罗克韦尔自动化能源管理系统概述

1、罗克韦尔自自动化能源源管理系统统概述 电力及能能源管理解解决方案帮助用用户优化其其电力及能能源的使用用，这就是是我们的使使命！罗克克韦尔自动动化在推动动用户优化化其制造能能力、提高高生产效率率，以及增增强可靠性性方面，处处于全球领领先地位。我们提供供超值的信信息和自动动化解决方方案，用于于监视、分分析和控制制能源的使使用，从而而降低能耗耗成本。这这一优化方方案的重要要组成部分分就在于从从车间级到到整个企业业，理解和和管理能源源的供应与与消耗。罗克韦韦尔自动化化为您提供供能源计量量、电能控控制、供暖暖、通风、空调、制制冷以及车车间辅助设设备的自动动化控制解解决方案。简单地说说，您可以以从罗克韦韦

2、尔自动化化获取所有有能源系统统需要的解解决方案，包包括我们丰丰富经验和和卓越的性性能。解决方案* 能源计计量* 电能及及控制* 供暖、通风、空空调及制冷冷* 工厂效效能今天，制制造业的竞竞争越来越越激烈，如如何及时地地在预算内内实现生产产目标，同同时又能将将运作成本本降到最低低，已经成成为具有挑挑战性的任任务。为了了实现这一一目标，与与您的合作作伙伴并肩肩作战是至至关重要的的，它必须须具备跨行行业的应用用项目设计计以及系统统实施经验验能提供供您所需的的解决方案案、资源和和技术，从从而为您在在业内的竞竞争赢得时时间。全面面的产品、丰富的知知识和工程程经验非常常重要，同同时还需能能够高效地地工作，

3、有有凝聚力的的组织架构构，以及强强大的咨询询能力。当您与与罗克韦尔尔自动化电电力和能源源管理解决决方案建立立业务伙伴伴关系后，您您可以获得得专家团队队的支持，他他们结合了了400余名名工程师的的经验，精精心为您提提供全方位位的解决方方案。全方位解决决方案注重效果的的工程归根结结底，用户户自动化项项目的成功功与否，取取决于技术术实力和系系统集成商商团队的管管理技巧。通过与罗罗克韦尔自自动化合作作，您可以以获得项目目管理和系系统集成的的专业经验验，这样有有助于您取取得商业成成功。罗克克韦尔自动动化团队包包括项目主主管、应用用工程师以以及系统和和硬件设计计师。简言言之，您将将为您的项项目和系统统获得

4、统一一的专家级级建议。为您的的系统指定定一名经验验丰富的项项目主管，由由他负责所所有罗克韦韦尔自动化化的工作，并并授权其进进行实施。因此，项项目主管是是唯一正式式的联系人人。同时，他他还负责协协调项目团团队的一切切活动，包包括管理采采购授权、控制柜装装配和质量量控制，从从而保证您您的项目能能够准时完完工。在项项目主管的的领导下，该该团队能为为您提供各各种服务以以满足您不不断变化的的需求。工程团团队必须懂懂得控制能能源使用所所面临的挑挑战。通过过使用我们们产品知识识、经验以以及应用专专家的意见见，指定的的项目工程程师将采用用适当的技技术、产品品以及系统统架构来帮帮助您满足足自动化系系统的需求求。

5、为什么要管管理能源的的使用？能源成成本在不断断地增加。能源成本本将影响到到公司的财财政，要想想降低能源源费用就必必须采取有有效的方式式管理能源源。作为一一名经验丰丰富的能源源消费者，您您想知道使使用了多少少度电，哪哪些是主要要负载，以以及哪个负负载消耗了了多少电能能。同时，也也可以通过过测定车间间电力质量量，发现减减少设备寿寿命以及降降低公司收收益的故障障。能源计量能源计计量解决方方案允许用用户监视、分析以及及控制能源源使用，从从而降低能能源的整体体使用成本本。这些解解决方案将将能源数据据升华为有有价值的信信息，用于于掌握和分分析用户的的能源使用用情况。能源计量解解决方案可可以帮助您您：* 掌

6、握能能源的使用用和负载分分布，从而而为采购和和价格协商商提供支持持；* 确定并并调整运行行方式和投投资项目，从从而降低能能源成本* 评估节节省的费用用，保证能能源管理持持续改进计计划的顺利利实施* 利用信信息技术，开开始能源管管理计划* 确定优优化需量控控制的时机机* 验证电电能账单能源计量提提供：* 负载分分布：用于于测定和记记录来自分分布式电源源监视器和和其它能源源仪表在每每个电力需需用时限的的能源使用用数据，并并将这些数数据保存在在一个集中中的数据库库中。因此此，用户可可以立即确确定负载系系数、最高高要求负荷荷周期，以以及与之相相关的设备备的能耗。通过跟踪踪能源消费费模式，用用户可以使使

7、用历史数数据来校验验费用帐单单，协商较较好的价格格以及确定定自动需量量管理系统统的时机。* 成本分分摊：所增增加的功能能允许用户户将能源成成本分摊到到每个部门门、工序或或设备。该该系统也可可为多种应应用生成分分析和校验验能源清单单以及资费费所需的报报表，这包包括水、压压缩空气、燃气、电电力以及水水蒸汽等多多种能源介介质。电能及控制制我们的的电能及控控制解决方方案致力于于帮助客户户利用先进进的控制方方式，降低低成本。它它有助于缩缩短停机时时间、降低低能源成本本、帮助电电力系统规规划、提高高生产效率率以及提供供系统性的的能源整体体视图。电能及控制制解决方案案有助于您您：* 通过降降低峰值需需求量来

8、避避免超出需需要的费用用；* 减少电电力故障带带来的影响响；* 减少公公司的功率率因素损失失；* 减轻不不良功率因因素或高次次谐波带来来的负面影影响；* 自动控控制现场发发电机和辅辅助系统；* 利用最最少的人力力资源实现现集中控制制一个工业业电气分布布式系统。电能及控制制提供：* 电源质质量监视用用于测定、显示、记记录、跟踪踪以及报警警相关的电电源质量参参数，例如如谐波、电电压偏移以以及配电系系统的事件件、此外，它它还用于鉴鉴别电力系系统的异常常情况。* 电力配配电系统监监视用于检检测、显示示、记录、跟踪以及及报警相关关信息。例例如能流、系统拓扑扑结构以及及设备状态态。配电系系统监视为为操作员

9、和和工程师提提供所有设设备的电力力配电系统统的一个集集中视图。* 需量管管理以及负负荷控制系系统用于自自动预测下下一个时刻刻需量，从从而确保不不超过峰值值限制。通通过卸载负负载或将其其在花费较较少的时间间周期使用用来控制系系统需量。用户通过过组态负载载的优先级级顺序来确确定负载的的卸载和恢恢复。* 紧急负负载卸载系系统用于在在电源意外外断开时确确保系统的的稳定。在在设备或发发电机损失失时它能快快速地减少少车间负载载的总数以以保持关键键过程操作作的运行。该系统监监视指定的的现场负载载、电源并并建立一个个基于稳定定状态条件件的“负载载卸载表”、瞬间电电气系统拓拓扑图、以以及用户定定义的优先先表。当

10、出出现电源损损失时，该该系统快速速地断开接接触器以维维持电气系系统的稳定定性。* 功率因因素控制通通过功率因因素校正电电容、谐波波虑波器以及及激励同步步设备（发发电机/电容组）来来实现配电电系统设备备的自动控控制。该解解决方案改改进了功率率因素并减减少了功率率因素损失失。此外，它它也改善了了电压调整整并减少电电压凹陷.* 发电机机控制系统统使用分布布式发电、联供系统统、峰值削削减、紧急急备用发电电机，系统统支持多种种发电机类类型，例如如蒸汽轮机机、燃气轮轮机、小型型轮机、往往复式发动动机（柴油油机）。该该系统通过过转换开关关、高压开开关以及保保护继电器器来集成发发电机的运运行，这样样有助于改改

11、善发电机机操作的启启动和关断断、保证电电力供应、电压和频频率调整以以及快速显显示异常状状态。采暖、通风风、空调&制冷采暖、通风、空空调以及制制冷（HVVACR）解解决方案提提供先进的的HVACCR控制系系统，具有有更大的灵灵活性并进进一步降低低所有者的的总成本。该解决方方案是HVVAC作为为关键过程程控制的工工业用户的的理想选择择。参数的的准确控制制可以满足足严格过程程处理的要要求。控制制对象包括括空气调节节单元、通通风橱、核核心设备以以及集中计计划运行控控制和监视视功能。HVACRR解决方案案有助于您您：* 保持特特定的温度度和湿度水水平以确保保产品的质质量；* 控制静静压以防止止污染；*

12、降低大大型空气处处理单元和和冷冻机的的能源成本本；* 保证现现有的系统统以满足政政府的能源源消耗要求求* 将专有有的控制系系统升级成成开发的控控制系统；* 自动记记录并保存存数据。HVACRR提供：* 罗克韦韦尔自动化化提供符合合规范的楼楼宇自动化化系统（QQBAS）解解决方案，另另外，还可可参考符合合规范的楼楼宇管理解解决方案（QBMS），该解决方案对空调、通风处理、核心设备以及集中计划运行控制和监视功能进行了增强。* 环境监监测系统（EMS）用于生命科学或气体调节系统的温度、压力、通道状态、颗粒以及遵从21CFR Part 11条款的监视和报警。* 控制系系统的升级级与应用项项目的专家家经

13、验是罗罗克韦尔自自动化又一一特色，可可为您提供供便利的修修改。该解解决方案设设备系统和和工业过程程之间的一一个接口。这样可以以进一步降降低所有者者的成本，并并为其产品品提供更有有竞争力的的价格。HHVAC控控制可以由由内部员工工进行维护护，无需为为一个简单单的修改而而签订合同同。* 该解决决方案可以以非常容易易进行扩展展，并可采采用其它先先进的控制制算法来满满足用户生生产过程过过程和设备备的具体需需要。工厂效能工厂效效能解决方方案是使能能源系统最最优化的方方法和算法法。该解决决方案为空空气压缩机机，冷冻机机，冷却塔塔和锅炉等等多种动力力设备提供供应用程序序，包含安安装服务和和第三方设设备的交钥

14、钥匙解决方方案是可以以通用的。工厂运行效效能解决方方案有助于于您：* 降低与与热水、冷冷却水、蒸蒸汽、压缩缩空气和/或制冷的的生产有关关的能源成成本；* 升级和和改进现有有的自动或或手动控制制；* 提高供供给制造的的动力的连连贯性；* 跟踪工工厂核心设设备的维护护计划执行行情况。工厂运行效效能解决方方案可提供供：* 包含到到冷冻机和和冷却塔、泵等相关关设备接口口的压缩机机和冷冻机机控制解决决方案。降降低能源消消耗，减少少动力需求求和提高整整体效率是是关键利益益。此解决决方案通过过在低水平平能源消耗耗时期确定定和减少能能源浪费来来提高效率率。* 燃烧管管理&锅炉控制制解决方案案负责锅炉炉、烘箱、

15、窑炉、熔熔炉、反应应堆、干燥燥器、处理理和加热器器，单一或或多个燃烧烧器，单一一或多种燃燃料等情况况下燃烧过过程的安全全启动、操操作和停止止。这些解解决方案是是燃烧过程程相关的安安全措施和和控制系统统。可以提供的的服务您只需需要致电罗罗克韦尔自自动化电力力和能源管管理解决方方案团队，就就可以获得得我们团队队从能源计计量到完整整的工厂控控制系统成成功的项目目跟踪记录录。此外，您您可以对您您的系统更更加放心，它它能满足您您的技术要要求，使可可测量的性性能达到最最优，并采采用面向效效果的专家家管理方式式，负责您您的项目准准时、并在在预算之内内完成。1引 言随着电电力工业的的飞速发展展，电力生生产、传

16、输输、分配和和消耗的相相互依赖性性从来没有有像今天这这样重要。这就为发发电厂、供供电部门和和用电部门门提供了重重新思考其其电力自动动化解决方方案的机会会。罗克韦韦尔自动化化推出的电电力/能源管理理方案（PPowerr andd Eneergy Manaagemeent SSoluttionss,以下简简称PEMMS）是采采用开放的的网络平台台和大型数数据库的数数据采集和和监控系统统，及信息息管理系统统和电能计计费系统。具有防误误操作互锁锁装置，分分布式微机机远方终端端装置，电电能采集终终端装置，通通信规约转转换器，调调制解调器器等，能够够完全实现现电力负荷荷管理的自自动化。PPEMS是是一种既

17、适适用于电力力生产者又又适用于电电力使用者者的优选方方案。2基于网络络的拓扑结结构及其功功能2.1网络络拓扑结构构通信是是传送能源源管理信息息的关键，罗罗克韦尔的的PEMSS包括现场场总线系统统的信息层层、控制层层、设备层层三层网络络，实现实实时可靠的的控制功能能，并提供供了开放的的通信平台台。图1是典型的的PEMSS通信结构构示意图。图中，上上层是信息息网，硬件件主要以连连接到以太太网上的PPLC、PC机或工工作站为主主，完成能能源信息的的管理任务务；中间是是控制网，通通过对等通通信网络如如ConttrolNNet、DH+网等等将PLCC、工控机机以及各种种人机界面面连接在一一起实现信信息交

18、换，用用于完成有有较高要求求的系统控控制；底层层是设备网网或远程I/O网，用用于连接工工业现场设设备，并通通过PLCC与上层网网络通信，实实现与上层层网络进行行信息传送送及对现场场设备的控控制功能。由图1可见，PEEMS中的的所有硬件件设备都可可以直接连连到这个开开放的网络络平台上，实实现与网上上的计算机机、PLCC和人机接接口等设备备的数据通通信功能。在PEEMS的通通信结构中中，PLCC控制器具具有重要作作用，它能能把几种不不同的工业业通信协议议集成到一一个平台中中，包括主主机和远程程SCADDA功能。电力监控控器也可以以通过插入入不同的智智能通信卡卡直接连接接到这个开开放的通信信网络平台

19、台上，其中中以太网通通信卡还包包括一个内内置的HTTML网页页，供互联联网用户直直接读取电电力监控器器采集的数数据。图1 PEEMS通信信网络结构构示意图2.2 PPEMS功功能罗克韦韦尔自动化化提供的PPEMS主主要功能有有：（1）开开放网络平平台PEMMS提供的的具有开放放网络平台台通信结构构的系统，可可以充分利利用现有的的通信网络络，避免增增加特殊数数据协议及及相关联的的成本，而而且提供系系统扩展和和改进的最最大灵活性性。网络中中各控制器器和设备既既可以相互互通信，又又可以完成成独立控制制功能。（2）实实时电力监监测实时监监控电力系系统参数，通通过对电压压、电流、频率和电电力传输系系统设

20、备（变变压器、发发电机、断断路器、转转换开关、冷却风扇扇等）状态态的检测、显示、记记录、分析析趋势及预预警电力系系统信息等等，为用户户提供快速速、精确的的电力系统统参数和信信息，显示示配电系统统的功效。（3）负负载分析测量和和记录能源源的使用情情况，以便便确定负载载系数，识识别高峰周周期需求与与设备运行行相关的消消耗，并用用图表形式式显示能源源消耗方式式，将工厂厂作业与能能源使用相相结合。（4）成成本核算测量和和记录能源源使用情况况，以便核核实各部门门、生产过过程和整个个企业的电电费帐单、分析析能源费率率、从而确确定能源花花费流向。（5）电电能需求管管理通过尖尖峰期或发发电机组的的控制、负负荷

21、联锁、负荷荷卸载、负负荷调整等等功能，来来判断瞬时时需求，在在整个需求求周期内进进行动态需需求规划，实实现实时电电力使用管管理，从而而节省电费费用量。（6） 供电质量量监测通过对对影响电能能质量的电电压和电流流不平衡度度、电压和和电流峰值值因数、谐谐波畸变百百分比等参参数的测量量、显示、记录趋势势分析和预预报警等来来识别电力力系统的异异常现象。（7）紧紧急卸载此功能能可以在突突然损失电电源的情况况下保护系系统的稳定定性。通过过确定系统统的拓扑结结构，估算算损失电源源和保留的的负载，并并在1000ms内完完成卸载，从从而保护重重要负载以以避免由于于意外的电电源损失而而引起的整整个系统的的瘫痪。（

22、8）电电力系统控控制 通过负负载调节装装置、发电电机、电容容器组、过过滤机组等等来控制系系统的电压压、功率因因数或谐波波等参数，从从而保证供供电质量。3 系统硬硬件与软件件罗克韦韦尔PEMMS开放的的网络平台台和强大的的监控功能能是与其提提供的性能能卓越的硬硬件和软件件分不开的的。3.1 系系统硬件罗克韦韦尔自动化化的PEMMS采用标标准的硬件件和软件以以及严格的的工程规范范，提供一一整套专为为满足企业业特殊要求求而配置的的外设系统统，可针对对用户的电电力和能源源管理需求求提供不同同的解决方方案。主要要有A-BB品牌可编编程序控制制器（PLLC）、电电力监控器器、变频器器、智能电电动机控制制器

23、、人机机界面产品品（HMII）；瑞恩恩的优质高高效感应电电动机、变变频电动机机；Katte发电机机和电力调调节装置等等一系列设设备。这些些设备都已已进行了广广泛的自身身测试。例例如，为了了避免由于于变频器和和电动机不不匹配而产产生的斩波波，提供了了一系列变变频器、电电动机和发发电机，从从而可以准准确地按容容量选择，不不仅保证了了设备的互互操作性，也也减少了系系统的停机机时间。在众多多的硬件设设备中，PPLC和电电力监控器器是PEMMS中控制制和检测的的核心部件件。A-BB品牌的各各系列PLLC可编程程序控制器器已广泛应应用于模拟拟量控制以以及传统的的数字量控控制中，而而且非常容容易集成到到现有

24、的分分布式控制制系统中。同样，基基于PLCC的SCADDA系统能能够对电力力传输和分分配系统提提供价格合合理的远程程通信及控控制。PLLC是各个个功能层次次应用中费费用少、效效率高和技技术上可行行的首选设设备。罗克韦韦尔A-BB品牌的PoowermmonittorTM（简称称PM）和Powwermoonitoor30000TM（简称称PM30000）电电力监控器器是一种适适合于各种种应用场合合的电力监监测和控制制装置，提提供电力管管理和电能能计费所必必需的信息息。同时还还采用了现现场总线和和电力监控控专用微处处理器技术术，简化了了输入装置置，取消了了通用仪表表，使设备备结构紧凑凑，还可以以通过

25、现场场总线将电电力系统与与企业的局局域网和以以太网互连连，以实现现电力系统统的远程监监控。在监测测性能上，PM和PM3000除具有电压、电流、相序、频率、功率、功率因数、电能、谐波分析等监测功能外，还有事件记录、最值记录、瞬态记录、故障录波、事故预报分析、电网质量分析和电能需求管理等功能。四路开关量输入和两对继电器触点输出接口，用于检测和控制电力系统设备的运行状况。电力监控器还支持20个同步的设定点控制，可以将被测参数与设定点的设定条件进行比较，来判断数据的状态，从而实现报警、控制继电器和触发其它内部事件的功能。3.2 系系统软件罗克韦韦尔PEMMS的软件件与硬件相相互配合有有效地解决决了电力

26、系系统监控和和管理的问问题。用罗罗克韦尔的的RSPoower332、RSEnnergyy， 或RSViiew322软件与RSSLinxx软件配合合可以在计计算机上获获取电力监监控系统采采集的数据据，并对电电力系统进进行控制。其中RSSVieww是通用上上位机组态态软件，RRSLinnx是通信信驱动软件件。RSPPowerr和RSEnnergyy是专为电电力监控系系统而开发发的监控软软件，安装装了该软件件的计算机机可以对电电力系统中中现场的电电力设备进进行监控，在在计算机上上就会有电电力参数的的浏览页、谐波分析析页、故障障录波和事事件记录页页等，可以以很方便地地用来记录录文件、监监测电力系系统参

27、数、分析谐波波数据、记记录波形参参数等。同同时监控界界面上还提提供了对电电力监控参参数的磁盘盘保存、打打印（包括括电压、电电流、功率率、谐波、录波等参数数）的功能能，这样就就更方便了了对一些电电力参数的的监控和管管理。 4 PEMMS应用罗克韦韦尔自动化化提供的电电力能源管管理方案的的诸多功能能，完全有有能力实现现企业内部部电网的自自动平衡、自动监控控，运转负负荷的前期期预测和控控制，是企企业节能开开源的优选选方案，在在世界范围围内得到了了广泛的应应用。图2 RTTI新的电电力管理系系统控制结结构图例如:美国一家家生产优质质钢材企业业Reppubliic Teechnoologiies IIn

28、terrnatiionall公司(以下简称称RTI)在俄亥俄俄州坎顿市市的工厂，原原来的电力力控制系统统可靠性差差，而且过过分保守的的需求控制制算法，使使每月的电电能费用占占运营费用用相当大的的比例，在在很大程度度上影响了了生产力。罗克韦尔尔自动化为为该厂提供供的新的基基于PLCC-5控制制结构的解解决方案如如图2所示，系系统中除PPLC-55控制器外外，包括PPMII电电力监控器器，通过光光缆连接的的远程I/O 网（RIOO）和数个分布在工工厂各区的的操作员站站。在该方方案中，控控制器采用用一对带备备用通信模模块的冗余余PLC-5处理器器，连接到到现有的工工厂级控制制以太网上上，安装在在高炉

29、上的的远程I/O（RIO）控控制节点通通过一个冗冗余光纤回回路与PLLC-5/40E处处理器通信信。安装在在工厂电力力网上的PPM电力监控控器作为PPLC-55/40EE的远程I/O节点，通通过PLCC向工作站站提供电能能质量数据据。系统中中还提供了了4个专门的的操作员站站，其中包包括一个主主站，一个个备用工作作站和一个个位于2号高炉的的拨号服务务器，还有有一个专门门的操作员员终端安装装在炉工工工作室，控控制室还添添加了一个个集成参数数汇总界面面。在工厂厂的不同地地方都能监监控系统的的运行状况况。RTII新的高炉炉供电控制制方案每隔隔5秒钟预测测一次工厂厂电力网和和高炉的能能源用量，系系统的算

30、法法高度精确确，将能源源消耗控制制在设定范范围内，还还具有可实实时实地对对电力购买买做出反应应的功能。控制系统统中的电力力监控器与与监控软件件配合提供供具体的电电源质量信信息，如电电压、电流流、功率因因数、谐波波畸变等，还还能跟踪并并预警图表表记录器很很难确定的的瞬时电压压偏移；可可自动生成成一系列表表格式和图图形式的报报表，包括括日报表、周和月需需求提要表表和能源使使用表等；提供4级报警，其其中一些报报警与电力力公司的计计量表和需需求时限有有关，对特特定的严重重报警可激激活自动寻寻呼功能，其其他的报警警不会发出出寻呼，但但是所有的的报警都会会出现在报报警汇总中中并被记录录下来。系系统配置灵灵

31、活，可随随时添加节节点来满足足用户更高高的要求。RTII新的电力力能源管理理系统的运运行降低了了每个高炉炉运行成本本，提高了了产量，改改善了电压压调整和功功率因数。通过更好好地使用现现有的电容容组，减少少了电压降降低现象的的出现；通通过更严格格的控制，改改善了能源源的使用情情况，从而而大大地降降低了电力力使用成本本，并快速速收回投资资，还能在在未来的使使用中继续续帮助RTTI节省更更多的成本本。罗克韦韦尔自动化化的PEMMS在我国国电力生产产、传输和和使用部门门也有很多多成功的应应用案例，如如山东黄岛岛发电厂、烟台电业业局配网自自动化系统统、江西铜铜业公司供供电系统等等。其中，江江西铜业公公司德兴铜铜矿的供电电系统具有有负载点多多、分布面面广、供电电网成放射射状分布等等特点，而而且，矿山山大量的电电力负荷为为感性负荷荷，现有人人工投入电电力电容器器的无功补补偿措施，无无法对电网网功率进行行跟踪补偿偿，有时还还出现过补补偿现象，造造成大量的的能源浪费费。供电网网中有一座座2