證主作業線正常有序的生產，并在突發事件期間實施能源應急調度策略，確保能源供應的安全穩定，達到節能增效。

●能耗分析功能 

將能耗數據進行歸納、分析和整理，結合生產計劃的數據，進行能源管理工作，包括能源實績分析管理、能源質量管理、能源 成本費用管理、能源平衡管理、能源預測分析等。形成能源管理報表。d