概述

如今制造业竞争越来越激烈，如何在实现生产目标的同时将运作成本降到最低，已经成为挑战性的任务。在自动化技术、通讯技术、信息技术基础上建立的能源管理系统，以客观数据为依据，是冶金、化工、热力、电厂等能源消耗企业，实施节能降耗最根本的办法。

能源管理系统（Energy management system，简称EMS）是企业信息化系统的一个重要组成部分，在能源数据进行采集、加工、分析，处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等方面发挥着重要的作用。

在企业信息化系统的架构中，把能源管理系统与MES制造执行系统融为一体，作为大型企业自动化和信息化的重要组成部分。企业信息化体系结构如下图所示：

EMS系统基于PCS系统，将采集的数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划和检修计划的数据，实现能源实绩分析管理、能源计划管理、运行支持管理、能源质量管理、能源平衡管理、在线预测分析等功能。

EMS系统

能源管理系统是以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益，降低CO2排放量为目的信息化管控系统。以冶金行业为例，在钢厂中EMS系统需要监控管理的能源介质主要有：电力、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气、压缩空气、氧气、氮气、氩气、蒸汽、生产水、生活水等。

系统以大量的实时数据作为基础，融合各类总线通讯、数据库、SCADA等技术，用于监视、分析和控制能源的使用。能源监控中心实现对电、蒸汽、压缩空气、风、燃气和水等有关能源介质的检测及控制，进而完成能源的优化调度和管理，将能耗信息集成，提供有效的分析手段，指导能源的合理配置和利用，实现安全、优良供能、提高工作效率、降低能耗。

为实现上述目标需要逐步完成下述系统搭建：

第一、工艺SCADA系统

在冶金企业中存在多种工艺生产系统，分布范围较为分散，各个工艺车间所涉及到的设备众多，工艺流程各异。针对不同的工艺车间需搭建相应的工艺流程SCADA系统，汇总各工艺车间中的PLC、仪表等智能设备采集的实时数据及设备状态，通过HMI系统对工艺画面进行实时监控。

第二、企业级监控系统

企业需将各自分厂区内的工艺SCADA系统数据进行汇总，搭建企业级别的实时数据中心，应用先进的通讯技术，解决不同系统的互联互通问题，使孤立的各个工艺SCADA系统连成一体，为能源管理系统提供数据支撑。

第三、能源监控系统

数字化的能源监控系统是以上述基础系统之上，实现对能源数据的采集、存储、管理、分析，可对企业各层面进行分散控制集中管理。调度人员能够在能源控制中心只需屏幕上点击一个按钮，即可对系统进行直接控制和调整，从而提高工作效率，尤其在工艺系统故障时的处理指挥和即时系统调整方面，体现出了极大的优越性。

同时EMS系统需实现与ERP系统的无缝集成，向ERP系统提供完整的能源系统分析数据和分析结果，ERP也将按能源管理和预测分析的需要，向能源管理系统提供公司的生产计划、检修计划和相关的生产实绩信息。

需求分析

该企业目前各工艺SCADA系统已搭建完毕，具体分布如下：

1）铁厂

铁厂共有3座高炉，分别是1#高炉、2#高炉、3#高炉，共有2套WinCC系统和1套iFix系统，通过以太网方式组网。

2）炼钢厂

炼钢共有4个转炉、4个连铸，共有7套WinCC系统和1套组态王系统，通过以太网方式组网。

3）轧钢厂

轧钢厂分为中板车间和带钢车间，均采用WinCC系统，通过以太网方式组网。

4）烧结厂

烧结共有两个烧结机和一个竖炉，包含1套Intouch系统和WinCC系统，通过以太网方式组网。

5）制氧厂

制氧厂共有3套制氧机，分别是1#制氧机、2#制氧机和3#制氧机，采用霍尼韦尔的PKS系统，通过以太网方式组网。

需在此基础上搭建企业数据中心及能源监控系统，将所有生产数据汇总至中心监控平台，并实现对企业能耗数据进行实时监控，为工艺优化，能耗分析提供真实可靠的数据支撑。

系统架构及功能

根据现场实际情况，由于所涉及到多套SCADA系统，需解决多套系统多种通讯形式的大范围接入带来的不兼容问题，为了使通讯方式更加统一标准，选用Symlink工业智能网关作为系统接口机，将不同子系统的各种数据一并接入，转发为标准统一的数据格式，上传至数据中心。系统架构如下图所示：

系统具备如下功能：

●数据接入功能

将铁厂、炼钢厂、轧钢厂、烧结厂、制氧厂等分厂的能源数据通过有线或无线方式采集进入中心系统，供数据监视、报警、数据分析、数据计算、数据统计等用。

●系统监控功能 

通过能源管理中心显示界面，监控用水量、用电量、用气量、温度、流量、压力等数据，实现系统故障报警和分析。作为能源的生产指挥控制中心，将负责日常的能源生产调度，保证主作业线正常有序的生产，并在突发事件期间实施能源应急调度策略，确保能源供应的安全稳定，达到节能增效。

●能耗分析功能 

将能耗数据进行归纳、分析和整理，结合生产计划的数据，进行能源管理工作，包括能源实绩分析管理、能源质量管理、能源 成本费用管理、能源平衡管理、能源预测分析等。形成能源管理报表。d