CN101364096A - 连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统 - Google Patents

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肖宏
朱连义
董席亮
曹洪岐
王珩
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Abstract

连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，由计算机网络系统组成，系统中电量自动监测子系统由电量监测工作站，通过光电交换机和交换机连接电量采集PLC和分别位于三个变电所的三套电量采集模块和适配器组成；电量智能分析子系统由电量监测工作站、电量监测服务器、电量采集PLC、生产控制PLC和远程客户端通过光电交换机和交换机连接组成。采用本连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，实现了电耗情况的实时跟踪监测，和按设备、流程、流量、操作吨、时间及工班等条件对电耗情况进行分析和汇总。能够发现不同设备、不同流程、不同的作业环境下，电能消耗的差异；找出能源消耗的瓶颈环节，为实施降耗措施提供依据，达到节能降耗的目的。

Description

连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统
技术领域
本发明涉及电量的采集和监测、能耗数据的分析和管理；特别涉及连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统。
背景技术
随着国家经济建设的飞速发展，能源问题越来越引起各界的关注，节能降耗成为企业良性发展的重要指标；降低设备运行所发生的能源消耗，成为企业追求的目标。
现有的电量监测和分析系统，无论是采取何种的采集和变送手段，所采集的数据大多按照时间段进行分析和管理。而连续输送设备的作业运行，涉及不同设备组成的多种流程，以及许多不同的作业环境。单一按照时间段进行采集，依靠人工进行电耗监测和分析的方法，无法提供电量消耗的准确数据，更无法为进行降低能耗的方法和措施提供有价值的依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供安装一套连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，实时自动采集连续输送设备运行电量，并对其进行数据统计、分析和管理的系统。使得连续设备运行、流程选择、时间段和流量等作业中的因素，与能量的消耗产生关联和比较，形成电量消耗趋势；从而发现不同设备、不同流程、不同的作业环境下，电能消耗的差异；发现和找出能源消耗的瓶颈环节，为进行降耗措施提供依据，达到降耗的目的。
本发明所采用的技术方案是：
一种连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，其特征在于：由计算机网络系统组成，在系统的网络结构中，电量监测系统由电量监测工作站(1)通过光电交换机(9)和交换机(10)连接电量采集PLC(5)和分别位于三个变电所的三套电量采集模块和适配器(6、7、8)组成；其中，分别位于三个变电所的电量采集模块和适配器(6、7、8)通过电量采集装置，实时自动采集各电度表的读数；并通过由光纤或双绞线组成的工业以太网，经光电交换机(9)将各电表的读数传输至电量采集PLC(5)。这些电表的读数经过电量采集PLC(5)中程序的换算和预处理；再经光电交换机(9)传输到电量监测工作站(1)；电量监测工作站(1)接收到处理后的电度表数据后，通过监控程序对电量消耗数据进行实时的监测。
通过工业以太网网络，实现电量采集PLC(5)、电量监测工作站(1)、电量监测服务器(2)、生产PLC(4)以及远程客户端(3)的相互通讯；实现电耗数据与生产数据及作业环境信息的相互关联；通过客户端上的访问程序，对连续输送设备作业中电耗情况与作业环境信息的相互关系，进行综合的查询、分析和汇总。
由电度表(11)、光电耦合器(12)、5V电压源(13)、24V电压源(14)和采集模块(15)组成电量采集装置；通过采集电度表的脉冲信号，作为电度值的增量，实现对电度值的实时监测。
一套连续输送设备的电量自动监测系统：
一、通过PLC网络采集电度表的运行脉冲信号来进行电量采集
1、各变电所MCC柜中，配备与各个连续输送设备一一对应的电度表，来计量各设备的电耗数据。电度表运行时，向外进行脉冲信号的输出；即电度表转盘每旋转一周，计量一度，就向外发送若干脉冲信号。电度表的运行脉冲信号通过光电耦合器，送入PLC的输入模块，即电量采集模块。
2、分布于各变电所内的PLC输入模块(电量采集模块)，配有网络适配器。通过网络适配器，PLC输入模块和PLC主机(电量采集PLC)经过光线或信号电缆连接起来；并通过组态形成工业以太网，形成远程电量采集网络。PLC输入模块接受到来自电度表的脉冲信号后，沿着组成的网络将脉冲信号传送至PLC主机。
3、PLC主机接受到各电度表的运行脉冲信号后，通过内部编写的程序；将脉冲信号进行累计，并按照脉冲信号数与电度值的关系，以及电度表的变比值，将脉冲信号换算成电度值，生成每个电度表的电度值。这样的采集方式，针对于每台设备的运行状态，不以时间段为采集周期，而是实时跟踪每台设备的电耗值；为电耗数据与其他作业条件的综合分析提供了条件。
二、通过PLC与上位机的通讯，形成基于人机交互界面的监测系统
1、PLC主机与上位机(电量监测工作站)之间，通过工业以太网连接起来。在上位机中的监控软件，通过OPC通讯协议，访问PLC主机中的数据，读取由PLC主机生成的各电度表的电度值和PLC主机对远程电量采集网络各节点的状态监听值。
2、上位机读取到PLC主机的各项数据后，监控软件将各电度表的电度值进行分组和汇总，并显示在人机交互界面上；同时，监控软件也将监听到的远程采集网络各节点状态显示在人机交互界面上。
一套连续输送设备的电耗数据智能分析系统，其特征在于：
一、实现电耗监测系统、生产控制系统和管理系统的互联
电耗数据分析系统，通过工业以太网网络，实现电量采集PLC、生产PLC、电量监测工作站以及电量监测服务器的相互通讯；并通过公司内部局域网，实现电量监测服务器与远程客户端的相互通讯。
二、实现电耗数据、生产数据和作业环境信息的相互关联
电耗数据分析系统中，电量采集PLC将产生的电耗信息数据传输至电量监测工作站的同时，其接受来自生产PLC中相关的生产信息数据，分别生成设备运行、流程选择及作业流量等信息，并传输至电量监测工作站。电量监测工作站接受到上述信息后，结合自身生成的时间段、工班等信息，形成电耗数据、生产数据及作业环境信息的关联表；并按设定的时间间隔将关联表传输到电量监测服务器。电量监测服务器接受到关联表后，将上述关联表的数据信息存入电耗分析数据库中。这样就使连续输送设备的电量消耗信息与生产中设备、流程、流量、操作吨、时间及工班等信息相互关联起来。
三、通过客户端程序，实现电耗情况的综合分析和汇总
系统的客户端通过公司内部局域网连接到电量监测服务器；客户端上的访问软件访问电量监测服务器上电耗分析数据库中的关联表信息，通过对关联表信息的分类和组合，实现对电耗数据、生产数据及作业环境关联信息的综合查询、分析和汇总；并在客户端程序的界面上，显示查询、分析的结果和各种汇总报表。
本发明的有益效果：
采用本连续输送设备电量消耗监测和分析系统，实现了电耗情况的实时跟踪监测，实现了按设备、流程、流量、操作吨、时间及工班等条件对电耗情况进行分析和汇总。从而能够发现不同设备、不同流程、不同的作业环境下，电能消耗的差异；发现和找出能源消耗的瓶颈环节，为实施降耗措施提供依据，达到节能降耗的目的。
附图说明
图1为该系统的网络结构图
图2为监测系统的电量采集装置结构图
图3为监测系统的电量采集装置原理图
图4为电量监测工作站的监测画面的组图
图5为客户端程序的电耗分析画面的组图
具体实施方式
本连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统由电量监测子系统和电量数据分析子系统互联组成。
如图1所示，在系统的网络结构中，电量监测系统由电量监测工作站(1)、电量采集PLC(5)、光电交换机(9)、交换机(10)及分别位于三个变电所的三套电量采集模块和适配器(6、7、8)组成。
其中，分别位于三个变电所的电量采集模块和适配器(6、7、8)通过电量采集装置，实时自动采集各电度表的读数；并通过由光线或双绞线组成的工业以太网，经光电交换机(9)将各电表的读数传输至电量采集PLC(5)。这些电表的读数经过电量采集PLC(5)中程序的换算和预处理；再经光电交换机(9)传输到电量监测工作站(1)。电量监测工作站(1)接收到处理后的电度表数据后，通过监控程序对电量消耗数据进行实时的监测，监测的画面如图4所示；
如图2所示，位于变电所各MCC柜中的电度表(11)、光电耦合器(12)、5V电压源(13)、24V电压源(14)和采集模块(15)组成电量采集装置。装置通过采集电度表(11)提供的反映其读数的无源脉冲信号，获得电度数据。
其工作原理如图3所示，5V电压源(13)为电度表(11)无源脉冲信号端子供电，24V电压源(14)为采集模块和光电耦合器输出端供电。电度表(11)读数发生改变，无源信号端子产生脉冲信号，进入光电耦合器(12)输入端，光电耦合器(12)相应输出端产生24V信号，进入采集模块输入端，完成电度数据的采集。
如图1所示，电量监测服务器(2)与远程客户端(3)通过公司内部局域管理网络互联，加上通过以太网连接的电量监测工作站(1)、生产控制PLC(4)和电量采集PLC(5)组成电量数据分析系统。其中，生产控制PLC(4)中的生产数据和作业环境信息通过电量采集PLC(5)传输至电量监测工作站(1)，电量监测工作站(1)汇总电耗数据、生产数据和作业环境信息后，生成关联表数据，并传输至电量监测服务器(2)的数据库中。
在公司内部，通过登陆远程客户端，就可以接入电量监测服务器(2)，访问到电耗分析数据库；对电耗数据与各设备和生产因素关联的趋势进行查询和分析，如图5所示。

Claims (3)

1.一种连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，其特征在于：由计算机网络系统组成，在系统的网络结构中，电量监测系统由电量监测工作站(1)通过光电交换机(9)和交换机(10)连接电量采集PLC(5)和分别位于三个变电所的三套电量采集模块和适配器(6、7、8)组成；其中，分别位于三个变电所的电量采集模块和适配器(6、7、8)通过电量采集装置，实时自动采集各电度表的读数；并通过由光纤或双绞线组成的工业以太网，经光电交换机(9)将各电表的读数传输至电量采集PLC(5)；这些电表的读数经过电量采集PLC(5)中程序的换算和预处理；再经光电交换机(9)传输到电量监测工作站(1)；电量监测工作站(1)接收到处理后的电度表数据后，通过监控程序对电量消耗数据进行实时的监测。
2.根据权利要求1所述的连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，其特征在于：通过工业以太网网络，实现电量采集PLC(5)、电量监测工作站(1)、电量监测服务器(2)、生产PLC(4)以及远程客户端(3)的相互通讯；实现电耗数据与生产数据及作业环境信息的相互关联；通过客户端上的访问程序，对连续输送设备作业中电耗情况与作业环境信息的相互关系，进行综合的查询、分析和汇总。
3.根据权利要求1所述的连续输送设备电量消耗自动监测和智能分析系统，其特征在于：由电度表(11)、光电耦合器(12)、5V电压源(13)、24V电压源(14)和采集模块(15)组成电量采集装置；通过采集电度表的脉冲信号，作为电度值的增量，实现对电度值的实时监测。
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