智能供电管理系统 联系我们获取更多资料

柳州丽笙酒店能源管理系统能耗监测和节能分析 安科瑞鲍静君
一、酒店概况
柳州丽笙酒店是柳州市首家品牌五星标准酒店，位于风景迤逦的柳州河畔东岸中心商务区，与市政广场隔街相望，邻近柳州火车站，总建筑面积4.5万平方米。酒店拥有知名设计师精心设计的客房和套房260间（含总统套房），江景客房270度视角将柳江及柳州美景尽收眼底。酒店设计新颖，现代风格与当地壮族等少数民族风情完美结合，加上高雅舒适的客房、先进完善的会务、餐饮娱乐设施以及秉承着卡尔森集团“Yes, I Can！”的核心服务理念为宾客提供卓越的服务，柳州丽笙酒店致力于打造民族风情的品牌五星标准酒店，成为商务活动和度假休闲的首选之地。
作为星级酒店，原丽笙酒店配电系统采用指针式电流电压表，仅可通过手抄器至现场操作。相关设备无法实现自控，且相关数据无法实现监测，造成酒店的能源大量浪费，同时酒店的节能减排工作也无法正常开展。如今，在政府号召节能减排的大环境下，其物业管理在节能、降耗方面格外重视，节能已被列为酒店的重点工作之一。
现场共有两个配电室、共有PZ48-AI3/C 仪表67只。经过节能改造后进线采用多功能表，各支路采用电流表。
二、 节能改造
在柳州丽笙酒店节能改造的“手术”中，使用方考虑更多的是系统稳定性、控制精度、技术服务以及设备的后期维护等因素。所以2011年底，酒店综合考虑投资效费比、长期使用及维护成本、实际使用效果等因素最终选用安科瑞电气股份有限公司自主研发的Acrel-5000能耗分析管理系统和现场信号采集装置，对原大楼的楼宇自动化控制系统进行节能改造，进而实现对大楼内机电设备的监控管理。新的自控系统一方面为酒店提供健康、舒适、洁净的空气环境，另一方面监控和保障各种设备的正常运行，最终实现整个酒店节能减排的工作指标。
Acrel-5000能耗分析管理系统对建筑物内的所有空调机组设备、通风排风设备、冷热源设备、给排水系统设备、照明设备实行自动监测和控制，同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息和数据，提高运行效率，保证工作环境的特殊需求，达到节省能源，节省人力，最大限度延长设备寿命的目的。
三、酒店管理系统改造过程中的难点问题
1、老化的电气设备造成控制时有些点位接触不稳定；
2、电气控制柜难以提供部分控制点位，造成控制效果不明显；
3、施工中酒店内部平行走线难度较大，再加上酒店内部正常营业不宜施工。所以我们根据产品现场总线距离长，模块扩展能力大的特点，尽量垂直走线，水平线利用一根现场联网线，从而化解了这个难题；
4、在改造施工前对原系统的网络结构、走线情况及功能要排查清楚，这样有利于新系统的施工。以前的楼控系统产品本身的性质导致网络设计不是很合理，造成布线浪费较大，整个酒店楼控系统网络结构布置较乱。在今年改造设计中，我们充分考虑了原设计的走线缺陷，结合新产品灵活特点将整个酒店的系统进行了网络整合，使得现在整个酒店内网络更趋于合理；
5、这次改造大部分配套传感器、互感器等设备延用原先系统的，但是部分设备控制精度不是很精确而且灵敏度降低，酒店又添加了一些新的传感器、互感器和接口机电设备。Acrel-5000能耗分析管理系统兼容来自不同品牌的老化的电气柜、传感器等设备和新加的所有设备，使得控制难度加大，经过对设备的反复检测，系统的多次调试，最终达到控制效果;
四、酒店节能方案
节能规划：
（1）能耗计量，一个目的是计算和考核，有一个完整的管理数据；二个目的是通过对计量的数据分析和比较对浪费能源的部门和设备进行有效的控制。能量计量中配备了水表，电表，蒸汽表等计量仪表能准确按时保存报表供查看分析。
（2）能耗分析，通过各种信息和数据，进行历史和趋势分析，建立科学有效的节能运行模式与方案，以达到良好的节能效果。
节能控制：
（1）冷冻机房的节能控制，有数据采集，冷水机组的台数选择，冷冻水泵，冷却水泵的变频控制，冷却塔风机的数量控制。
（2）换热器的节能控制，数据采集，换热器台数的选择，温度控制与超温报警。
（3）空调、新风、排风机的节能控制，温度控制，新风阀的调节，部分变频控制，空气质量的检测与自动控制。
（4）风机盘管节能控制，实现远程调节和监控管理。
（5）照明节能控制与管理。
（6）锅炉能耗计量，蒸汽流量累计。
（7）变配电能量计量。
（8）冷热水供回水能量计量。
节能管理：
（1）空调系统运行节能管理。事先按时间表来开启空调新风机组，并配合温湿度的焓值调节风阀开度和水阀开度。通过风机的累计运行时间来定时维护机组以延长机电设备的寿命。
（2）冷热水系统运行节能管理。通过压差控制变频器的频率，在闭环情况下实现冷冻水泵自动控制。通过冷却水回水温度，在闭环情况下自动选择冷却塔风机台数。通过所有设备的累计运行时间来定时维护冷水机组和水泵以延长机电设备的寿命。
（3）照明系统运行节能管理。通过时间表开启公共照明，夜晚开启部分公共灯，有人进入时开启相应的照明路数。
五、酒店能耗分析管理系统介绍
1、系统网络拓扑结构
智能电力监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。柳州丽笙酒店能源管理系统网络拓扑结构如图1所示。

图1 系统网络拓扑图
各个结构层的具体形式如下：
（1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有智能电力监控系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
（2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
（3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：ACR多功能电力仪表、PZ电流表、负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、软件设计参照的标准和依据
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
GB2887 《计算站场地技术要求》
3、设备参数列表

4、系统功能
智能电力监控系统应具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。安科瑞（Acrel）公司开发的Acrel-5000能源管理系统具有强大、先进的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续精确的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。

b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。

e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。

f、事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。

六、结束语
客人的体感舒适度要求对于五星标准的豪华大酒店来说是相当严格的，按照五星级标准，酒店有些部位机电设备可能要长期运行，所以满足客人是一位的。这样我们如何做到节能管理成了一个大的问题。
能源管理系统的目标是帮业主统计数据，通过数据分析，做出节能策略，通过可靠的节能策略来达到节能的目标，系统自身的节能来自与系统的设计，但这不是最终的节能目标。所以， 能源管理系统本身的节能设计也是来自于物业运作的需要，通过物业管理的模式来决定节能，并不是安装楼控系统就是节能的。
通过这次节能改造，我们为酒店培养更多懂 能源管理系统的技术人员和节能分析的管理人员，便于日后的维护和节能管理，让楼控系统真正运行起来起到节能的效果，不应让BAS走进节能的误区，更不应成为用户的一个摆设。

参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. . 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

基于Acrel-5000的大型公共建筑能耗监测系统设计与应用 安科瑞鲍静君
摘 要 介绍了一种新型能耗监测系统的设计，系统构成以及系统的功能，Acrel-5000组态软件可以实现对现场设备的系统集成，数据的采集、传输以及存储，从而实现对大型公共建筑的分类、分项能耗计量功能。并以实例验证了该系统的功能与实用性。
关键词 能耗监测 Acrel-5000 系统集成
0 引言
市建委和市发改委2008年01月公布了去年实施能源审计的部分市国家机关办公建筑和大型公共建筑平均电耗、水耗。其中进行审计的20个单位的国家机关办公建筑，每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4度(年平均85.4kWh/m2) ，人均年耗电量为3072.5度(年平均3072.5kWh/人)。国家机关办公建筑和大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。
一方面，我国大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我们也缺乏直接数据为决策的指定提供基础和参考。住房和城乡建设部建科[2008]114号文(2008-06-24)《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》实施，对于能耗监测系统作了具体规范。因此，必须建立大型公共建筑能耗监测平台，对全国重点城市重点建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使国家机关办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，为政府政策的制定和决策提供参考。
1 能耗监测系统构成
能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称[1]。其中，分类能耗是指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源种类划分进行采集和整理的能耗数据，如：电、燃气、水等。分项能耗是指根据各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据，例如，电量分项能耗应当包括：照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电。
1.1 数据采集系统
能耗数据采集方式包括人工采集方式和自动采集方式。通过人工采集方式采集的数据包括建筑基本情况数据采集指标和其它不能通过自动方式采集的能耗数据，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤气等能耗量。通过自动采集方式采集的数据包括建筑分项能耗数据和分类能耗数据，由自动计量装置实时采集，通过自动传输方式实时传输至数据中心。
1.2 数据传输技术
建筑物能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据，通过RS485接口，并采用TCP/IP通信协议自动并实时上传给数据中心，以保证数据得到有效的管理和支持高效率的查询服务，同时数据传输采取一定的编码规则，实现数据组织、存储及交换的一致性。
1.3 数据中心
数据中心也就是数据库，接收并存储其管理区域内监测建筑的能耗数据，并对其进行处理、分析、展示和发布。数据中心具备设置数据更新的时间间隔，访问历史数据，报警，打印报表，实时与历史曲线，图表的绘制，并预留相应扩展功能。
1.4 系统结构
Acrel-5000能耗监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如图1所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

图1 系统结构图
1)站控管理层
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。
模拟屏：系统通过通讯方式与智能模拟屏进行数据交换，形象显示整个系统运行状况。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
2)网络通讯层
通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯管理机：是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。
以太网设备：包括工业级以太网交换机。
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。
3)现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。
2 软件实现与系统功能
上位机软件为Acrel-5000能耗监测系统组态软件，该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-5000能耗监测系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计，实现了远程自动抄表、能耗监测功能。
(1) 运行状态监测：通讯异常报警提示。
(2) 用户管理：不同用户权限具备不同操作功能，各级权限的口令修改操作功能，具有权限防误功能。
(3) 能耗报表、棒图：实现了所有能耗报表的按时间查询，分为日、月、年报表等，任意分类、分项实时能耗棒图显示。
(4) 打印及导出：所有报表及界面可打印，或以EXCEL、WORD格式进行导出。
3 应用案例
上海浦东某图书馆是一个高能耗大型公共建筑，总建筑面积60885平方米,消耗的能源主要为电、水，还有少量的燃气、柴油等，柴油发电机是作为应急电源之用。该项目能耗监测系统采用三层网络结构，各楼层对用电进行分类、分项计量，各楼层及总供水管道、燃气、柴油管道都安装有测量仪表，以实现对能耗的实时采集与监控。所有的智能测量仪表均通过现场总线进行组网，在监控室对现场各回路能耗状况实现集中监控与管理。
该项目中采用研祥工业计算机作为监控主机，并附带液晶显示器、打印机等设备，山特UPS电源在整个系统发生供电问题时，可在一定时间内保证站控管理层设备的正常运行。数据采集终端采用高可靠性、带有现场总线连接的智能测量仪表。对于图书馆供配电系统，低压进线回路和重要回路安装ACR系列多功能电力仪表，普通馈线回路及照明配电箱中安装ADL系列导轨式电能表，仪表外形如图2所示[2][3]。

ACR系列 ADL系列：单相、三相
图 2 智能电力网络仪表
ACR系列多功能电力仪表具有全面的三相交流电量测量、复费率电能计量、四象限电能计量、2～31次谐波分析、电网质量分析、遥信输入、遥控输出及网络通讯功能，主要用于对电网供电质量的综合监控及电能管理，广泛应用于低压联络柜、出线柜、动力柜等场合。而ADL系列导轨式安装电能表除能采集基本电能参量外还具有体积小巧、安装方便等优点，ADL100单相电能表结构尺寸为4模数，与微型断路器一起安装于照明配电箱中，如图3所示，ADL300三相电能表为7模数结构，主要应用于动力柜中，安装方式如图4所示，极大的方便了用电自动化管理。

　图3 ADL100应用安装示例


图4 ADL300应用于动力柜中
该能耗监测系统通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各用电回路、供水、燃气及柴油管道的数据采集，信息经分析、处理，以报表、图形等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握系统的运行及能耗状况，及时发现、纠正能源浪费现象，从而进行节能管理。在需要时，还可提供快捷的远程控制手段，完成对设备运行状态的改变以及事故情况的处理。
表1 图书馆能耗统计数据查询表


图5 图书馆能耗监测系统主界面
图5为图书馆能耗监测系统的主界面，可以查询各类能耗的使用状况，表1给出了图书馆能耗数据查询表，很清楚的显示出各类能源的使用情况。图6为系统给出的图书馆照明、空调及插座等用电量的饼图，很直观地显示出分项用电量的百分比。而图7是根据系统采集的所有分类能耗数据，由系统绘制出的分类能耗柱形图，可以形象的看出分类能源的使用情况。

图6图书馆年分项用电量饼图


　图7图书馆分类能耗对比图
5结束语
随着能源的日益紧张，节能降耗成为大型公共建筑智能化建设的必然选择，本文介绍的能耗监测系统，不仅能监控供配电系统的运行状况，还能监测用水量、燃气等其它能源的使用状况，并能根据采集到的能耗数据绘制出各种报表、分析曲线、图形等，便于分析研究，为智能建筑的节能技术提供参考。该系统运行安全、可靠，并附有事件记录及故障报警等功能，极大地方便了用户的使用。随着社会的发展，能源的日益紧张，实现对分类能耗、分项能耗的远程监测与管理成为智能建筑发展的必然趋势。
文章来源于：《智能建筑电气技术》2009年5期。
参考文献
1. 关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知. 2008. 6
2. 任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南. . 中国电力出版社. 2007. 4
3. 蒋伟. 胜利油田物探院低压配电系统改造[J]. 智能建筑电气技术, 2008, 2 (2)

基于PROFIBUS-DP的电能管理及电力监控系统 安科瑞鲍静君
摘 要：设计了基于PROFIBUS—DP的电能管理及电力监控系统，描述了该系统的结构组成和实现原理，给出了主站和串口电力仪表从站通信的实现方法，解决了主从站通信程序设计中的关键问题，验证了系统的通信性能和可行性。
关键词：PROFIBUS;PLC，总线桥，网关，电力监控仪表，工业通信。
0 引言
随着能源的日渐紧张，国家出台了很多有关节能减排的法律法规，各行各业都在采取了相应的节能措施，各制造行业的工厂企业也采用了电能管理及电力监控系统对节能效果进行考核。
相对于MODBUS通信而言，PRFOBUS通信存在着诸多优点，比如高通信速率(最高可达12Mbit/s)、实时性、可靠性、易扩展、易维护性等，很多工厂、企业现存的生产控制自动化网络大都采用现场总线控制系统，PROFIBUS网络是其中应用最多的一种现场总线，因此，很多工厂企业希望能将电能管理及电力监控系统也集成到PROFIBUS-DP自动化网络中，而不是单独进行MODBUS组网。但由于目前存在的大多数智能电力监控仪表都是基于MODBUS通信的，那么如何把现存的不带DP接口的串口仪表设备连接到总线上组成DP网络就成为一个亟待解决的问题。
本文设计了基于串口通信的电力监控及多功能网络电力仪表，给出了基于PROFIBUS-DP通信的智能电力监控及电能管理系统的解决方案。系统中采用了三种方法将基于MODBUS-RTU通信的智能电力监控仪表集成到PROFIBUS-DP网络中。
本文介绍的组网方法，不但硬件成本比较低、安装方便，而且编程简单，主站可以直接对各个电力仪表进行数据采集、远程控制等，传输速率较快，有很好的实用性和可行性。
1 系统构成
本系统采用安装了CP5611通信板卡的工控机作为通信主站，S7-200 PLC CPU222、ANYBUS网关、PB-B-MODBUS总线桥分别作为PROFIBUS-DP网络的三个从站，每个从站又与电力监控仪表组成一个子网，如图1所示。系统中同时也可以连接其他的PROFIBUS-DP从站设备。

图1 系统结构示意图
CPU 222 PLC通过EM277 DP模块接入到PROFIBUS-DP网络，作为PROFIBUS-DP网络的从站，同时CPU222 PLC又作为一个主站与电力监控仪表组成一个子网，电力监控仪表作为子网的从站，主从站之间采用自由口通信方式。
同样，对于PB-B-MODBUS总线桥来说，作为PROFIBUS-DP网络从站的同时，又作为MODBUS子网的主站与电力监控仪表组成MODBUS网络。ANYBUS网关工作原理与PB-B-MODBUS总线桥的工作原理相似，它在该系统中同样既做PROFIBUS-DP网络从站，又作为MODBUS子网的主站与我公司电力监控仪表组成MODBUS网络。
1.1 PLC自由口通信子网
PLC作为PROFIBUS网络的一个从站，其自身功能非常强大，不但可以通过主站对连接到从站PLC I/O点上的各种I/O量进行采集和控制，而且PLC本身就可以构成一个子网，比如MPI网络，自由口通信网络等。而且可以扩展以太网接口模块将整个网络接入以太网，扩展AS-I接口模块，将系统接入ASI-I网络等。对于工业控制场合，该网络应用范围是非常广泛的。
PLC作为自由口通信网络的主站，通过对PLC进行自由口通信编程，实现PLC与电力监控仪表间的MODBUS通信。利用西门子公司提供的库函数MBUS_CTRL和MBUS_MSG可以简单方便地实现MODBUS通信，如图2、图3所示。

图2 自由口通信程序图网络1


图3 自由口通信程序图网络2
该系统中PLC模式为1时进行自由口通信，模式为0时进行PPI协议，波特率为9600，奇偶校验为无校验，仪表读取地址为40038，读取6个数据单元。
1.2网关、总线桥工作原理及配置
对于总线桥来说，一方面，CPU通过对PROFIBUS通信协议芯片的控制实现PROFIBUS的通信，在RAM中建立PROFIBUS通信数据缓冲区。另一方面，通过MODBUS协议实现和电力监控仪表的通信，同样在RAM中建立MODBUS通信数据缓冲区。CPU通过两个通信缓冲区的数据交换，实现PROFIBUS到MODBUS的通信。
由于总线桥自身不具备控制功能，必须通过DP主站进行控制。DP主站通过对其控制字的设置，来控制总线桥作为RS485网络主站对其各从站的发送接收模式，通过监控其状态字来实现数据发送接收状态的监控。PROFIBUS数据区与RS485数据报文格式对照关系如表1所示。
表1 PROFIBUS数据区与RS485接收报文对照表
PROFIBUS映射地址 长度 RS485报文格式
IB0 1字节 该字节用来存储接收报文长度
IB1 1字节 该字节为通信状态字
IB2至以后 若干 接收数据缓冲区
QB0 1字节 该字节用来存储发送报文长度
QB1 1字节 该字节为通信控制字
QB2至以后 若干 发送数据缓冲区
该系统的DP主站是通信板卡，不能直接在S7-STEPV5.4中编写PLC程序对总线桥进行控制，只能通过在上位机ACREL-3000软件中编写脚本程序完成对PB-B-MODBUS总线桥状态字的读取和控制字的读写和通信。
ANYBUS网关和PB-B-MODBUS总线桥实现原理基本相同，均是在转换模块的RAM中建立了PROFIBUS 到MODBUS 映射数据区，由软件实现PROFIBUS 和MODBUS 协议转换及数据交换。但ANYBUS网关自身带有配置软件，数据映射配置实现起来相对简单。
不管是总线桥还是网关，由于受协议转换设备其自身映像数据存储区大小的限制，根据所要采集电参量的多少，可带仪表的个数不同。
2 系统功能
基于PROFIBUS-DP的电能管理与电力监控系统，上位机软件为ACREL-3000电力监控组态软件。通过该软件进行组态，可以在上位机界面上实现队所有电参量的实时显示，如I、U、P、Q、kWh等，图4所示为本系统的电能管理及电力监控系统主界面。

图4 ACREL-3000电力监控/电能计量管理系统实现实时采集监控界面
ACREL-3000还可以实现主要电力参数的实时运行曲线、历史趋势曲线等绘制，如图5所示。另外，ACREL-3000还具有强大的报警功能、报表功能、查询功能、打印功能等。强大的数据库可以将历史记录保留3年以上。

图5 ACREL-3000 实时曲线界面
通过ACREL3000界面还可以实现对PROFIBUS各从站的网络参数采集和显示，比如：总线参数、从站状态、主站模式、看门狗、组态信息以及从站诊断数据等。对于系统的检修和维护也起到非常方便的指导作用。
3 结束语
该系统采用安装了CP5611通信板卡的工控机作为PROFIBUS主站，使用多种方法将电力监控仪表集成到PROFIBUS-DP网络中。调试结果表明：上位机主站能够按时间每隔1s轮流对各个电力监控仪表进行采集数据，运行通信情况良好。
理论上来说，一个PROFIBUS网络的最高传输速率可达12Mb/s，一个网段可带32个从站，一个网络可带126个从站。这里每个DP从站(200系列PLC、ANYBUS网关、PB-B-MODBUS总线桥)根据自身情况带若干个仪表，一个系统网络所带仪表的数量是非常之大的，相对于由通信扩展卡或通信服务器组成的MODBUS系统来说，同样数量的仪表组网，可以节省大量硬件组网设备。
根据系统提供的组网方法，不仅能将工业自动化控制系统与电能管理电力监控系统集成为一体，而且整个网络具有现场总线系统的智能化管理，具有很高的先进性，还可以节约大量的硬件成本。
文章来源于：《低压电器》2009年14期。
参考文献
[1] 上海安科瑞电气有限公司.ACR系列网络多功能电力仪表[G].2008
[2] 任致程,周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. :中国电力出版社. 2007.
[3] 王永华，Andy Verwer. 现场总线技术及应有教程——从PROFIBUS到AS-i[M].：机械工业出版社，2006.

关于油田系统能耗管理解决方案的应用 安科瑞鲍静君
1 概述
目前，我国石油化工行业中抽油机的保有量在10万台以上，电动机装机总容量在3500MW，每年耗电逾100亿千瓦时。抽油机的运行效率特别低，在我国平均效率为25.96%，而国外平均水平为30.05%，年节能潜力可达几十亿千瓦时；注水泵也是油田生产的重要设备，节能潜力十分巨大，它的正常运转和工作效率同样关系到整个油田的经济效益。
基于油田生产系统的用电现状，必须利用能效监测系统进行用电精细化管理，实时动态的能效管理系统将是油田生产企业进行节能改造、节能评测、优化管理、能源审计的实施基础，本文介绍了我国胜利油田改造项目中利用的一套安科瑞能耗管理系统，实施证明能耗分析管理系统的开发利用将长期对油田生产设备用电质量、能源消耗、设备安全运行等核心用电数据实时监测，动态分析决策，最终实现节能管理，可持续生产的目的
2 油田生产系统的能耗现状分析
据统计资料：油田企业每年10%以上能源损耗源于没有能源监测及维护计划，每年12%的能源损耗源于没有能源管理及控制系统。欧美发达国家先进企业除了生产过程中广泛采用计算机监测、控制系统（DCS，SCADA）外，能源数据的在线监测、分析和优化系统占有重要的位置。通过现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术，建立完善的能耗监测、管理体系，实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化，提高能源使用效率。
油田生产单位的主要能耗集中在机采、注水、集输三大用能系统，包括油、气、水、电四大类耗能。本能耗分析管理系统主要围绕电量计量和重点能耗设备（注水泵、输油泵、热洗泵、掺水泵）这两部分展开。其中电量计量主要包括对各单位主变电量、注水电量、注气电量、机采电量以及各变电所计量设备电量、线路电量数据进行动态监测
3 能耗管理分析系统在在胜利油田改造项目中的应用
3.1项目概况：
胜利油田物探院配电室于1992年建成投产，已安全运行16年，配电系统分为高、低压两大部分，高压部分有聊城甲线和淄博甲线两条10KV进线，有6台1250KVA有载调压变压器。物探院属于重要电力负荷用户，主要包括网络二楼处理机房机群及其配套用电设备；网络三楼解释机房、局域网服务器及其配套用电设备、局信息中心ERP机房计算机及其配套用电设备；综合楼处理和解释机房用电设备；制冷机组及其配套用电设备以及全院的生产，生活用电。
高、低压一次设备是十四年前安装的，原配电系统采用的是MS-2801数据库定义系统，所用备件多，通讯线接点多，易出故障，操作系统是Windows NT 4.0，应用、维护起来比较繁琐。近几年来随着全院电力负荷的增加和SP2机群的扩容，变压器容量和配电回路开关的容量和数量已不能满足当前用电负荷的需求，并且设备严重老化，断路器分断能力差；另外，供电公司正在进行油田线路升压，原6KV进线已升为10KV，原低压母线和变压器出线开关容量不够，电容补偿柜也已老化，起不到无功补偿的作用。为了保证全院科研、生产的正常运行，我们对原系统进行了一次全面的能耗管理分析系统改造。
3.2组网结构
本系统主要由数据采集层、数据传输网络、能效管理系统软件三部分组成。

1）数据采集层：通过安装在能耗监测仪表箱（柜）中的带数字接口的智能电力仪表，实施对负荷用电量的实时监测。监测数据包括：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功无功电能、谐波、环境与开关状态、事件记录等用电参数。监测对象包括：电力需求侧中低压馈线回路、主要耗能机电设备、厂房（生活区）其他耗能设施。同时也可以对用水量、用气量、热量、投料量、产量等，通过电子式流量表、电子式热量表、电子皮带秤、地秤等现场智能数据采集，根据现场条件和系统应用的要求，采集的数据也可以取自用户的其他智能系统的数据接口。
2）数据传输网络：通过在能耗监测仪表箱（柜）中安装的能耗智能数据网关，实时采集能耗计量仪表的数据，并且通过TCP/IP网络传输到能耗监控中心。无需远距离布线，施工简单可靠。瑞申智能数据网关提供多种接入方式，目前支持RS-485/RS-232总线、光纤、工业以太网、433M无线、GSM/GPRS/CDMA网络传输等多种方式。
3）用电及能效管理系统软件：完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用权限分级控制等；并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决策人员。
3.3 设备参数列表

3.4系统功能
3.4.1系统能耗监测由能源监控平台、交换机、多功能电表、通讯转换器、远程水表等设备组成，本系统重点实现的功能为水，电耗的集抄。
3.4.2支持统一网络架构下的电力、水等能源数据的采集和管理，能耗数据采集无需在多个不同系统中集成，能量监测与管理系统包含丰富的功能，能够对建筑物或建筑群中各类能源(电、水)进行分别统计、统一管理并提供能耗数据自动采集、分析和挖掘、持续优化。
3.4.3系统采集来自智能测控单元装置送来的参数，包括每个用电回路的实时电能值和各种告警信息，各水表的用水量等，并实时显示采集上来的各个参数。
3.4.4各能源管理组逐时、逐日、逐月、逐年能耗值报告，帮助用户掌握自己的能源消耗情况，找出能源消耗异常值。
3.4.5系统支持基于Internet的远程浏览，不同的能源管理部门可在不同的地点同时查看所需能源的消耗情况。
3.5 系统功能及软件界面
3.5.1分类、分项能耗数据统计
系统具备历史数据、报警信息等的存储功能，存储历史数据保存时间大于三年。系统同时具备将分类、分项能耗数据按“需要发送至上级数据中心的能源数据”的要求发送至上级数据中心的功能。界面如图1。
3.5.2能耗数据的实时监测
系统具备良好的开放性，可对用户需求进行功能扩展，在基本分析功能的基础上为用户定制个性化报表和分析模板；系统具有报警管理功能，负责报警及事件的传送、报警确认及报警记录功能以便告知用户或供用户查询；系统具备权限管理、系统日志及系统参数设置等功能。界面如图2。
3.5.3用能情况的同、环比分析
对各分类、分项能耗（标准煤量或千瓦时）和单位面积能耗（标准煤量或千瓦时）进行按月、年同比或环比分析。可预置、显示、查询和打印常用建筑能耗统计报表。界面如图3。
3.5.4建筑能耗数据分析
系统对分类、分项能耗数据进行采集汇总后，可生成各种数据图表、饼图、柱状图等，实时反映和对比各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况。系统可按总能耗和单位面积能耗进行逐日、逐月、逐年汇总，并以坐标曲线等各形式显示、查询和打印。界面如图4。

3.6.5 远程网络访问功能
系统以Web发布后可进行远程网络访问。基于.Net平台，使用ASP.Net、JQuery技术开发，可通过Internet访问，具有跨平台的特性，用户可通过各种移动终端（笔记本、平板电脑、手机等）访问。界面如图5。

图5 跨平台跨网络数据访问
4 结语
该系统的实施实现了对油田生产系统电量能耗数据及应用的相关内容的能耗动态监测，并设置了专门的节能信息管理网页。通过本系统的研制开发有以下的结论和认识：
通过能耗监测软件的投入使用使得油田系统用电的实际情况和变化趋势变得一目了然，大大节省了工作人员的人力负担，可以及时高效地反映电力等各方面负荷变化情况。
综上所述，本系统是一套灵活、高效的集采集、传输、加工、存储和使用等一体化的电力能耗管理平台。系统对耗电及重点能耗设备运行情况进行动态跟踪，使节能管理人员能够方便实时的监测耗能的变化情况，对于数据反映出的问题及时做出判断，提出科学合理的节能解决方案，实现实效节能。
「参考文献】
［1］ 龙惟定.建筑节能与建筑能效管理.：中国建筑工业出版社，2005
［2］ 上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版