銅陵金威銅業能源管理系統

胡 浩

（銅陵有色股份銅冠信息科技有限責任公司 安徽 銅陵 244000）

1 引言

金威銅業作為銅陵有色內部金屬加工的龍頭企業，是第一批參與有色能源管理建設的單位之一，公司主要消耗能源種類有電、水、天然氣等。金威銅業共有16個區域采集點，包含了120臺智能電表，5臺天然氣表，9臺水表和一套控制系統，由于全廠采集點比較分散距離遠，現場偏遠的區域搭建光纜，已有網絡區域采用可管理交換機劃分單獨的VLAN，確保信號傳輸的穩定性,各單位的能源計量表計數據通過SCADA系統采集、傳輸并存儲在中心數據庫中,實時能源數據先寫入實時數據庫中，能源管理軟件從實時數據庫讀取后應用處理，再寫入關系數據庫中。通過組態軟件從實時數據庫中讀取實時數據，展現實時能源監控畫面。

2 下位數據采集

金威銅業廠區網絡設計建設為管理到桌面的網絡平臺。為保障信息安全，在金威銅業網絡中再劃分一個VLAN，專門傳輸廠區電、水、氣等計量數據。通過數據通訊網關再接入金威銅業中心網絡，并與集團能源中心互聯。

2.1 智能電表

金威電力系統主要包含總降電表、1PS至5PS的高壓配室電表和低壓配室電表，合計120臺，其中高壓配室電表采用DL/T_645-1997多功能電能表通信協議，低壓配室電表采用DL/T_645-2007多功能電能表通信協議,接口采用RS485標準串行電氣接口，協議為主從結構半雙工通訊方式，協議設置為數據位8位、停止位1位、偶效驗，DL/T_645-1997協議的波特率為1200bps，DL/T_645-2007協議的波特率為2400bps，每個電表都有各自的地址編碼，有采集器發出信息幀來請求獲取數據，每個幀有起始位、數據位、偶效驗位、停止位；DL/T_645-1997協議與DL/T_645-2007協議除了波特率不同，獲取數據的數據標識也不通，這里我們讀取每個電表12組數據，見表1。

表1 電表數據表

采集器ECP模塊通過調用DL645功能塊，循環發送報文讀取每個電表的每組數據，再通過編程軟件中Modbus address Map啟動Modbus地址映射，將讀取的變量分配給Modbus地址，上位iFIX通過Modbus TCP/IP協議讀取映射后的Modbus地址，電表電流互感器和電壓互感器變比在上位iFIX中轉換的，這樣修不但改方便、直觀而且減少采集器的使用內存。

2.2 水表

廠區內水表種類較多，根據水表說明書的參數定義，發送不同的報文來讀取水表的瞬時流量和累計流量，波特率、數據位、停止位、奇偶效驗都一樣的水表可以串在一條RS485通訊線上，設置好不同的地址即可讀取數據，下面我們以廠中使用較多的肯特表為例，肯特水表通信接口RS485波特率范圍1200～19200bps（該項目中設為9600）、8數據位、1位停止位、無效驗位；水表的參數定義為：地址40000對應瞬時流量，地址40003對應正向總流量整數位，地址40005對應正向總流量小數位，數據長度為都為2。

主站請求幀：01 03 00 02 00 02 65 CB

地址 功能碼 寄存器地址 寄存器個數 校驗碼

從站響應幀：01 03 04 BE 80 00 00 DF F3

地址 功能碼 字節數 數據 效驗碼

2.3 氣表

金威廠區氣表種類也多這里主要介紹兩種典型的氣表，第一種是燃氣總表，第二種是生產上用的很廣的天信燃氣流量計；燃氣總表港華燃氣已經采集過了，流量計通過EK260型氣體體積修正儀接入協議轉換模塊DT200將數據送入PLC控制系統的Modbus RS485模塊，再將數據通過無線發送的港華后端平臺；考慮到不影響港華原有系統，我們采用在協議轉換模塊DT200的RS485出口處增加一套RS485共享器，實現多主對多從的傳輸（沒有共享器的情況下Modbus RTU只支持一主對多從的方式傳輸）；根據港華提供的協議轉換模塊DT200資料參數：Modbus RTU、8位數據位、1位停止位、無效驗、9600bps、數據格式為32位浮點數，標況體積地址40401，標況瞬時流量地址：40403，工況體積地址：40404，工況瞬時流量地址：40405，通過采集器發送對應的報文成功的讀取了數據。天信流量計串口配置為：Modbus RTU、波特率9600 bps、8位數據位、1位停止位、無騎偶效驗，參數定義為：40001總量 Double，40005 標況流量 Float，40007 工況流量 Float，具體收發報文如下：

主站請求幀：02 03 00 00 00 04 44 3A

從站響應幀：02 03 08 40 B7 AA 00 00 00 00 00 41 A2

地址碼 功能碼 字節數 數據（Double）：6056校驗碼

3 上位數據傳輸

采集器讀取的數據通過Modbus TCP/IP協議傳給iFIX。在iFIX工作臺中集成過程可視化（HMI）、監視控制（SCADA）、實時歷史趨勢、報表、報警、安全、計算等功能，集成的畫面通過iFIX WebSpace軟件WEB發布，實時數據通過Proficy Historian企業級實時歷史庫以極高速完成采集、歸檔等，金威EMS服務器的iHistorian通過Server to Server采集器可方便、快捷地把本地iHistorian服務器中的數據發送到集團公司的iHistorian 服務器中，平衡數據的分布，從而實現EMS能源管理中心的能源的管理、平衡、分析、監控等全局管理功能。

[1]楊更更.Modbus軟件開發實戰指南.清華大學出版社，2017-01

[2]翟天嵩.iFIX基礎教程，清華大學出版社，2013-09.

[3]蘭少華.TCP/IP網絡與協議，清華大學出版社，2006-01.