三菱電機自動化（中國）有限公司

1 項目背景

中國是世界第一能源消費大國，也是能源使用效率較低的國家，特別是工業(yè)能源消費量超過了全國能源消費總量的70%，大部分工業(yè)企業(yè)存在著設(shè)備性能低下、生產(chǎn)工藝落后、能耗指標(biāo)較高，以及總體用能效率低的現(xiàn)象。2008年，三菱電機自動化（中國）有限公司成立了下屬于行業(yè)及大客戶部的節(jié)能業(yè)務(wù)推廣部門，努力將“e&eco-F@ctory” 工廠能源可視化管理解決方案推廣于中國市場。

2011年，上海電氣集團本著強烈的社會責(zé)任感和對“e&eco-F@ctory”先進性的認(rèn)同，與三菱電機合作成立了專注于節(jié)能業(yè)務(wù)的工程公司——上海電氣菱電節(jié)能控制技術(shù)有限公司。公司成立后，結(jié)合了雙方各自的優(yōu)勢共同開拓節(jié)能市場，在機械、汽車、食品等行業(yè)實施節(jié)能項目，大力推廣“e&eco-F@ctory” 工廠能源可視化管理解決方案。作為節(jié)能示范基地的上海重型機器廠正在實施的可視化能源管理項目就是其中一個典型案例。

2 項目介紹

上海重型機器廠有限公司系上海電氣集團成員企業(yè)，是上海電氣重工集團所屬骨干企業(yè)。主要生產(chǎn)電站、冶煉、軋鋼、鍛壓、水利、礦山采掘和建材化工設(shè)備等，以及電站、核電、冶金、機械、造船和化工等行業(yè)所需的高質(zhì)量大型鑄鍛件，使用電、天然氣、水等能源，單日的用電負(fù)荷最高可達5萬千瓦，是上海市政府特別關(guān)注的用能大戶企業(yè)。上海電氣菱電節(jié)能控制技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)實施對該廠的節(jié)能技術(shù)改造，導(dǎo)入以“e&eco-F@ctory”為基礎(chǔ)的節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)和管理理念，建立能源可視化系統(tǒng)，達成工廠的節(jié)能目標(biāo)。

上海電氣菱電節(jié)能控制技術(shù)有限公司為上海重型機器廠有限公司量身定制了能源管理系統(tǒng)，主要功能是通過采集工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，詳細(xì)監(jiān)測和記錄每個爐子、車間、廠、企業(yè)的能耗及爐子的溫度、壓力值。在此基礎(chǔ)上對這些監(jiān)測點提供當(dāng)前實時查詢和歷史查詢功能，查詢包括列表和折線圖兩種形式，同時還提供各種數(shù)據(jù)分析處理手段，幫助客戶企業(yè)找出能源浪費的環(huán)節(jié)及根源。另外還提供對客戶企業(yè)各類產(chǎn)品生產(chǎn)過程中能耗的全程追蹤，從而對工藝的改進、能源的節(jié)省及產(chǎn)品的成本控制具有積極意義。

由于該項目能源監(jiān)測的點數(shù)多、分布散、距離遠(yuǎn)，因此系統(tǒng)方案從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計上就必須充分考慮這些因素，采取分層分布式結(jié)構(gòu)，以確保方案實施的安全性與可靠性，示意圖如圖1所示。

能源管理的第一步就是數(shù)據(jù)采集，也是最重要的一步。該項目的能耗監(jiān)測主要對于全廠的電能、蒸汽、煤氣、氧氣等進行實時的測量，并把這些測量數(shù)據(jù)通過三菱節(jié)能數(shù)據(jù)服務(wù)器上傳到企業(yè)網(wǎng)，通過企業(yè)網(wǎng)可把實施的能耗數(shù)據(jù)顯示在任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上同時配合可視化能源管理軟件，使得能耗可以被隨時監(jiān)視，達到了真正的“可視化”，這是非常重要的節(jié)能手段。

圖1 分層分布式結(jié)構(gòu)示意圖

通過可視化平臺，能發(fā)現(xiàn)一些可能被忽視的用能問題。從具體功能上來說，該系統(tǒng)包含了對日常的能源數(shù)據(jù)管理，異常報警管理以及能源優(yōu)化分析與調(diào)度等功能，其中日常的能源數(shù)據(jù)管理包括對全廠能源數(shù)據(jù)的日、月、年報表功能，遠(yuǎn)程權(quán)限分級管理，歷史能源數(shù)據(jù)的存儲、分類、查詢等。異常報警管理則主要針對用能異常情況進行快速反應(yīng)功能，包括超載預(yù)警、故障快速定位、應(yīng)急安全控制管理等，以幫助企業(yè)盡早發(fā)現(xiàn)隱患，避免安全事故的發(fā)生，一旦發(fā)生故障則可以迅速采取措施，最大限度地降低故障損失。

能源的優(yōu)化分析與調(diào)度則主要從公司層面為企業(yè)的總體用能計劃提供決策依據(jù)，站在公司全局的角度審視能源的基本管理需求，滿足能源工藝系統(tǒng)的分散特性和能源管理需要集中的客觀要求，以適應(yīng)企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展需要，減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，向管理要效益；降低能源系統(tǒng)的運行成本，減少日常管理的人力投入，提高生產(chǎn)效率。

由于工廠規(guī)模大，項目分二步走，已完成第一期的能源對象為蒸汽、煤氣、氧氣，計劃今年啟動的第一期的能源對象為電能。

在此項目中，成功采用了CC-Link IE無縫高速工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，將實時的數(shù)據(jù)以最短的刷新時間進行顯示，大大提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性，并采用了MES INTERFACE模塊進行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸，大大提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

而且，首創(chuàng)了能源數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相連接的現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCDS），在上層平臺掌握用能情況的基礎(chǔ)上，該功能可以使現(xiàn)場工作人員及時掌握整個生產(chǎn)過程的用能狀況，并根據(jù)能耗及時調(diào)整生產(chǎn)，從源頭上實現(xiàn)有效的節(jié)能。并且通過低成本的方式實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)之間的互鎖與同步，大大減少了現(xiàn)場操作人員的失誤操作。

當(dāng)然，在項目第一期實施過程中，也遇到如工廠現(xiàn)場情況復(fù)雜，無光纖網(wǎng)絡(luò)分布等難題，最終在工程技術(shù)團隊的協(xié)作努力下，成功搭建了能源可視化系統(tǒng)，沒有對客戶的正常生產(chǎn)運行造成任何影響。

3 效益分析

項目一期運行半年來已實現(xiàn)單位能耗下降10%的顯著效果，二期中節(jié)能效果將有進一步提高，達到20%～25%。上海重型機器廠將真正成為全國熱加工領(lǐng)域的節(jié)能示范工廠。