能源计量管理系统配置方案

能源计量管理系统配置方案在过程综合集成中，有大量的过程信息和中间信息需要存取。一般情况下，重要的过程信息和中间计算信息需要定时保存，同时，画面上需要显示的信息要求能快速读取。另外，当要显示某些信号点的一段时间的历史趋势时要求能快速读取大批数据。另外，由于工业使用环境相对比较恶劣，对数据保存的完整性和安全性有较高的要求，对遭到破坏的数据要能及时、快速地恢复。PIMS数据采集系统由数据采集数据库、数据采集数据库管理器、数据采集数据库运行系统和应用程序等几部分组成。数据采集数据库（以下简称数据库）是指相关数据的集合（包括组态数据、实时数据、历史数据等），以一定的组织形式存储在介质上；数据采集数据库管理器是管理数据采集数据库的软件（以下用英文名称DbManager作为其标识），通过DbManager可以生成数据采集数据库的基础组态数据；数据采集数据库运行系统完成对数据库的各种操作，包括：实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。应用程序包括两大部分：PIMS应用程序和第三方应用程序。PIMS应用程序是指PIMS系统内部以PIMS实时数据库系统为核心的客户方程序，包括：HMI（人机界面）运行系统VIEW、I/O驱动程序、控制策略生成器以及其他网络结点的PIMS数据库系统等；第三方应用程序是指PIMS系统之外由第三方厂商开发的以PIMS实时数据库系统为处理核心的客户方程序，如：DDE应用程序、OPC应用程序、通过PIMS实时数据库系统提供的DbCom控件访问PIMS数据库的应用程序等等。PIMS数据采集数据库系统同时也是一个分布式数据库系统。由于许多情况要求将数据库存储在地理上分布在不同位置的不同计算机上，通过计算机网络实现物理上分布，逻辑上集中的数据库，即具有分布式的透明性。用PIMS创建的数据库，数据在物理上分布在不同的地理位置或同一位置的不同的计算机上，但在用户操作时感觉不到数据的分布。用户看到的似乎不是一个分散的数据库，而是一个数据模式为全局数据模式的集中式数据库。在构建PIMS分布式数据库时，PIMS系统支持的网络通信方式有：TCP/IP网络、串行通信（RS232/422/485）、电话拨号网络等。本技术方案针对能源计量系统的数据采集系统中将主要使用RS485通讯和PIMS来实现。1.1网络拓扑结构方案涉及的系统体系结构包括三大组成部分：数据采集系统、实时数据库系统、能源计量管理信息系统。整个厂区的网络结构示意图如下：1.1.1网络结构说明整个网络分为三层结构，分别为现场采集、中心机房数据处理、各个车间计算机浏览。其中光纤网络利用原有的局域网。机房工程师站：其中现场采集部分除了电能表以外，全部采用采集站和远程采集子站的方式实现，通过机房的工程师站统一对远程站实现组态、数据获取、系统诊断和维护、时间同步等功能。数据采集站：全厂291台能源计量表具、70台变压器表具主要分布在五个区域，并且提供了RS485接口和相关通讯协议，因此，通过数据采集站实现对现场数据的采集。全部表具通过RS485总线，就近联入数据采集站，然后转化为以太网就近接入内部网络。PIMS服务器：安装有PIMS软件包，通过C/S模式从工程师站和前置采集站中实时获取现场全部仪表的数据。通过B/S模式实现WEB的发布，网络中的计算机只要使用IE浏览器就可以对生产现场和能源计量信息进行浏览。通过ODBC驱动实现和ERP数据库的数据交换。二期能源计量点的采集：本方案具有足够的扩充性。二期能源计量点通过增加I/O卡件的方式即可就近接入采集站和远程采集子站，不需要再增加其他软件成本，只需在工程师站中进行相应的组态就可以实现。北厂数据的接入：北厂应用同系列产品，通过内部网络直接接入PIMS服务器，等同于一个南厂子站，通过内部通讯协议将数据接入服务器数据库。烟台、沈阳数据接入：烟台、沈阳厂区应用我公司同系列产品，建立独立IP宽带网络，架设VPN服务器，组建虚拟专用网，通过内部通讯协议将数据接入服务器数据库。1.2数据采集系统配置现场情况及采集终端分配情况如下表：区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器公用动力设备数量31901720158点数931804840361CPU、机柜1124油漆车间、废水站设备数量2117162074点数63344040177CPU、机柜112总装车间设备数量1921949点数385418110CPU、机柜22车身车间、化学品仓库设备数量26242171点数526842162CPU、机柜22信息楼设备数量55点数1414CPU、机柜11注：厂区设备，就近接入区域系统1.2.1公用动力区域需求调查区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器公用动力设备数量31901720158点数931804840361通讯协议Modbus485DL-T645485Modbus485系统配置由于仪表全部有485通讯接口输出，因此综合考虑安装位置、管线铺设等因素，该工段的数据采集系统设计方案如下：高压继保配置1个数据采集终端，低压电表配置一个数据采集终端，公用动力和变压器配置两个数据采集终端，通过485总线连接现场各个表具，每个终端配置2小时UPS电源。系统服务器通过公司内部网络获取现场的实时数据，在计算机中通过流程图等进行监测，并实时地通过网络将全部数据传递给中央控制室的能源计量系统。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注高压继保OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU1DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块110/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块6RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块1外接1个24V指示灯24V通讯故障指示灯1OS-PW10电源模块186～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架1PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1放置在控制柜内低压电表OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU1DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块110/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块14RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块1外接1个24V指示灯24V通讯故障指示灯1OS-PW10电源模块286～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架1PWS×1CPU×1I/O×8OS-IOR088槽扩展机架1PWS×1I/O×8OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1放置在控制柜内公用动力、变压器（设备平均划分为两个机柜）OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU2DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块210/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块10RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块2外接1个24V指示灯OS-DUM10空白模块424V通讯故障指示灯2OS-PW10电源模块286～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架2PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜2宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS2放置在控制柜内1.2.2油漆车间、废水站区域需求调查区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器油漆车间、废水站设备数量2117162074点数63344040177通讯协议Modbus485DL-T645485Modbus485系统配置由于仪表全部有485通讯接口输出，因此综合考虑安装位置、管线铺设等因素，该工段的数据采集系统设计方案如下：高压继保配置1个数据采集终端，低压电表、公用动力和变压器配置两个数据采集终端，通过485总线连接现场各个表具，每个终端配置2小时UPS电源。系统服务器通过公司内部网络获取现场的实时数据，在计算机中通过流程图等进行监测，并实时地通过网络将全部数据传递给中央控制室的能源计量系统。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注高压继保OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU1DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块110/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块4RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块1外接1个24V指示灯OS-DUM10空白模块324V通讯故障指示灯1OS-PW10电源模块186～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架1PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1放置在控制柜内低压电表、公用动力、变压器OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU1DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块110/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块11RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块1外接1个24V指示灯OS-DUM10空白模块424V通讯故障指示灯1OS-PW10电源模块286～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架1PWS×1CPU×1I/O×8OS-IOR088槽扩展机架1PWS×1I/O×8OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1放置在控制柜内1.2.3总装车间区域需求调查区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器公用动力设备数量1921949点数385418110通讯协议DL-T645485Modbus485系统配置由于仪表全部有485通讯接口输出，因此综合考虑安装位置、管线铺设等因素，该工段的数据采集系统设计方案如下：低压电表、公用动力和变压器配置两个数据采集终端，通过485总线连接现场各个表具，每个终端配置2小时UPS电源。系统服务器通过公司内部网络获取现场的实时数据，在计算机中通过流程图等进行监测，并实时地通过网络将全部数据传递给中央控制室的能源计量系统。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注低压电表、公用动力、变压器（设备平均划分为两个机柜）OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU2DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块210/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块12RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块2外接1个24V指示灯24V通讯故障指示灯2OS-PW10电源模块286～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架2PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜2宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS2放置在控制柜内1.2.4车身车间、化学品仓库区域需求调查区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器公用动力设备数量26242171点数526842162通讯协议DL-T645485Modbus485系统配置由于仪表全部有485通讯接口输出，因此综合考虑安装位置、管线铺设等因素，该工段的数据采集系统设计方案如下：低压电表、公用动力和变压器配置两个数据采集终端，通过485总线连接现场各个表具，每个终端配置2小时UPS电源。系统服务器通过公司内部网络获取现场的实时数据，在计算机中通过流程图等进行监测，并实时地通过网络将全部数据传递给中央控制室的能源计量系统。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注低压电表、公用动力、变压器（设备平均划分为两个机柜）OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU2DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块210/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块12RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块2外接1个24V指示灯24V通讯故障指示灯2OS-PW10电源模块286～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架2PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜2宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS2放置在控制柜内1.2.5信息楼区域需求调查区域项目介质类别合计高压继保低压电表公用动力变压器公用动力设备数量55点数1414通讯协议Modbus485系统配置信息楼位置特殊，考虑其所处位置及设备情况，单独设置一个数据采集终端。由于仪表全部有485通讯接口输出，因此综合考虑安装位置、管线铺设等因素，该工段的数据采集系统设计方案如下：公用动力配置一个数据采集终端，通过485总线连接现场各个表具，每个终端配置2小时UPS电源。系统服务器通过公司内部网络获取现场的实时数据，在计算机中通过流程图等进行监测，并实时地通过网络将全部数据传递给中央控制室的能源计量系统。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注公用动力OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU1DI/DO128/128OS-ELNK10以太网通讯模块110/100Mbps自适应OS-HLL10通讯驱动模块2RS232/RS485/RS422COM×2OS-YDC1016路开关量输出模块1外接1个24V指示灯OS-DUM10空白模块424V通讯故障指示灯1OS-PW10电源模块186～265V输入DC5V9A输出OS-R088槽主机机架1PWS×1CPU×1I/O×8OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1放置在控制柜内1.3系统数据库及网络发布需求调查联合站中控室，放置系统实时数据库服务器及能源管理服务器，电气巡检室内放置变压器监控工作站。系统配置此部分为整个系统的数据核心，通过公司内部网络连接各数据采集站点，数据采集后，存储在实时数据库服务器，进行监控组态和显示，并保存历史数据。相关能源计量数据写入能源管理服务器，进行统一分析统计，并进行网络发布。需要的软硬件配置：位置型号模块名称数量备注联合站中控室PE1900服务器计算机2PE1900：CPU志强3.06G/内存1G/硬盘SCSI143G/64M显卡/普通光驱/19”液晶网卡（PS023）网卡4SWITCH（PS425-1）交换机2OS202控制柜1宽×深×高800×600×2100mmC1KS/2H山特UPS1IBMT60便携机2英特尔酷睿2双核处理器T5600内存：512MB硬盘：120GBSATA显示器：14.1"XGA液晶，独立显存为64MB,中文正版WindowsXP专业版PS413网线900米PS418485电缆10000米PS131PIMS实时数据库软件包1PS155数据终端驱动程序1PS133能源管理软件平台1能源管理功能模块1GPS软件（系统时间同步）1SQLSERVER2005企业版1Windows2000授权版1Windows2003Server1电气巡检室PS001-1+19“液晶监控站计算机1PIV2.8G/512M/80G，DVD光驱PS023网卡1浏览客户端PS001-1+19“液晶客户端计算机6PIV2.8G/512M/80G，DVD光驱PS023网卡61.4北厂监视报警系统需求调查本工程负责某公司北厂厂区内各站房介质信号集中监视和报警。上海通用全厂分布着许多动力设备站房，每个站房都有自己的监控系统。但是站房分布很分散，不利于集中监视管理。为了及时发现、处理各分站的报警信息，需要将每个站房的重要参数（温度、压力、湿度、流量等）进行集中监视。显示数据可以对各站房介质输送情况进行实时监视同时保存历史记录，便于问题分析。协助业主建立相应的报警处理规程，快速响应和处理解决问题。预留其他（如南厂）系统接入的接口，使得系统成为一个综合监视、报警系统。监视系统对北厂厂区各站房的主要介质信号进行监视，具体如下：序号区域供水温度回水温度供/回压力液位备注1美亚金桥111凝结水1同时包括120度水流量，蒸汽量，共6个点2市政上水1共1点3循环水泵房共8个点新车身11老车身111/1冲压114冷冻站共11个点工艺冷冻水111/1空调冷热水111/1冷冻水流量冷却水(工/空调1/15油罐站共8个点137工位1146工位1606工位1总装防冻液1总装汽油1总成发动机油1总成变速箱油1总成L850发动机油16空压站共12个点总管出口压力4总管出口露点4总管出口流量3增压站出口压力193万5变压站共2个点1，2段进线210通汇流量（1）TOC1PH1共3个点4废水站流量1共1个点1系统配置北厂监视报警系统总点数不多，但是都比较关键，考虑其所处位置及设备情况，配置一个监控中心，统一对北厂相关报警点进行监控管理。系统设计方案如下：监控中心配置一个工程师站和一个操作站，采用GCS-1系统。将现场的信号点进行接入，进行统一监控并向南厂能源管理系统提供数据接口。需要的软硬件配置：类别序号型号名称参数说明数量控制系统1OS-SC-501EEthernetCPUDI/DO512/512COM×2E×112OS-ELNK10以太网通讯模块10/100Mbps自适应13HLL10通讯驱动模块RS232/RS485/RS422COM×284OS-PW10系统电源86～265V输入DC5V9A输出25OS-R088槽主机机架PWS×1CPU×1I/O×816OS-IOR088槽扩展机架PWS×1I/O×817OS-AD0338路电流输入模块4～20mA配电/不配电88OS-CBLEX02I/O扩展电缆0.6米19OS-CBLSC09SC501CPU调试电缆5米110OS-413以太网通讯电缆20米2人机设备1OS-02操作站（含操作台）DELLPV2.8G512MDDR22OS-023(PCIE)网卡PCIE接口13OS-425-1以太网交换机10/100M自适应,16口1应用软件1Windows2000操作系统12SC-500-WinPPSC501编程软件13SUPView-D通用监控软件组态版14SUPView-R通用监控软件运行版1盘柜1OS-202控制柜宽×深×高800×800×2100mm12OS072-D打印机台1配套设备1HP1320A4激光打印机12MURRMCS85165DC24V10A电源直流电源13C65N-2P-D/10A10A双联空气开关54SAK2.5ENφ2.5接线端子255ASK1ENφ4.0带灯熔断端子64通讯电缆5000现场施工1工程服务1系统的精度及可靠性计算机监视报警系统应具有的最低性能指标：系统可用率>99.95%系统平均无故障时间（MTBF）150000小时事件顺序记录分辩率≤2ms画面调用响应时间≤2s告警产生时间≤2s画面实时数据更新周期模拟量3s画面实时数据更新周期开关量2s监视报警系统主要功能该系统主要功能为各站房主要介质集中监视和报警，同时保存历史记录，便于问题分析。协助业主建立相应的报警处理规程，快速响应和处理解决问题。预留其他（如南厂）系统接入的接口，使得系统成为一个综合监视、报警系统。系统具有完善的报警机制，事故时可自动调图、随机打印、声光或语音报警等，可保存事故信息并随时打印存档。报警确认功能，系统出现报警信息后，调度员需可进行人工确认，以表示已发现该报警，确认后的报警不再闪烁。报警发生时，立即推出报警条文，伴以声、光提示；对事故信号和预告信号其报警的声音应不同，且音量可调。报警发生、消除、确认应用不同颜色表示。报警点可人工退出/恢复，报警信息可分时、分类、分组管理。报警状态及限值可人工设置，报警条文可人工屏蔽，有消抖处理，避免误报、多报。日历、时间和安全运行天数显示。系统配置画面可直观显示系统各模块运行状态和网络通讯状态，并可用图形方式显示自动化系统各设备的配置和连接，并应用不同的颜色表示出设备状态的变化等，如开关线路可根据进线开关合分颜色变化，以便运行人员监测。操作员执行的所有操作都严格受到权限的控制，没有相应操作权限的操作员无法执行相应的操作。打印功能：可定时打印日、月、年报表；可召唤打印实时和历史报表；可随机打印各种报警事项等。1.5南厂能源管理系统配置清单类别序号型号名称参数说明数量控制系统1OS-SPLC-2-LTSoftPLCCPU64M内存112OS-ELNK10以太网通讯模块10/100Mbps自适应113OS-HLL10通讯驱动模块RS232/RS485/RS422COM×2714OS-PW10系统电源86～265V输入DC5V9A输出135OS-R088槽主机机架PWS×1CPU×1I/O×8116OS-IOR088槽扩展机架PWS×1I/O×827OS-XDC1016路开关量输入模块DC24V118OS-DUM10空白填充模块159OS-CBLEX02I/O扩展电缆0.6米210OS-CBLRS09SPLCPU调试电缆5米1111PS418485通讯电缆米500012水镜头+护套个10013OS-413以太网通讯电缆米60014OS-413以太网通讯电缆20米11人机设备1服务器PIMS服务器计算机DELL专用服务器PE1900CPU志强3.06G/内存1G/硬盘SCSI143G/64M显卡/普通光驱/19”液晶22巡检操作站PIMS客户端计算机PS001-1+19“液晶+网卡DELLPV2.8G512MDDR13监视客户端PIMS客户端计算机PS001-1+19"液晶+网卡PIV2.8G/512M/