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李繼庚，男，副研究員，碩士生導師。2003年在華南理工大學獲得工學博士學位。2003年10月至2008年3月，在西門子（中國）有限公司制漿造紙部工作，先后擔任過高級工程師、項目經理、產品群經理和總工程師等職務，負責西門子（中國區）制漿造紙節能減排系列解決方案的研發、本地化及項目實施。 2008年3月至今就職于華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室，從事制漿造紙過程能量系統綜合優化研究，造紙企業信息化和制漿造紙過程模擬與先進過程控制研究與開發。負責所在課題組的運作及多項重大科研項目執行。 聯系電話：020-87111634 13392658698 |
摘要：MEOP是造紙企業信息化與節能技術集成的重要成果，該系統是MES框架下的能源管理系統（EMS，Energy Management System），本文介紹了MEOP（Mill Energy Optimization Platform）設計的硬件和軟件結構，著重分析與描述了該系統的功能，MEOP的應用使企業決策人員、管理人員、工藝人員、調度人員、操作人員使用相同系統，實現能源規劃——能源調度——能源消耗的協調統一。
關鍵詞： MES；EMS；能量系統優化
造紙企業典型的信息系統為PCS(Process Control System)/MES(Manufacture Executive System) /ERP(Enterprise Resource System)三層結構[1]，其中，PCS層是制漿造紙過程生產自動化基礎控制系統，大中型造紙企業將其作為制漿造紙生產線的“標準配置”；而ERP及管理信息系統是企業管理的重要工具和手段，也已在國內大中型造紙企業普遍應用；作為承上啟下的制造執行系統MES層，則很少有國內造紙企業實施該類項目。目前，MES的實施仍處于探索階段，因此，MES已成為當前造紙企業信息化的重點和難點。
造紙行業作為國家發改委“十一五”期間重點監管的九大高耗能行業之一，面臨前所未有的節能壓力，許多造紙企業試圖探索運用信息化手段解決造紙工業當前節能降耗的問題?；贛ES層框架的能源管理系統（EMS，Energy Management System）可以有效集成企業PCS層“孤島”運行的DCS中能量系統數據，分析企業能量系統運行狀態，優化調度能量系統，是運用信息化手段幫助企業節能降耗的有效手段。
根據廣州造紙集團有限公司對生產過程能量系統管理的需求，華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室在造紙企業能源管理系統（EMS）基礎上開發了全廠能量系統優化信息平臺（MEOP, Mill Energy Optimization Platform）,用于實時監控全廠能量系統運行狀態、分析能源利用狀況、診斷能量系統節能潛力、優化能量系統運行工藝，實現企業能量系統全局優化運行,提高企業能源利用效率。
1 設計的原則
制漿造紙工業屬于流程工業，企業生產是流水性晝夜連續作業，由多個工藝單元（如制漿生產線，造紙生產線，堿（酸）回收系統，熱電站及廢水處理站等）按一定的順序組合而成，生產過程的物流和能量流連續，生產工藝和方法復雜，聯動性很強，但要求工藝流程和產品穩定；生產過程涉及各種物理及化學過程，機理復雜、數據信息量大、處理難度較大；生產節奏性強，連續性和均衡性要求高，并且在生產過程控制和設備控制的自動化方面要求很高；設備投資、更新、改造和維修的管理與決策比較復雜，對庫存和污染物也有特殊要求。因此，作為MES的重要組成部分，造紙企業造紙企業全廠能量系統優化信息平臺的設計與開發要遵循以下原則：
1）安全的原則。MEOP需要集成熱電廠、制漿、造紙和污水處理等生產線的DCS中的數據，MEOP運行時必須確保不影響各生產線DCS的運行，以免造成重大生產事故。
2）標準化的原則。MEOP是MES層能源管理的子系統，在造紙企業信息系統中起到承上啟下的作用。必須遵照ISA(International Federation of National Standardizing Associations)的MES相關標準和MESA（Manufacturing Execution System Association International）的MES相關標準設計開發，以實現信息系統的功能擴展及與第三方信息系統的對接[2]。
3）開放的原則。MEOP不僅需要集成PCS層的數據，還需要對外發布信息以及與ERP能管理信息系統進行通訊，因此，需要遵循現場總線、以太網和B2MML等典型相關協議進行設計。
4）實用的原則。MEOP為集成和優化企業能量系統，需要針對熱電廠的操作人員、企業中心調度人員、工藝人員和生產管理人員的不同需求，設計不同的監控、分析和優化界面，MEOP的界面設計必須簡潔和實用，人機交互界面針對性強，提高上述人員的有效合作共同挖掘節能潛力，提高企業能效水平。
2 MEOP硬件結構
MEOP基于MES中能源管理系統基本結構和功能的基礎上，結合“三環節”能量流結構模型與優化技術，實現對制漿造紙企業能量系統信息的采集、分析、監控、優化等功能，MEOP將大大提高企業能量系統信息的透明化和標準化，為企業管理和生產調度決策提供可靠依據，是企業降低生產成本的有效工具。
該系統架構采用C/S和B/S混合模式。核心服務器由實時數據庫服務器、關系數據庫服務器和Web數據庫服務器組成，C/S模式用于支持工藝人員和生產管理人員遠程訪問MEOP，B/S模式用于支持中心調度室調度人員和熱電廠操作人員即時監控和操控系統以及響應報警事件等。MEOP具有與底層控制系統通訊的標準接口，如OPC、DDE、Modbus、 ProfiBus等；還可基于以太網同時與ERP系統通過OLE、ODBC、COM等方式進行數據傳輸。如圖1所示。
造紙企業能量系統優化信息平臺與制漿造紙廠中的DCS、PLC等進行通訊，采集發電廠、制漿車間、抄紙車間、能量流數據。根據ISA和MESA的相關標準，MEOP不直接與現場傳感器或變送器通訊，所有現場數據均來自于控制器以上的系統中。
MEOP擁有多個操作終端，便于生產管理人員與該系統交互，如進行在線查詢、在線分析、下達調度指令和打印報告等。另外，MEOP也可將關鍵數據通過以太網傳送到ERP中，并接收來自ERP的指令數據，便于企業決策者對企業能源的調控與管理。
3 MOEP軟件結構[3]
MEOP針對制漿造紙企業特點進行設計開發，為企業實現能流調度及全局優化提供決策支持，MEOP可以系統、科學、準確、實時地調度生產能量配給，減少人為調度的主觀性和局限性，使企業能量調度達到全局優化，減少能源浪費和減少污染物的排放。MEOP將大大提高企業能流信息的透明度和信息的標準化，為企業管理和生產調度決策提供可靠依據，是企業降低生產成本的有力工具。造紙企業能量系統優化信息平臺軟件結構如圖2所示。
該系統主體部分采用美國通用電氣（GE）公司MES智能平臺軟件搭建，數據庫分別由實時數據庫、關系數據庫、Web數據庫和功能模型庫組成[4]。關系數據庫通過實時數據庫與過程控制層相連，MEOP通過B2MML與管理層ERP進行通訊連接，客戶端可完成數據分析及比較、數據顯示及報告、能流信息優化和能流調度計劃及決策支持等功能，這些功能由功能模型庫中的模型計算后實現。
4 MEOP功能
MEOP是華南理工大學在制漿造紙企業信息系統集成與優化技術方面的重要研究成果，適合典型造紙企業能量系統優化調度管理，可實現造紙企業能量流、物料流、信息流的集成和優化。造紙企業能量系統優化信息平臺(MEOP)將系統、科學、準確、實時地調度生產能量配給，優化熱電廠運行，減少人為調度的主觀性和局限性，使企業能量調度達到全局優化，減少能源浪費和減少污染物的排放，其具體功能如下：
1）數據集成功能。MEOP通過實時數據庫（RTD）集成制漿造紙廠中過程控制系統、SCADA、現場能流測量數據和操作人員手工輸入的能流數據，將這些數據分類為電網子系統數據、蒸汽管網子系統數據、漿料管網子系統數據和水管網子系統數據等，存儲到關系數據庫，用于歸檔、顯示<
