能源监控管理系统

1、2能源监控管理系统总体设计要合理使用和调配能源的前提是要清楚的了解能源的使用情况， 这就需要把生产现场的实时耗能数据采集汇总。一个大型的烟草生产 企业，要采集数据的地点分布在整个厂区，而且数量也很多，在数据 采集和传输方面需解决分布广，数量多的问题。为了解决这个问题， 在传统的DCS系统上，尝试引进了现场总线技术，提出了基于现场 总线的DCS控制系统。现场总线技术是当今工业自动化领域技术发 展的热点，适用于现场仪表、控制系统和控制室之间的一种全分散、 全数字化、智能、双向、互联、多点、多站的通讯系统，被誉为自动 化领域的计算机局域网。现场总线将现场设备和控制器连接起来，可 将控制分散在整个网内

2、，现场设备也可以通过现场总线直接供电。该卷烟厂能源管理监测系统主要用来实现该卷烟厂各部门233 个点的数据采集、数据的汇总处理、耗能数据的实时显示、时段数据 的查询、报表的打印和班次的考核等功能。该系统采用德国西门子公司的现场控制设备SIMATIC PCS7 系列产品搭建，其中包括1个S7-400主站和1个S7-300主站， 下设9个ET200M子站，完成了蒸汽、空压气、水量和电量的233 个点的采集任务。其中包括二期工程中的15个蒸汽流量，15个蒸 汽压力，15个蒸汽温度，7个空压气流量，7个空压气压力，9个 水流量、131个电量和一期工程的2个蒸汽流量、2个蒸汽压力、2 个蒸汽温度、1个用

3、煤量、2个用油量、19个电量、3个水流量、1 个空压气流量、1个空压气压力、1个空压气温度。PLC的编程使用 西门子开发的STEP7编程软件，下载到PLC的程序主要完成数据的 存储和计算。上位机组态同样使用西门子公司的SIMATIC WINCC， 通过形象的工控画面在线监视各部门耗能情况，实现时段查询和耗能 明细报表打印功能。为了更好的实现统计分析、成本核算和班次考核 功能，我们使用Visual Basic6.0编制了能源监测评估软件，该软 件通过自编的OPC简单程序与WINCC内部集成的OPC程序接口 相连进行数据传输。该软件可对记录的现场数据进行更细致分析，得 到成本核算和班次考核结果，给

4、各个部门的考核工作提供可靠依据， 提高了管理水平。同时，通过该软件绘制的各种能耗曲线图，为分析 生产耗能趋势提供依据。本系统可大体分为三部分：上位机、主站（300主站和400主 站）及其子站（总共9个ET200M子站）如图1所示。上位机由一 台服务器和三台客户机组成，我们把服务器并入企业网，因为西门子 公司的上位机组态软件WINCC内置了 OPC通讯功能，这样，客户 机的扩展变的异常容易和简单：只需把计算机并入局域网，然后进行 简单的设置就可以作为一台客户机使用。为了方便锅炉操作工的工作， 我们在锅炉操作间和油炉操作间分别添加了一台客户机，实时显示有 关锅炉操作的数据。为了企业管理层可以实时掌

5、握生产耗能情况，我 们在办公楼设备管理处用同样的方式添加了第三台客户机。400PLC 主站及300站通过MPI协议与服务器相连。MPI可用于单元级和现 场级，用它可以非常经济的连接少数站。400主站与其子站之间通过PROFIBUS-DP相连。这种组网方式可在保证数据采集性能要求的前提下，使硬件费用达到最低。数据采集过程大体如下：现场传感器 的输出信号由各站信号模板采集、转化为相应的数字信号然后通过通 讯模块送到400PLC主站，400PLC主站把各站送来的数据按要求 进行各种运算、处理后通过MPI网络传到服务器。客户机和服务器 之间通过OPC方式进行数据的传递。PLC300站以满足就近采集传

6、感器信号和高速计数器的要求。PLC编程使用西门子公司编程软件STEP7,上位机监控使用西 门子公司SIMATIC WINCC实现，统计办公室的能源监测评估应用 软件使用Visual Basic6.0语言开发。STEP7编程实现PLC对过程 数据的初步处理。上位软件完成数据的实时显示、能源消耗的当日和 当月累积显示、累积量的日、月、时段数据的查询以及报表打印。统 计办公室的能源监测评估程序完成班次的各项指标考核任务，对厂内 的能源供应部门的投入、产出及能源使用用户单位的耗能情况进行统 计分析，成本核算等，为提高厂内能源管理使用水平提供了可信依据。4N)Z 站图1系统总体结构图4N)Z 站图1系统

7、总体结构图3能源监控管理系统具体实现3.1软件设计本系统PLC编程使用西门子公司编程软件STEP7,上位机监控 使用西门子公司SIMATICWINCC实现，统计办公室的能源监测评 估程序采用Visua旧asic6.0语言编写。STEP7编程实现PLC对过程数据的初步处理。上位软件完成数 据的实时显示、能源消耗的当日和当月累积显示、累积量的日、月、时段数据的查询以及报表打印。统计办公室的能源监测评估程序完成 班次的各项指标考核任务。STEP7是用于SIMATICS7300/400站创建可编程逻辑控制程 序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图或语句表3种方式编写 具体程序。在根据工程实际要求编程

8、前，首先要确定系统中用到的主要硬件 设备，比如PLC型号，信号采集模块类型，通讯模块等，并根据实 际情况在STEP7的SIMATICManager窗口中，给工程添加相应的 硬件组态。把PLC主站与服务器通过CP5611网卡连接好，通过S TEP7在线的将编好的PLC控制程序下载到PLC的CPU中，下面以 S7-400PLC程序为例介绍。该程序包括6个OB块、20个FC块、15个DB块，完成对现 场采集到的空压气、水蒸汽、电量和水量的数据的处理（包括蒸汽流 量补偿和蒸汽温度计算），并记录各个变量的累积量。（1）主程序（组织块OB1）主程序流程图:用到的主要FC简介：FC1数据采集:将现场采集的数

9、字量分别放入各个子站对应的 数据块中，等待处理。FC10全局数据分配：用于分配一些全局数据，便于以后调用 和修改，减少错误机率。程序中定义的M存储区如表1所示：表1程序中定义的主要M存储区存储区存储取的用途存放数值MW10在FC1中用到，表示DP分布式I/O的起始地址528MD16空压气要求的压力值，单位kg/cm26.033MW204mA对应的输入数字量0MD22水蒸汽要求的温度值，单位K通过MD26的值，查表可得到。4.5235MD26水蒸汽要求的压力值，单位kg/cm29.0MW3020mA对应的输入数字量27648MW32(204) mA对应的数字量27648MD34累积系数，浮点数3600.0MB38求温度时查表要到的标志区MD401kg/cm2对应的MPa值0.0980665 MPaMD44压力表量程1.2MPaMD48温度表量程180摄氏度MD521个大气压对应的Mpa值0.101325 MPaMD560摄氏度对应的绝对温度273.15KMW603公斤对应的数字量6778MW628公斤对应的数字量18076MW6413公斤对应的数字量27648MB66OB86硬件中断标志区MB67OB86_EV_CLASSMW68OB86_FLT_IDMD70OB86_MDL