爱华网1.系统设计目标 提供优质的卷烟工艺环境；提高能源利用效率，降低能源消耗； 建立企业能源数据基础支撑平台。 2 系统设计原则 能源管控系统具有先进性、安全可靠性、兼容扩展性、可操作维护性、经济实用性。系统的技术和方案代表行业的先进水平，使生产与管理更敏捷、信息更透明、整体效率更高；系统结构层次分明，相互融合，各层信息可无障碍通信；各种主控PLC、电器元件、检测元件、执行元件等尽量统一，系统功能完善、简洁明快、操作方便，充分满足生产和管理需求。系统运行安全可靠、控制稳定是对电控系统最基本也是最重要的要求。系统具有很好的扩展性，集中控制操作、单机设备操作相结合。系统设计、现场施工规范，标牌、标识、编号清晰。 3 系统主要完成任务 动力自控与能源计量系统是为全厂的动力设备提供底层配套自动化控制系统统、上位计算机集中监控和管理系统、全厂能源计量和统计等功能的完整系统集成。 4 系统体系结构与配置 A.系统构成与网络结构 能源集中监控中心系统采用三层结构，即设备控制层、集中监控层 、信息管理层。 信息管理层。信息管理层作为运行人员监控动力系统运行的接口，配置数台操作微机，所有的数据收集、分析、存储，报表制作、运行班管理等也都是在这一层完成。 B.集中监控层 集中监控层采用PROFINET千兆工业以太网，提供各系统之间的高速信息通讯，而无需汇总到上层工作站去处理大量信息，并实现对现场设备的控制和数据采集。 设备控制层。设备控制层以PROFIBUS-DP为主要选择，连接系统前端控制器和检测仪表、执行机构等，数据通讯速率最高达12M波特率。从而保证了系统数据采集的准确性和实时性。 网络特点。信息管理层网络与综合布线系统的网络接口，也可采用普通双绞屏蔽电缆系统；开放的网络系统，支持多种通用协议；可通过集中监控层实现分系统之间直接交换数据，可通过信息管理层集中交换数据。 整体网络结构说明。系统集中监控层网络拓扑采用环网结构，服务器通过双网卡接入交换机，各监控计算机通过接入以太网交换机与服务器通信。集中监控层和管理层融合在一起，两台主机按服务器标准配置硬件，同时作为上位监控机和服务器使用，互为冗余，系统控制层网络拓扑采用环形工业以太网。 C. 设备控制层 设备控制层网络拓扑结构综述。设备控制层是整个能源集中监控中心的基础，该层设备仪器尽量采用工业以太网通信，不能采用工业以太网通信的，采用现场总线通信。现场设备控制层，主控PLC通过网络通信模块、操作站通过网卡进入集中监控层网络的交换机，底层设备通信有两种模式，一种以工业以太网通信，采用星形结构，一种以现场总线通信，采用线型。对于不支持此种通信的设备，通过转换协议，以现场总线方式通信。 现场总线以Profibus-DP为主要选择，连接系统前端主设备控制器和触摸屏、变频器、软启动器等设备，数据通讯速率高达12M波特率，从而保证了系统数据采集的准确性和实时性。 设备控制层组成。设备控制层硬件主要是包括各子系统的主控PLC、操作员站、单机设备及其用于单机的控制PLC、用于控制的从站PLC、用于底层网络通信的交换机、各种检测仪表、执行元器件、本地操作箱、远程I/O等。 设备控制层功能设置：安全保护功能--各台机组具备运行自我保护和异常自动停止功能；根据设备的布置情况，在主控柜和I/O箱上分布设置急停按钮开关。人机交互功能--在主控柜上设置具有中文人机交互能力的触摸屏，其显示页面是集中监控层相对于该设备页面的拷贝，该画面详细显示设备的运行情况和各个传感器、执行器的安装位置。控制功能--现场设备有本地控制和远程两个控制层次，手动/自动/禁止三种控制方式；因此，设有本地/远程控制开关，相应的在主控柜上设置手动/自动/禁止开关。 D.设备控制层设计原则 群控，控制多样性，控制和检测精度，节能。 集中监控层综述。集中监控层主要完成设备的集中监视和控制，该层是现场物理设备的逻辑模型和上下层的通信枢纽，它通过图形、数字、曲线以及表格等反映制丝线设备的运行情况。 集中监控层网络采用千兆光纤将各子系统的主控PLC和现场操作站通过工业以太网网络交换机联接成冗余环网，通过环网主交换机，两台互为冗余的I/O服务器与各子系统通信。 集中监控层采用PROFINET网络结构。符合TCP/IP和IT标准。 集中监控层的组成。集中控制层硬件主要由工业以太网网络交换机、I/O服务器、各子系统监控计算机、工程师站、图形处理站、标准以太网交换机等组成。 软件包括有：各站计算机和服务器操作系统、数采软件、监控组态软件、网络组态软件、图形处理软件、数据库软件等。 集中监控层的功能。动力中心集控系统监控软件能提供如下基本功能：监视功能，控制功能，在线诊断和帮助功能，数据输出功能，接口功能，多媒体功能，冗余功能。 监控软件功能结构。监控中心软件系统采用模块化设计，包括系统安全管理功能、图形监控功能、数据管理功能、报警管理功能、系统运行监控、系统数据采集功能、系统冗余组态、能源数据管理等功能模块。 系统软件各功能模块可以根据操作员站、管理站和工程师站对功能的不同要求任意组合，最终构成一个功能完整强大并且分布处理的统一系统。 E.信息管理层 信息管理层综述。信息管理层是基于车间级的管理层，通过对各种数据的收集、处理和分析，形成各种报表和文件，供车间管理人员使用。其对上与MES实现开放联接，从上接收相关命令和任务，同时将MES所需数据和内容上传。对下与集中监控层实现无缝融合，实现数据的透明共享、各种信息的快速交互。 信息管理层组成及主要设备说明。信息管理层的硬件配置包括：用于各种操作的操作员站（与监控层一体）、用于数据库开发和维护的工作师站、用于储存数据的数据库服务器、实时数据库服务器、用于网络发布的WEB服务器、网络打印机等。包含数采服务器，实时数据库服务器，历史数据服务器，WEB发布服务器，监控中心操作员站 信息管理层功能：数据管理功能--数据管理功能包括对数据进行采集、归档、分析，数据的上传和下达等。并根据需要生成相应的文件、报表、图形，可供打印和网络查询。 设备管理功能--对设备的参数和运行状态等信息进行记录和分析，生成各种报表和信息源，对设备的日常巡视、安全检查、定期检修、抢修等工作进行规范和集成。设备管理主要内容包括：设备故障记录及统计、设备台账管理、设备维修记录、设备润滑管理、设备效率分析等。 过程参数管理功能--规范确定各种工艺参数均存储在系统内，生产过程中可自动根据生产需求进行下达。系统提供良好的界面，可供相关授权人员对工艺参数进行远程修改和调整。 能源统计与分析功能--对动力中心所有的能源数据进行采集和分析，完成动力中心内部生产管理、生产调度、成本核算等功能，并完成能耗的日、月、年统计报表等能源管理的工作。系统采集存储需要的所有能源计量数据（水、电、汽、气）数据，可以根据用户的要求生成能源计量的报表，包括日报、月报、年报等。 系统管理功能--系统管理功能包括用户管理功能、班组管理功能、操作日志管理。 WEB发布功能--构建WEB发布平台，向工厂各个部门发布能源管理信息。
参考文献 【1】Erich Gamma Richard Helm Ralph Johnson John Vlissides 李英军等译 设计模式（可复用面向对象软件的基础）.机械工业出版社，2000 .06
