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1、需求分析
建材工業屬典型的資源和能源依賴性工業，特別是傳統的建材行業，如水泥、玻璃、陶瓷等，其產品的生產和運輸更是能源的消耗大戶，而對於水泥、平板玻璃等產能處於“潛在過剩”狀態的傳統建材產品，已被國家列入建材行業調整產業結構、產品結構、降低高能耗產品的行業規劃。在這些行業推行能源管理體係，開展能源的有效管理、提高能源的利用效率，並實施必要的認證，已成為調整產業結構、產品結構、逐步淘汰高能耗產品的一種手段。
建材屬典型的高耗能行業，能源成本往往達到全部成本的50%以上，而據德國節能研究部門的研究結論，通過加強企業的能源管理可為企業減少15%~20%的能源消耗，節約能源即節約成本，因此有效實施能源管理、提高能源利用率，一方麵節約了能源、保護了環境；另一方麵也使企業降低成本、提高了產品的市場競爭力。
另外，建材產品中水泥、建築衛生陶瓷、平板玻璃、鋁合金建築型材都已建立了單位產品能耗限額標準，分別為GB16780-2007《水泥單位產品能源消耗限額》、GB21252-2007《建築衛生陶瓷單位產品能源消耗限額》、GB21340-2008《平板玻璃單位產品能源消耗限額》、GB21351-2008《鋁合金建築型材單位產品能源消耗限額》，這些標準都是強製性的，相應企業必須執行。因此實施能源管理體係認證，也是貫徹和落實《中華人民共和國標準化法》的一種措施。
1.1 能源管理信息係統建設必要性
為加快推進工業化和信息化深度融合，促進工業企業能源管理水平和能源利用效率提升，依據《工業企業能源管理中心建設示範項目財政補助資金管理暫行辦法》（財建〔2009〕647號），工信部就組織申報2013年工業企業能源管理中心建設示範項目的高耗能企業提供財政補助資金。
項目申報範圍如下所示：
2013年重點支持石化、化工、有色、鋼鐵、建材等重點行業和工業園區企業能源管理中心建設示範項目。主要內容包括：
1.企業能源管理中心
采用信息化、自動化技術，集成企業能源係統數據采集、處理和分析、控製和調度、平(ping)衡(heng)預(yu)測(ce)和(he)能(neng)源(yuan)管(guan)理(li)等(deng)功(gong)能(neng)，降(jiang)低(di)重(zhong)要(yao)能(neng)源(yuan)介(jie)質(zhi)放(fang)散(san)，提(ti)高(gao)能(neng)源(yuan)介(jie)質(zhi)的(de)回(hui)收(shou)和(he)梯(ti)級(ji)利(li)用(yong)水(shui)平(ping)，實(shi)現(xian)多(duo)能(neng)源(yuan)介(jie)質(zhi)協(xie)同(tong)平(ping)衡(heng)與(yu)優(you)化(hua)利(li)用(yong)的(de)企(qi)業(ye)能(neng)源(yuan)管(guan)控(kong)係(xi)統(tong)；
2.係統優化和節能信息化改造
采用先進成熟的節能減排技術成果，對主要耗能工藝、裝備進行係統優化和節能改造，提高能源利用效率，降低能源介質和物料消耗等。
3.智能化、節能環保產品（設備）改造更新
利用信息化技術推動落後高耗能機電產品（設備）的改造更新，加快智能化、節能環保產品（裝備）的推廣應用，提升產品（設備）的能源利用效率，降低能源介質消耗。
1.1.1 係統建設目的和目標
通過中心建設，合理規劃和完善網絡，奠定信息化係統網絡基礎；
通過能源管理係統的建立，實現能源數據的自動收集、集中管控、集中平衡，降低能耗,提高能源的利用率；
將現有的計質量數據接入中心平台，為能源調度提供數據支持。構建能管中心平台，實現能源的集中管控；
情況允許的話，建立能管中心大屏係統，提升甲方對外形象。
1.1.2 係統建設內容
能耗監測與管理方麵
利用原有的過程控製設備及改造廠內能源計量管理模式，實現各類能源數據的分散采集、集中管理、數據統計和分析能耗情況，評估各項節能設備和措施的相關影響，發布信息給相關管理和運營人員，結合節能措施建立更有依據、更(geng)有(you)效(xiao)果(guo)的(de)節(jie)能(neng)體(ti)係(xi)。此(ci)能(neng)源(yuan)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)已(yi)在(zai)某(mou)玻(bo)璃(li)有(you)限(xian)公(gong)司(si)節(jie)能(neng)改(gai)造(zao)項(xiang)目(mu)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)，減(jian)少(shao)並(bing)限(xian)製(zhi)了(le)不(bu)合(he)理(li)消(xiao)耗(hao)，幫(bang)助(zhu)企(qi)業(ye)實(shi)現(xian)持(chi)續(xu)節(jie)能(neng)並(bing)改(gai)善(shan)了(le)環(huan)境(jing)。每(mei)年(nian)可(ke)為(wei)企(qi)業(ye)節(jie)約(yue)百(bai)萬(wan)元(yuan)的(de)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)。
生產工藝監控方麵
建設生產工藝信息化係統，采取分步實施，首先建立各工作站，包括(1)調度、(2)原料、(3)熔化、(4)錫槽溫度、(5)退火、(6)冷端切割、(7)質檢、(8)采(cai)裝(zhuang)等(deng)工(gong)作(zuo)站(zhan)，係(xi)統(tong)的(de)起(qi)始(shi)點(dian)在(zai)調(tiao)度(du)，負(fu)責(ze)客(ke)戶(hu)需(xu)求(qiu)與(yu)生(sheng)產(chan)計(ji)劃(hua)匹(pi)配(pei)，各(ge)工(gong)作(zuo)站(zhan)的(de)數(shu)據(ju)盡(jin)量(liang)實(shi)現(xian)完(wan)全(quan)自(zi)動(dong)采(cai)集(ji)，盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)人(ren)工(gong)幹(gan)預(yu)。數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)範(fan)圍(wei)包(bao)括(kuo)物(wu)流(liu)數(shu)據(ju)、工藝參數、化驗數據采集。第一階段實現取消工藝卡的目標；第二階段完成報表係統建立，實現工藝記錄的計算機存檔和統計報表的自動生成；第三階段在數據采集係統基礎上建立和完善控製模型。
（1）PLC、DCS和儀表監控係統數據自動采集
（2）工藝信息顯示與管理係統
模擬工藝卡片的功能，查詢和顯示自動采集的工藝信息，錄入本工序的相關信息。
（3）生產曆史數據查詢分析係統。
1.2 功能設計
係統分三個層次：
1.2.1 數據的采集
數據的采集概括為下述3種方式：
(1)自動從PLC、DCS和儀表采集
(2)自動從現有信息係統或數據庫中采集
(3)人工輸入
根據生產工藝和能源介質消耗工藝流程劃分，這些數據從以下環節采集：
生產工藝包括但不局限於：原料的配比數據采集，熔化溫度、壓力等數據采集，錫槽溫度數據采集，退火溫度及主傳動速度數據采集，冷端切割、分片數據采集，質檢數據采集，采裝數據采集；
能源消耗數據包括但不局限於：玻璃工廠內的生產車間、動力車間、配料（原料）車間、行政辦公樓區域單位的水、電、煤、原料等。
1.2.2 信息的傳遞
將采集到的工藝和能耗信息傳送到工藝管理係統和能源管理係統。
1.2.3 信息的處理和存儲
將采集上來的生產工藝數據和能耗數據進行加工處理，實現數據實時在線壓縮存儲，並生成曆史數據庫；基於生產和能耗數據平台，進行統計分析，實現生產實時監控，能耗在線監測及生產能調度等；使用戶掌握水、電、燃氣、原yuan料liao供gong給gei等deng能neng源yuan動dong力li係xi統tong的de能neng源yuan消xiao耗hao狀zhuang況kuang，計ji算suan和he分fen析xi各ge種zhong設she備bei能neng耗hao情qing況kuang，監jian控kong各ge個ge運yun營ying環huan節jie的de能neng耗hao異yi常chang，評ping估gu各ge項xiang節jie能neng設she備bei和he措cuo施shi的de相xiang關guan影ying響xiang，並bing通tong過guo把ba各ge種zhong能neng耗hao報bao表biao、數據曲線、分析結果等發布給相關管理和運營人員。
2生產能耗數據采集和能源管理係統設計
紫金橋實時數據庫係統（RealDB）是一個用於過程工業實時信息管理的係統軟件，它能用於工廠生產數據的自動采集、存儲、處理分析和監視。RealDB可在線存儲每個工藝過程點的多年數據，提供了清晰、精確的操作情況畫麵，是Real-UIP的核心部分。
2.1係統邏輯架構圖
2.2實時數據庫係統基本功能架構
2.3能源管理係統功能應用及功能架構
製造業企業自動化、信息化一般分為過程控製係統（PCS）、製造執行係統（MES）、企業資源管理係統（ERP）等三個層次。能源管控係統與企業信息化的關係圖如下圖：
2.4數據采集
玻璃廠DCS/PLC應用現狀：現場控製係統主要采用西門子S7 300係列和GE新華DCS係統，在保證控製係統的正常工作情況下，根據具體的情況可以通過通訊口、服務、控製係統軟件部分接口等方式來設計接口軟件、驅動程序等。
shujucaijishishishishujukudezhongyaozuchengbufen，tafuzejiangxianchangshujushishichuansonggeishujuku，jiangcaozuoshujuxiasongdaoxianchang，shishujukufuwuqiyushengchankongzhixitonglianjiedeqiaoliang。ruguomeiyouwending、高效、豐富的數據采集接口，實時數據庫和能源管理信息係統應用隻能是空中樓閣。
作為成熟的實時數據庫產品，紫金橋實時數據庫可以連接絕大部分DCS設備和PLC，支持OPC通訊方式（包括非標準的OPC通訊方式）――主要是基於 DCOM的遠程通訊、DDE通訊方式――主要是NETDDE，支持一些DCS的專用通訊卡方式並且支持一些老係統的並口數據采集。
為了可靠的采集現場數據，在DCS工程師站或上位機附近設立前置數采機，前置數采機實時采集DCSgongchengshizhanhuoshangweijishengchanshuju，bingjiangshengchanshujuchuansonggeixinxizhongxinshishishujukufuwuqi。dangfashengwangluotongxinguzhanghuofuwuqiduanguzhangshi，shucaijikeyijiangshujuhuancunqilai，daiguzhanghuifushijiangzancundeshujuzhuancundaozhongxinfuwuqi。shucaifuwuqikeyizuoweixinxizhongxinshujudebeifen，tongshiyekeyizuoweizhuangzhijinyibugongnengkuozhanzhiyong。
1.DCS係統采集方式：
前置數采機通過以太網遠程采集工程師站的OPC Server數據到前置數采機，需要在工程師站配置DCOM服務，包括OPC Server和 OPCEnum。前置數采機和實時數據庫服務器之間通過串口通訊，為了延長通訊距離增加串口服務器。
2.PLC控製係統上位機（Modbus TCP Server）采集：
PLC上位機配置ModBus Server，前置數采機通過以太網ModBus驅動采集PLC上位機的數據，前置數采機和實時數據庫服務器之間通過串口通訊，為了延長通訊距離增加串口服務器。
3.PLC控製係統上位機（OPC Server）采集：
前置數采機通過以太網遠程采集上位機的OPC Server數據到前置數采機，需要在上位機配置DCOM服務，包括OPC Server和 OPCEnum。前置數采機和實時數據庫服務器之間通過串口通訊，為了延長通訊距離增加串口服務器。
4.PLC控製係統上位機（無OPC Server）采集：
通過串口與上位機通信，需要在PLC上位機中安裝紫金橋遠程IO數采程序。紫金橋遠程IO數采程序是紫金橋公司特意為這種安全采集而開發的，程序本身很小，經過了嚴格的測試，不會對係統構成任何威脅。紫金橋遠程IO數采程序在PLC上(shang)位(wei)機(ji)采(cai)集(ji)到(dao)數(shu)據(ju)後(hou)，通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)機(ji)的(de)網(wang)口(kou)將(jiang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)到(dao)前(qian)置(zhi)數(shu)采(cai)機(ji)。前(qian)置(zhi)數(shu)采(cai)機(ji)和(he)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)服(fu)務(wu)器(qi)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)串(chuan)口(kou)通(tong)訊(xun)，為(wei)了(le)延(yan)長(chang)通(tong)訊(xun)距(ju)離(li)增(zeng)加(jia)串(chuan)口(kou)服(fu)務(wu)器(qi)。
2.5能源管理係統設計方案
2.5.1能源管理係統網絡結構
能源管理係統從網絡結構上分為 3個子係統：
（1）能源監測係統；（2）能源信息網絡；（3）能源監管平台
本係統可針對玻璃工廠內的生產車間、動力車間、配料（原料）車間、行政辦公樓區域單位的水、電、煤、原料等進行實時監測與計量，使用戶掌握水、電、燃氣、原yuan料liao供gong給gei等deng能neng源yuan動dong力li係xi統tong的de能neng源yuan消xiao耗hao狀zhuang況kuang，計ji算suan和he分fen析xi各ge種zhong設she備bei能neng耗hao情qing況kuang，監jian控kong各ge個ge運yun營ying環huan節jie的de能neng耗hao異yi常chang，評ping估gu各ge項xiang節jie能neng設she備bei和he措cuo施shi的de相xiang關guan影ying響xiang，並bing通tong過guo把ba各ge種zhong能neng耗hao報bao表biao、數據曲線、分析結果等發布給相關管理和運營人員。
2.5.2能源監測係統
以部門為單位分別對其所屬區域內的水、電、煤、汽等進行計量、數據采集和統計，並將數據存儲在本單位的管理數據存儲服務器上，此方式便於對各部門能耗成本考核。
動力車間包括 35kV開閉站、400V變電站、空壓站、油料站等，其各自配有獨立的 PLC等控製係統，可能缺少對電能、水量、油you量liang等deng的de計ji量liang點dian，因yin此ci，本ben係xi統tong需xu在zai相xiang關guan部bu位wei增zeng設she新xin的de傳chuan感gan器qi及ji儀yi表biao，並bing利li用yong各ge自zi原yuan有you的de監jian控kong係xi統tong完wan成cheng數shu據ju采cai集ji，這zhe樣yang既ji保bao證zheng了le原yuan有you係xi統tong的de正zheng常chang運yun行xing又you完wan善shan了le所suo需xu的de能neng源yuan數shu據ju采cai集ji。其qi數shu據ju流liu程cheng方fang式shi如ru下xia圖tu 所示：
生產車間（熔化車間）是玻璃廠製造、加工及成品的重要單位，其包括窯爐自動化控製係統、退火窯自控係統、電加熱控製係統、成品監測及包裝流水線控製係統等；這些係統已具備了相關能耗數據的計量采集，通過 OPC技術隻需將數據轉存到本單位能源數據存儲服務器上即可。數據存儲流程圖如下圖所示：
配料（原料）車間是將石英砂和其他原料按照配比進行稱重混合，然後提供給生產車間，其配備一套獨立的 PLC控製係統，此係統中包含各原料的重量累計，自控設備的電力消耗統計、水量的累計等數據。通過 OPC技術將這些數據轉存到本單位能源數據存儲服務器上，直接為能源管理係統提供必要的數據。
辦公行政區域除了對其水、diandengxinxishujudecaiji，qihaijianfuzheshiyongjisuanjijiangwufashiyongshebeijiliangdeshujulurudaonengyuanshujucunchufuwuqizhong，qidaolewanshanzhenggenengyuanshujucaijidezhongyaozuoyong。
2.5.3通訊網絡及功能
本係統可采用標準的工業以太網光纖環網通訊，首先需完善各單位（車間、部門）dewangluo，liyongyuanyoudekongzhixitongwangluohebangongjuyuwangjixinzengdewangluoshebei，suoyougedanweijubuwangluotongguoguangxianhuanwanglianjie，goujianzhuanshudenengyuanguanlitongxunwang，shizhishujunenglulutongda，tongxunwangluobujinshixiannengyuanshujuzidongcaijiyujiliang，erqiehaijuyouzhichibiaozhunde MODBUS、PROFIBUS、DLT-645等多種規約，通過 ODBC、OPC、DDE等格式與其他係統進行數據共享。
2.5.4能源監管平台
(1)實時數據庫模式
能neng耗hao數shu據ju的de自zi動dong采cai集ji方fang式shi及ji通tong訊xun功gong能neng，可ke以yi完wan成cheng對dui各ge項xiang能neng耗hao參can數shu的de實shi時shi采cai集ji監jian測ce，這zhe隻zhi是shi實shi現xian精jing細xi化hua管guan理li的de第di一yi步bu。對dui數shu據ju的de歸gui類lei存cun儲chu是shi整zheng個ge係xi統tong的de關guan鍵jian，根gen據ju用yong戶hu需xu求qiu采cai用yong了le分fen布bu式shi實shi時shi數shu據ju庫ku管guan理li模mo式shi，即ji以yi部bu門men單dan位wei為wei基ji礎chu，分fen別bie建jian立li能neng源yuan數shu據ju存cun儲chu服fu務wu器qi，在zai此ci服fu務wu器qi上shang形xing成cheng本ben單dan位wei完wan整zheng的de實shi時shi數shu據ju庫ku平ping台tai。實shi時shi數shu據ju庫ku分fen別bie按an照zhao各ge種zhong能neng源yuan，如ru電dian、水、煤、qidengjianlishujubiao，jiangshishicaijilaideshujuyishijianweisuoyinjinxingcunchu。cihou，gedanweidenengyuanshujucunchufuwuqizaijiangshujukuzhongdeshujuyifuzhidefangshichuandidaonengyuanguanlizhongxindeshujufuwuqizhong，zheyangtigaolexitongshujukudekekaoxing，jiangdiletouzichengben，yidanyounagefuwuqisunhuai，shujukudounengdedaowanzhengdehuifu。
(2)監管平台功能
能耗數據的彙總、統計、分析、duibidengzhiguangongnengshitongguoduizhongxinshishishujufuwuqideshujukujiayiercikaifaliyongdedaozhanxian。erzhexiejieguoshiduimubiaodeguanli，fuzhuqiyelingdaorenzhidingkaohe、管理方案及決策。如下圖所示：
本係統在中心控製室設置了一台能源管理監控操作員站，並配以定製的能源管理軟件，實現以下功能：
1）能源數據的實時計量瀏覽
實時數據庫提供各類能耗計量點的實時數據查詢（包括計量點的位置、儀表型號、用電類型等）、比較；可打印 72h內的用能情況報告，發現用能忙點時產生報警。
2）能源消耗統計分析
軟件按照能源類型、部門單位等類別對能耗進行分類分項統計分析，包括逐日、逐月、逐年的能耗數據分析；計算企業產值綜合能耗，將各類能耗數據按照標準折標為等價值。
3）成本分攤及能耗對標
實施對標管理，界定和分析各車間單位用能成本，分析各車間的相關耗能費用，以量化的方式進行對標。
4）用能趨勢預測與節能效果分析
主zhu要yao目mu的de是shi比bi較jiao已yi製zhi定ding節jie能neng目mu標biao和he效xiao果guo分fen析xi，可ke選xuan一yi定ding時shi間jian段duan的de單dan能neng耗hao趨qu勢shi統tong計ji分fen析xi，及ji引yin入ru能neng源yuan消xiao耗hao影ying響xiang的de因yin素su建jian立li數shu學xue模mo型xing，即ji可ke給gei出chu預yu測ce的de並bing限xian製zhi不bu合he理li消xiao耗hao，幫bang助zhu企qi業ye實shi現xian持chi續xu節jie能neng和he改gai善shan能neng源yuan消xiao耗hao量liang；分析計算企業技術改造前後的能源消了環境。
5）用戶權限安全管理
管理軟件係統中的設置功能，可根據係統管理員的指定設定用戶類別、操作員的角色及使用權限，保證係統不非法越權使用。
6）B/S瀏覽
可通過 WEB方式，在不同單位部門公示與審計能耗情況，方便各部門瀏覽查詢。
3.生產管理及能源管理功能
3.1生產工況
維護和管理標準的實時采集的玻璃工藝信息，包括標準的建立、修改，實際數據的修改、維護和歸檔管理等。
3.2工藝卡片
生成、顯示和打印各種工藝卡，包括脫硫工藝記錄、熔化檢測記錄、冷端生產記錄、工藝記錄卡、工藝質量數據記錄等。
3.3調度信息
動態、實時顯示各工序/環節當前生產狀態和調度信息，主要包括一線、二線各個工段的生產狀態。
3.4查詢與分析
在WEB環境下查詢當前和曆史生產與工藝信息，進行生產與工藝的統計和分析，包括生產情況、生產改判情況、生產異常情況和材料消耗情況的日報、旬報、月報、季報、年報等。
3.5能源管理與成本核算
jiyucaijidewuliaoxiaohaoyushuidianqidengnengyuanxiaohaoshuju，shengchengnengyuanxiaohaoshutongjifenxibaobiao，bingkeshixianzhuzhuangtuhebingtuduibi，gongshengchanguanlirenyuanshishijinxingnengyuantiaodujuece；並將統計的成本相關數據轉儲到財務管理係統和ERP係統中，供做成本核算。
4．能源管理係統功能概述
能源中心根據生產工藝要求，一般設置流量（氣體、蒸汽、液體流量計）、壓力、溫度、電力、動力等專業調度台，完成主要數據監視、技術分析、日報、月報、年報統計報表輸出等功能以實現為完成生產指導製定運行方案等功能。
5．能源管理係統實現的功能
5.1、數據采集係統功能
將全廠的能源數據通過有線或無線方式采集進入中心係統，供數據監視、報警、數據分析、數據計算、數據統計等用。
5.2、監控係統功能
通過能源管理中心顯示界麵，監控流量、壓力、溫度、電能等數據。實現能源生產潮流監視、係(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)報(bao)警(jing)和(he)分(fen)析(xi)。作(zuo)為(wei)能(neng)源(yuan)的(de)生(sheng)產(chan)指(zhi)揮(hui)控(kong)製(zhi)中(zhong)心(xin)，將(jiang)負(fu)責(ze)日(ri)常(chang)的(de)能(neng)源(yuan)生(sheng)產(chan)調(tiao)度(du)，保(bao)證(zheng)主(zhu)作(zuo)業(ye)線(xian)正(zheng)常(chang)有(you)序(xu)的(de)生(sheng)產(chan)，並(bing)在(zai)突(tu)發(fa)事(shi)件(jian)期(qi)間(jian)實(shi)施(shi)能(neng)源(yuan)應(ying)急(ji)調(tiao)度(du)策(ce)略(lve)，確(que)保(bao)能(neng)源(yuan)供(gong)應(ying)的(de)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)，達(da)到(dao)節(jie)能(neng)增(zeng)效(xiao)。
5.3、能源管理功能
將采集的數據進行歸納、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，形成能源管理報表。
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