Автоматизированная система технического учета электроэнергии пивоваренного завода "Балтика"

В современных условиях стоимость электроэнергии является одной из существенных составляющих себестоимости продукции на многих предприятиях России. Одним из перспективных путей решения задачи оптимизации энергопотребления является создание на предприятии информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ).

Внедрение в филиале ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – «Балтика-Хабаровск» автоматизированной информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии – наглядный пример использования современных энергосберегающих технологий на предприятии.

ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – крупнейшая российская пивоваренная компания и один из ведущих европейских производителей пива. Продукция компании представлена более чем в 50 странах мира. «Балтика-Хабаровск» – крупнейший пивоваренный завод на Дальнем Востоке.

Цели и задачи внедрения АИИС ТУЭ

Главной целью внедрения данной системы является повышение контроля и эффективности использования электроэнергии за счет обеспечения диспетчерского персонала полной, достоверной и своевременной информацией о потреблении электроэнергии.

Основная сложность при создании системы АИИС ТУЭ предприятия «Балтика-Хабаровск» состояла в необходимости использования большой номенклатуры электросчетчиков от нескольких производителей и обеспечения хранения истории энергопотребления по всем измеряемым параметрам с заданными временными интервалами. При этом только небольшая часть электросчетчиков поддерживала встроенную функцию ведения архивов.

Принципиальными для предприятия «Балтика-Хабаровск» были такие функции системы, которые обеспечивают:

• сбор большого количества разнообразных параметров энергопотребления со множества счетчиков
• высокую скорость автоматического формирования разнотипных отчетов
• доступ к данным АИИС ТУЭ для множества пользователей
• интеграцию АИИС ТУЭ с другими производственными подсистемами
• легкое масштабирование системы за счет подключения новых приборов
• ведение базы данных энергопотребления в СУБД.

«В ходе сравнения систем различных производителей выбор был сделан в пользу АИИС ТУЭ на базе SCADA/HMI DataRate, полностью отвечающей требованиям предприятия. На объекте система внедрялась нашим партнером - компанией ООО «АНИТ». Тесное взаимодействие компаний позволило оперативно решить производственные вопросы и внедрить систему в кратчайшие сроки».

Преимущества и отличительные особенности системы

• Сохранение исторической информации с приборов, не имеющих профиля мощности
• Использование единого консолидированного центра сбора, обработки и хранения полной, достоверной информации по всем параметрам энергопотребления без ограничений по времени (по умолчанию обеспечен доступ к текущим и архивным данным в 15-секундных, 3-, 5-, 10-, 15-, 30-, 60-минутных и суточных срезах). Возможна настройка системы для сохранения данных и с другими временными интервалами
• Применение гибкой системы отчетов (более 50 видов отчетов). Формирование отчетов с индивидуальной структурой, требуемой пользователю, с кратностью от 3 минут до одного года
• Готовность к многотарифному учету электроэнергии
• Легкое расширение информационной мощности системы путем подключения дополнительных приборов и устройств
• Возможность мониторинга и управления системой через Web-интерфейс
• Встроенная подсистема событий и тревог с возможностью дистанционного оповещения о внештатных ситуациях
• Модульность, масштабируемость, интеграция с АСУ, MES, ERP и другими информационными системами.

Архитектура системы
На основании анализа требований, предъявляемых к АИИС ТУЭ, было принято решение об использовании в архитектуре системы трехуровневой иерархической схемы с сервером консолидации технологических данных WideTrack™ (рисунок 1). WideTrack осуществляет сбор большого объема информации, поступающей от приборов учета, и обеспечивает ее хранение в высоконадежной и производительной базе данных.

Рисунок 1 – Обобщенная структура АИИС ТУЭ филиала ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – «Балтика-Хабаровск»

Нижний уровень системы представлен множеством счетчиков электрической энергии Меркурий-230 (различных модификаций) и СЭТ-4ТМ.02, расположенных на территории предприятия таким образом, чтобы контролировать потребление электроэнергии как отдельно взятых участков, так и всего завода в целом. Контроль показателей качества поставляемой электроэнергии осуществляют приборы Ресурс-ПКЭ.

На среднем уровне сервер консолидации технологических данных WideTrack производит сбор, обработку и сохранение информации о потребленной электроэнергии с точек учета в БД предприятия (СУБД MS SQL Server, возможно использование других БД). WideTrack способен обрабатывать до 100 000 тегов в секунду. WideTrack производит предварительные расчеты, уменьшая объем информации, передаваемой на верхний уровень системы.

«Прозрачный» доступ сервера WideTrack к приборам учета обеспечивают OPC-серверы электросчетчиков Меркурий и СЭТ, которые преобразуют внутренний протокол передачи данных счетчиков к общепринятому стандарту OPC (OLE for Process Control), поддерживаемому сервером WideTrack. Показатели качества электроэнергии снимаются аналогично с использованием OPC-сервера измерителя показателей качества электроэнергии Ресурс-ПКЭ.

Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств, позволяя выбирать приборы, максимально соответствующие поставленным задачам, а не руководствоваться наличием/отсутствием тех или иных драйверов. АИИС ТУЭ позволяет добавлять любые необходимые приборы и устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола. Например, счетчики продукции, тепло-, газосчетчики и другие.
Поддержка спецификаций OPC DA и OPC HDA позволяет получить доступ не только к текущим, но и к архивным данным приборов учета.

Верхний уровень системы представляет собой АРМ оператора – диспетчерский пункт, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе SCADA/HMI DataRate™.
SCADA/HMI DataRate сочетает простоту освоения и богатые графические возможности, гибкость программирования и высокую скорость работы (программы пользователя выполняются со скоростью машинного кода).

АИИС ТУЭ автоматически и по запросу пользователя (например, при формировании отчетов) забирает консолидированную сервером WideTrack информацию из базы данных и представляет ее на экране монитора в удобном для пользователя виде (мнемосхемы, тренды, отчеты в соответствии со структурой предприятия). Схема подстанции с установленными на ней счетчиками отображается на главной мнемосхеме АИИС ТУЭ (рисунок 2). По выбору пользователя на мнемосхеме отображается информация о накопленном потреблении активной/реактивной энергии (A/R), текущей потребляемой активной/реактивной мощности по трем фазам (P/Q) или текущей потребляемой полной мощности по трем фазам (S).

АИИС ТУЭ позволяет отслеживать параметры энергопотребления как по всей системе в целом, так и выводить детальную информацию по любому из приборов.

Рисунок 2 – Главная мнемосхема АИИС ТУЭ

Чтобы получить детальную информацию по конкретному прибору, достаточно просто щелкнуть мышью по его изображению на мнемосхеме (рисунок 3).

Рисунок 3 – Расширенное окно счетчика

Механизм создания отчетов предусматривает гибкие возможности настройки (рисунок 4), позволяя получать широкий спектр информации, структурированной в любом удобном для пользователя виде. В проекте АИИС ТУЭ для предприятия «Балтика – Хабаровск» отчеты формируются в разрезе таких групп, как, например: варочное производство, БФО, розлив, общее освещение, освещение для участков. Параметры отбираемой в отчет информации гибко конфигурируются, отражая полный спектр данных, получаемых от приборов (активная и реактивная энергии прямого и обратного направления, значения максимумов мощности, углы между напряжением и током и другие параметры учета электроэнергии). В данном проекте поддерживается более 50 различных отчетов, а также реализована возможность быстрого создания новых типов отчетов.

Рисунок 4 – Мнемосхема «Условия формирования отчета»

Встроенная подсистема событий и тревог осуществляет автоматический мониторинг параметров энергопотребления, состояния приборов и каналов связи. В случае возникновения внештатной ситуации звуковая и световая сигнализация помогают предупредить отклонения от нормального хода развития процесса. Все события записываются в журнал истории, а оповещение о срабатывании сигнализации может быть разослано по e-mail или отправлено в виде sms-сообщений.

Для задания необходимых полномочий и ответственности пользователей используется механизм разграничений доступа к отдельным компонентам и функциям системы. SCADA/HMI DataRate обеспечивает функционирование Web-клиентов в двух режимах: без функций управления и с возможностью дистанционного управления. При этом в любом из режимов доступ к данным строго разграничивается, а для передачи информации используются методы шифрования.

Обеспечение доступа к технологическим данным с использованием Web-интерфейса позволяет:

• не зависеть от операционной системы
• осуществлять мониторинг и управление процессом независимо от местонахождения ответственных лиц
• свести к минимуму затраты на обслуживание рабочих мест
• минимизировать количество и стоимость лицензий на программное обеспечение.

АИИС ТУЭ обеспечивает:

• сбор данных с приборов учета
• мониторинг потребления электроэнергии
• мониторинг качества поставляемой электроэнергии
• защиту данных АИИС ТУЭ от несанкционированного доступа
• доступ к информации всем заинтересованным субъектам с соблюдением необходимого уровня информационной безопасности
• хранение данных в специализированной базе данных, защищенной от потери информации
• формирование отчетов
• обеспечение единого времени внутри системы.

Итоги внедрения

• увеличение достоверности данных учета электроэнергии позволяет исключить случаи необоснованного завышения показаний электропотребления
• контроль показателей качества поставляемой электроэнергии минимизирует платежи в случае выявления неудовлетворительного качества поставляемой электроэнергии
• постоянный мониторинг не только активной, но и реактивной энергии позволяет контролировать величину потерь и при необходимости проводить организационно-технические мероприятия, направленные на их снижение
• получение информации об энергопотреблении оборудования во время всего технологического процесса способствует выявлению периодов неэффективного использования электроэнергии
• увеличение КПД техпроцессов за счет оптимизации интервалов включения/выключения задействованного в производстве оборудования и выявления оптимальных режимов его работы. Кроме того, распределение нагрузки между подсистемами в сочетании с возможностью тесной интеграции АИИС ТУЭ с другими системами АСУ ТП дает возможность дополнительной экономии
• накопление статистических данных и удобный механизм их анализа (с возможностью передачи в специализированные программы в одном из общепринятых стандартов) обеспечивает точное планирование энергопотребления на произвольный временной период. Такой анализ позволяет оптимизировать закупки электроэнергии и проводить точный расчет с экономическим обоснованием решений о модернизации того или иного участка.

Таким образом, за счет внедрения системы удалось обеспечить контроль над потреблением электроэнергии и снизить её долю в себестоимости производимого пива и безалкогольной продукции.

В ближайшее время планируется внедрение аналогичных систем на других заводах компании с дальнейшим объединением их в единую распределенную систему АИИС ТУЭ «Пивоваренной компании «Балтика».