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| 物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)配料系統(tǒng)DCS在監(jiān)控平臺(tái)中的應(yīng)用 | 2020-02-28 |
| 摘要：當(dāng)前，隨著我國(guó)企業(yè)工業(yè)化水平不斷提高，能源的匱乏和社會(huì)對(duì)能源需求的不斷增大已成為制約社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展的突出矛盾。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，隨著企業(yè)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，化工能耗的比例將持續(xù)增加并達(dá)到總能耗的33%左右，最終將超越生產(chǎn)工業(yè)、交通等行業(yè)而最終成為能耗的。 一、背景 當(dāng)前，隨著我國(guó)企業(yè)工業(yè)化水平不斷提高，能源的匱乏和社會(huì)對(duì)能源需求的不斷增大已成為制約社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展的突出矛盾。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，隨著企業(yè)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，化工能耗的比例將持續(xù)增加并達(dá)到總能耗的33%左右，最終將超越生產(chǎn)工業(yè)、交通等行業(yè)而最終成為能耗的。其中國(guó)家煤電化工和大型企業(yè)化工年耗電量約占化工產(chǎn)能總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍，是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)化工的1.5～2倍。 在此背景下，根據(jù)近30年來(lái)能源界的研究和實(shí)踐，目前普遍認(rèn)為化工節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力、直接有效的方式，是緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對(duì)矛盾的措施之一，也將成為提高社會(huì)能源使用率的首要因素。對(duì)此，提出一套全面、配料系統(tǒng)且有效的能耗管理一體化解決方案迫在眉睫。 二、建設(shè)目標(biāo) 本次項(xiàng)目旨在通過(guò)該化工能耗綜合配料管理系統(tǒng)，搭建一個(gè)完整的集化工能耗實(shí)時(shí)計(jì)量配料、統(tǒng)計(jì)分析、自動(dòng)配料系統(tǒng)為一體的實(shí)時(shí)管理數(shù)字化平臺(tái)，計(jì)量配料系統(tǒng)在保障信息安全的前提下實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的公開(kāi)化、透明化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能耗定額管理和低成本能耗管理，建立一套科學(xué)的能耗管理制度體系。 三、總體設(shè)計(jì)方案 自動(dòng)配料系統(tǒng)集云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能安全隔離“防火墻”、集中管理模式于一體，采用分層分布式的一體化設(shè)計(jì)思路，在保障整個(gè)配料系統(tǒng)信息安全的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一套可靠性強(qiáng)、效率高、共享度高的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)。該平臺(tái)基于強(qiáng)大的生產(chǎn)化工能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)化工能耗監(jiān)測(cè)信息化功能，并基于完整的用能在線(xiàn)綜合評(píng)價(jià)模型和節(jié)能量在線(xiàn)統(tǒng)計(jì)模塊逐步開(kāi)展能效測(cè)評(píng)、用能標(biāo)準(zhǔn)、能效公示、用能定額、節(jié)能服務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)。 整體解決方案的總體架構(gòu)包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、監(jiān)控管理層。采用分布式系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，生產(chǎn)ERP自控系統(tǒng)接口、化工物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口利用弱電系統(tǒng)中的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)為載體，保證了配料系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，可避免重復(fù)投資。 3.1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層： 配料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)終端采集設(shè)備采用可編程控制器，該硬件設(shè)備具有強(qiáng)大的通訊能力：自帶RS485通訊接口，支持主從MODBUS-RTU協(xié)議；支持?jǐn)?shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送；可連接電表、水表、流量計(jì)、變頻器等,同時(shí)可作為DCS或PLC的I/O遠(yuǎn)程站使用；具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力：支持以太網(wǎng)/GSM無(wú)線(xiàn)通訊；配料系統(tǒng)規(guī)模強(qiáng)大：?jiǎn)蝹€(gè)站規(guī)模AIO:32點(diǎn)/DIO:32點(diǎn)，配料系統(tǒng)規(guī)模AIO:16384點(diǎn)/DIO:16384點(diǎn)；且可做到用戶(hù)程序代碼、配置數(shù)據(jù)保存，不受斷電影響，CPU模塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存可選；遵循IEC61131-1國(guó)際組態(tài)語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，保持標(biāo)準(zhǔn)靈活的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)算法的多方位轉(zhuǎn)化，支持子算法塊概念，算法圖元綁定并可提供接口支持第三方算法接入。 3.2網(wǎng)絡(luò)通訊層 自動(dòng)配料系統(tǒng)基于可編程控制器硬件強(qiáng)大的通訊功能，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議主動(dòng)向安裝在受監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各用能用水點(diǎn)的具遠(yuǎn)傳功能的計(jì)量?jī)x表采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)模塊以GSM通訊方式傳輸匯總至生產(chǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)集中綜合統(tǒng)一處理。GPRS是一種新型的移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶(hù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間建立一種連接，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP或X.25服務(wù)，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同時(shí)一個(gè)無(wú)線(xiàn)信道又可以供多個(gè)用戶(hù)共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)闡述速率高達(dá)160Kbps,使用GPRS通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組發(fā)送和接收，用戶(hù)永遠(yuǎn)在線(xiàn)且按流量計(jì)費(fèi)，高速且降低服務(wù)成本。 基于GPRS的化工能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： a)永遠(yuǎn)在線(xiàn)：GPRSDTU一開(kāi)機(jī)即可自動(dòng)附著至GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時(shí)接受發(fā)送用戶(hù)數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)，功能強(qiáng)大，具有高實(shí)時(shí)性； b)按流量計(jì)費(fèi)：GPRSDTU一直在線(xiàn)，按照接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量來(lái)收取費(fèi)用，沒(méi)有數(shù)據(jù)流量傳遞時(shí)不收取費(fèi)用，節(jié)約成本； c)高速傳輸GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度可達(dá)到160Kbps，速度的高低取決于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，根據(jù)中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)情況，目前可提供20~40Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸； d)組網(wǎng)簡(jiǎn)單、迅速、靈活，GPRS無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全中國(guó)的虛擬移動(dòng)通信準(zhǔn)用網(wǎng)絡(luò)，為廣大中小用戶(hù)提供接入便利，節(jié)省接入投資 3.3監(jiān)控管理層 生產(chǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)基于監(jiān)控配料系統(tǒng)進(jìn)行集中分析、判斷、評(píng)估、管理、記錄等。監(jiān)控管理軟件集工程管理器、系統(tǒng)硬件配置軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史記錄組態(tài)、設(shè)備管理器、畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、報(bào)警組態(tài)管理軟件、算法編輯器、時(shí)間序列分析軟件、WEB服務(wù)器于一體，單一軟件即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、算法執(zhí)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、畫(huà)面顯示、趨勢(shì)曲線(xiàn)和報(bào)表輸出以及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。各部分分別運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)上，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)和配料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交互各種數(shù)據(jù)、管理和控制信息，協(xié)調(diào)一致地完成整個(gè)化工能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 四、配料系統(tǒng)功能 化工能耗節(jié)能監(jiān)管配料系統(tǒng)集監(jiān)、控、管于一體。主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1）全面管理各類(lèi)用能設(shè)備，建立全景數(shù)據(jù)庫(kù)，采集能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立能耗數(shù)據(jù)模型，為后期能耗數(shù)據(jù)分析、節(jié)能診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 2）開(kāi)展能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作，分析、判斷和評(píng)價(jià)能源消耗的構(gòu)成、變化規(guī)律以及能源利用效率等，為后期節(jié)能改造的效果評(píng)估提供定性或定量的依據(jù)。 3）針對(duì)能耗數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，判定能源消耗水平，對(duì)能源消耗情況提出一套完整的診斷流程，并開(kāi)展節(jié)能診斷工作，得出節(jié)能診斷結(jié)果。 4）整合各類(lèi)化工配料管理系統(tǒng)，建立能源消耗評(píng)價(jià)體系，根據(jù)節(jié)能診斷結(jié)果，對(duì)化工節(jié)能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出節(jié)能改造方案。 5）落實(shí)節(jié)能方案，改造用能設(shè)備，管理用能習(xí)慣，通過(guò)智能化配料系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)化工節(jié)能目標(biāo)。 化工能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)功能樹(shù) 五、監(jiān)控界面 本次建設(shè)的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)的監(jiān)控界面主要包括：能耗總覽、地圖總覽、基本信息、能耗動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)能耗分析、化工能耗分析、能耗考核、能耗接收和上傳、系統(tǒng)管理。通過(guò)這些功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析、診斷，為化工能源管理和節(jié)能改造提供有力的數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)。 | |
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