能源精准控制集约化平台

文/付新明 叶安瑾 郝恒义 刘洛宣 河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂

在卷烟生产企业中，能源的合理供应不仅直接影响到卷烟生产的正常运行，而且对产品质量的有效保障、节能减排指标逐步降低，有着非常重要的作用。随着烟草行业对节能减排管控的高度重视，结合公司打造金叶制造“五精”模式，实现过程“精准控制”的具体要求。为进一步提高能源精准控制水平，提升卷烟产品质量、有效降低能源消耗，经济、合理、科学的使用能源，提高经济效益，需研制工厂的能源精准控制集约化平台，实现能源一体化科学管控。

1 现状调研

洛阳卷烟厂现有制丝生产线、卷包设备和动力设备管控系统。分别由独立控制组成，各系统之间设备运行情况，如各工序设备的工作状态，所需要的蒸汽、空压气及软化水压力等用能信息目前主要靠人工进行协调运作。由于各工序生产变化不确定，造成整条线停产时，才通知供能方，经常导致在生产将结束或区域生产线停产后，对该区域的供能仍长时间进行，造成部分工艺指标（如蒸汽压力、空压气气压等）波动较大，严重影响了工艺质量的稳定性，生产能耗也因以上原因而大大增加。同时，由于部分管网处于高压状态，严重时会导致安全阀动作，存在着较大的安全隐患。

2 研究目的

实现制丝线各工序、卷包系统各机台、动力设备各系统由分散模块化到集成节约化管理的集成，实现用能设备和产能设备的精细化管理，精准化操控，降低生产能耗，稳定过程控制，降低卷烟生产安全隐患，确保产品质量稳定。

（1）使全厂网络互通，各车间生产信息共享，从而达到能源精准控制。

（2）平台的搭建，为全厂大生产模式提供有效的技术支持和信息平台。

（3）排产系统的建立，通过平台指导各生产线的工艺参数设定、操控，实现能源利用最大化，降低综合能耗指标。

（4）使用构成100Mbit/s工业以太网冗余光纤环网，实现快速介质冗余，网络重构时间。

（5）具有强大的在线错误诊断、故障告知及故障定位能力。

图1

3 系统构成

（1）动力车间工业以太网各子系统实现互连

通过铺设光纤将动力车间的能源监控系统、空调系统、制冷系统、锅炉系统、除尘系统、配电系统六个子系统相互连接，组成动力车间工业以太网中枢网络，并实现数据交换及远程遥控、遥信、遥测等功能。见图1。

（2）动力工业以太络与制丝控制网、卷接包控制网实现网络互连见图2。

（3）能源精准控制集约化平台网络架构见图3。

图2

图3

4 系统功能

（1）动力能源管理系统网络架构延伸拓扑升级，形成动力中心工业以太网光纤环网。

（2）移植制冷监控系统，使制冷自控系统网络接入动力中心工业以太网形成光纤环网，将制冷自控系统的工艺运行数据集成到动力中心的能源管理系统中进行交互管理。

（3）升级空调监控站，并对空调监控系统进行移植，使空调自控系统网络接入动力中心工业以太网形成光纤环网，将空调自控系统的工艺运行数据集成到动力中心的能源管理系统中进行交互管理。

（4）开发能管软件平台，通过网关路由器，使动力车间工业以太网与制丝车间以太网络相连接，使能管中心数采服务器与制丝生产线的相关数据进行交互管理。

（5）开发动力制丝线运行排产系统，根据车间的实际生产需求，对生产车间用能（空调、蒸汽、正负压缩空气）实施精准化地动态供能管理。

（6）对能管中心的2台数采服务器（SCADA）及1台文本服务器进行专业维护，降低服务器的负载，提升设备运行的稳定性及可靠性。

（7）根据制丝车间提供的数据，制丝排产系统辅助操作员进行预热排产管理，操作员通过设定预热排产信息通知到动力车间，动力车间根据供能需求进行按需供能。

（8）通过制丝车间设定预排产信息，能管中心锅炉房可以了解制丝生产情况，对生产和供能过程进行辅助跟踪管理及异常处理供能。

（9）生产排产系统节能操作模式。通过开发制丝运行排产系统，使车间供能管理达到精益生产、精细指标、精准控制的效果：

① 制丝车间通过制丝排产系统，将预排产信息发送至锅炉房，锅炉房操作员根据预排产信息及车间当前情况，按需供能。

② 制丝排产系统实时反馈生产线的运行状态，根据生产线当前的工艺，排产系统会自动判断车间实际的供能需求，辅助操作员进行供能分配。

③ 制丝排产系统将生产线的运行状态与供能需求相结合，根据生产工艺标准，系统自动判断供能压力区间，实时监视供能情况，并提供预警处理供能，辅助操作员进行供能分配。

5 系统设计依据及设计原则

5.1 设计依据

(1)工业以太网网络构架设计与应用；

(2)计算机与过程自动化控制技术的应用；

(3)数据库技术；

(4)现场总线技术；

(5)PLC技术；

(6)光网络传输技术。

5.2 设计原则

(1)先进性和实用性原则

采用国际先进的软件体系结构保证系统建在相当长一段时间内不会因技术平台落后而大规模调整，并能够通过升级保持系统的先进性，延长其生命周期。

(2)可靠性和稳定性原则

保证在正常情况下和极端情况下业务逻辑的正确性，并能保证系统可靠连续无故障运行，避免由于单点故障或系统的升级而影响整个系统的正常运行。

(3)可扩展性和可伸缩性原则

在设计上具有适应业务变化的能力，当系统新增业务功能或现有业务功能改变时，可保证业务变化造成的影响局部化，新增功能时不应需要改造原软件系统。

(4)可管理性原则

具有良好的管理手段，提供业务全流程的管理手段，包括建模、实施、运行、监控等。

6 结束语

经过对能源精准控制集约化信息平台的成功研制，实现了动力能源中心所有数据的统一采集、管理，实现了对卷烟生产线制丝各工序，卷包各设备的运行状态及参数信息时时采集监控，并自动传送至动力车间能管中心及锅炉房控制系统，对空压机、锅炉、软化水、空调系统等产能设备的运行及参数进行模块化、精细化控制，以达到对制丝各工序、卷包各设备的用能情况进行全方位精确的实时监测，及时采取应对措施，实现安全生产、保证产品质量、降低能源消耗。不但提高了数据的可靠性、正确性，实现了系统全面自动化，而且也减少了由于人为环节出现的不准确和误差造成的损失，实现了动力能源设施的无人值守和集中维护，提高了设备的维护效率和可靠性，极大的节约了生产制造成本，保证了系统信息采集和控制信号的可靠传递以及数据的安全性，有效地实现对全厂能源系统的集中精准监控、实时调整和有效管理，创造了显著的经济效益和社会效益，实现节能绩效的科学管理及能源效率的持续改进。