羅克韋爾自動化（中國）有限公司

背景

去年，美國有7,000,000人在使用增長最快之一的一個機場。除登機口和停車場之外，該機場還配備了22家以上的零售商店以及食品與飲料特許商店。當(dāng)然，為了保證機場每天的旅客能夠按時到達(dá)目的地并盡情享受美食和飲料，每天需要耗費大量電力(每年365天，每天24小時)。

斷電會給乘客帶來諸多不便。對于某些旅客而言，30分鐘以內(nèi)的斷電會使他們感到憤怒不已，但可能并不會因此錯過航班，航空公司通?？梢詫Υ诉M(jìn)行補償。

但對于航空公司而言，斷電則意味著巨大的財務(wù)損失。更長時間的斷電會導(dǎo)致航班取消，由此造成的損失是非常巨大的。每取消一趟航班，損失的收益可能高達(dá) 20萬美元。而且，航空公司并不是斷電的唯一受害者。機場每天損失的收益可達(dá)25萬美元，其中特許商店的損失為10萬美元。

毫無疑問，長時間的斷電會嚴(yán)重影響機場、承租方及航空公司的收益，更不用提因公眾出行受阻而導(dǎo)致的緊張公共關(guān)系。

因此，決定擴展機場及其配套設(shè)施時，必須引入電力管理控制系統(tǒng)(PMCS)。

面臨的挑戰(zhàn)

機場的電力控制與監(jiān)測系統(tǒng)由多個小型分散系統(tǒng)組成。這樣一來，不僅難以對系統(tǒng)實施監(jiān)控，報告和報警通知也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。原始系統(tǒng)配備的電力監(jiān)測器不準(zhǔn)確，且通信功能有限。

機場希望使用單一系統(tǒng)來提供監(jiān)測和管理電氣系統(tǒng)所需的全部信息。

當(dāng)務(wù)之急是精確測量能耗。同時他們也為新系統(tǒng)設(shè)立了其它目標(biāo)：

該系統(tǒng)必須功能完備、可靠、用戶友好且可擴展；

需要降低運營成本，能夠更有效地管理能源并將能源成本公平地分?jǐn)偨o承租方；

能夠分辨和記錄異常事件并發(fā)出報警；

在未來預(yù)期增長中可進(jìn)行擴展；

允許機場工作人員在沒有協(xié)助或只需少量協(xié)助的情況下輕松添加硬件或修改軟件。

有一點要求應(yīng)予以重視且非常必要：系統(tǒng)需要在供電設(shè)施出現(xiàn)故障時保持機場機能完備。在總體規(guī)劃中，機場在部分或完全斷電期間不能以降低的應(yīng)急水平運行。發(fā)生異?；驗?zāi)難性事件時，機場仍需以正常水平全功能運行。

該公司清楚，他們不具有執(zhí)行大型PMCS項目的資源。他們只有很少部分的電氣技術(shù)人員了解需要做什么，而且完成任務(wù)所需的資源又有限。

機場尋求的是一家能夠提供全套服務(wù)的系統(tǒng)工程公司。不過，他們也希望雇傭一家能夠使其密切參與系統(tǒng)設(shè)計和實施的公司。他們感覺到，項目的成功很大程度上取決于所有者與系統(tǒng)工程公司之間的關(guān)系。

這家成功的系統(tǒng)工程公司需要具備以下資質(zhì)和能力：

了解電力系統(tǒng)的運行和控制；

在提供電力及能源管理系統(tǒng)方面具有豐富經(jīng)驗；

采用嚴(yán)格的工程過程；

提供全面、準(zhǔn)確的用戶友好型文檔；

提供具有價格優(yōu)勢的解決方案。羅克韋爾自動化的電力及能源管理解決方案(PEMS)團(tuán)隊最終投標(biāo)成功。

除了構(gòu)建復(fù)雜且極其可靠的PMCS所需的經(jīng)驗與專業(yè)技能之外，他們還能夠利用羅克韋爾自動化眾多的電力管理與控制產(chǎn)品。而且毫無疑問，羅克韋爾自動化還可提供安裝后技術(shù)支持，這對持續(xù)維護(hù)、平穩(wěn)運行與日后增強至關(guān)重要。

解決方案

硬件和軟件屬于PEMS小組所設(shè)計并安裝的解決方案范疇。隨著新系統(tǒng)不斷擴展，舊系統(tǒng)(Westinghouse L1)將逐漸被淘汰。

PMCS是一套大型可擴展系統(tǒng)，其中配備的眾多處理器可分布在大范圍區(qū)域內(nèi)。該系統(tǒng)由以下I/O設(shè)備組成：

2000 個離散量輸入；

100 個離散量輸出；

208 個Power monitor；

125個SMP-3智能電機保護(hù)器。

該系統(tǒng)由以下處理器組成，這些處理器通過專用的bluehose電纜和光纖經(jīng)由多個DH+網(wǎng)絡(luò)連接在一起：

2 個 PLC-5/80s；

10 個 PLC-5/60s；

8 個 SLC-5/04s。

PMCS包含四臺具有人機界面 (HMI)的主PC，更加方便對電力實施監(jiān)控。此外還配備兩個便攜式計算機編程終端。這些計算機一起成為電力監(jiān)測和PLC編程的控制點。

當(dāng)然，軟件是該系統(tǒng)的核心。作為整個解決方案的關(guān)鍵元件，系統(tǒng)中安裝有以下軟件應(yīng)用程序：

RSLogix5和RSLogix500

RSView32 Works 和 Runtime；

RSTrend；

RSLinx 和 WinLinx；

RSPower；

Microsoft Access。

RSView32提供系統(tǒng)的圖形視圖，電氣技術(shù)人員和通信中心人員可借此掌握配電系統(tǒng)的情況。此外還提供報警通知功能。

RSTrend用于記錄關(guān)鍵參數(shù)，例如每個配電盤上的電壓與功率因數(shù)。Microsoft Access與利用Visual Basic編寫的專用電能記錄程序一起，提供報表、成本分配以及負(fù)荷分布功能。盡管實時電氣參數(shù)可以顯示在RSView32屏幕上，但我們還采用了RSPower，用來組態(tài)Power monitor以及查看Power monitor日志、示波器和諧波。

PMCS的主要功能是能源分布系統(tǒng)監(jiān)測。設(shè)備狀態(tài)得到監(jiān)測，并以圖形方式清楚地顯示在主監(jiān)測PC上。斷路器、發(fā)電機、變壓器、負(fù)載柜及自動轉(zhuǎn)接開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)點也得到監(jiān)測。系統(tǒng)還會實時監(jiān)測電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)。存在異常情況時會發(fā)出報警。

所有這些信息都顯示在圖形用戶界面上，便于快速了解系統(tǒng)中任何元件的狀態(tài)并“深入”系統(tǒng)檢查I/O點、Power monitor以及各個斷路器的狀態(tài)和參數(shù)。

新型PMCS還可以平衡機場多個發(fā)電機之間的負(fù)荷。自動負(fù)荷卸載與平衡有助于確保發(fā)電機以最優(yōu)水平運行，同時又能提高其可靠性。

取得的成果

在真正進(jìn)入項目之前，羅克韋爾自動化的PEMS小組設(shè)計并安裝的PMCS系統(tǒng)就已經(jīng)能滿足機場的每一項要求。該系統(tǒng)甚至還可以根據(jù)需要依次開關(guān)機場內(nèi)的燈光，控制照明?！皽y量數(shù)據(jù)記錄器”作為該解決方案的另一部分，負(fù)責(zé)記錄機場上下的能耗，讓機場能夠合理地向承租方收費。

在本文的開始，我們介紹了斷電范圍擴大可能帶來的某些潛在損失。從某種意義上講，PMCS就是一份高級保險。據(jù)估計，該系統(tǒng)的總安裝成本為280萬美元。

幸運的是，自從安裝該系統(tǒng)以來，機場再也沒有遇到任何意外斷電情況。其中也有一部分原因是因為在安裝PMCS之前對配電系統(tǒng)實施過升級。

不過，與斷電造成的巨額損失相比，PMCS只需累積避免八小時斷電時間便可完全抵銷自身的安裝成本。

該系統(tǒng)操作方便，能提高員工的效率，同時有助于更迅速地應(yīng)對電氣系統(tǒng)故障。此外，該系統(tǒng)還提供潛在故障高級警告功能，因此可以規(guī)避某些問題，避免造成重大影響。

同時能耗效率也更高。最后，還為擴展和升級做了完美的鋪墊。

下圖中的架構(gòu)描繪了羅克韋爾自動化的信息化企業(yè)概念。棕色虛線括起來的區(qū)域代表當(dāng)前在本文檔中討論的自動化層級。

其余部分說明了羅克韋爾自動化目前為實現(xiàn)車間與企業(yè)乃至更深層次的整合所能提供的解決方案。