Автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии пивоваренного завода (на примере Филиала «Балтика-Хабаровск» ОАО «Пивоваренная компания «Балтика»)

В современных рыночных условиях, стоимость электроэнергии является одной из важных составляющих себестоимости продукции на большинстве предприятий России. Если рассматривать общемировые тенденции, то наиболее вероятен сценарий дальнейшего роста стоимости энергоносителей, и как следствие увеличение тарифов на поставку электроэнергии.

В Филиале «Балтика-Хабаровск» ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» внедрена автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ).
ОАО «Балтика» — крупнейшая российская пивоваренная компания, лидер российского рынка пива и один из ведущих европейских производителей пива. Продукция компании представлена более чем в 50 странах мира. «Балтика-Хабаровск» — крупнейший пивоваренный завод на Дальнем Востоке. Завод оснащен самым современным оборудованием ведущих мировых фирм, производительность предприятия составляет 100 миллионов литров пива в год.

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

Основная сложность при создании системы АИИС ТУЭ предприятия Балтика-Хабаровск состояла в необходимости использования большой номенклатуры оборудования от нескольких производителей, при этом часть электросчетчиков не поддерживала функцию ведения архивов внутри прибора. Кроме того, предприятию «Балтика-Хабаровск» была необходима система позволяющая:

  • получать информацию о разнообразных параметрах энергопотребления
  • формировать большое количество различных отчетов (обеспечив высокую скорость выборки информации)
  • организовать передачу данных АИИС ТУЭ для множества абонентов
  • интегрировать АИИС ТУЭ с другими производственными подсистемами
  • обеспечить возможность легкого расширения системы новыми приборами

В ходе сравнения систем различных производителей, выбор был сделан в пользу  АИИС ТУЭ от НПФ «КРУГ», полностью отвечающего требованиям предприятия.  На объекте система внедрялась партнером НПФ «КРУГ» компанией ООО «АНИТ». Тесное взаимодействие компаний, позволило оперативно решать все возникающие вопросы и внедрить систему в кратчайшие сроки. 

Преимущества решения

  • Сохранение исторической информации с приборов, не имеющих профиля мощности
  • Хранение полной и 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, двухчасовых и суточных срезах). Возможна настройка системы, для сохранения информации в разрезе других временных промежутков. 
  • Гибкая система отчетов (более 50 видов отчетов в различных разрезах), возможность добавления новых форм отчетов
  • 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, возможность расширения, открытость к интеграции с АСУ, MES, ERP и т.д.

Источники экономической эффективности

  • Увеличение достоверности данных учета электроэнергии позволяет исключить случаи необоснованного завышения показаний электропотребления и контролировать данные АСКУЭ (автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии).
  • 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 моментов 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.
  • Оптимизация штата сотрудников (диспетчеров, программистов и других, т.к. они требуются для обслуживания только одного единого диспетчерского пункта)
  • 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.

Кроме того, АИИС ТУЭ от НПФ КРУГ позволяет минимизировать общую стоимость реализации проекта за счёт:
Применения типовых проектных решений
Выбора оптимального для заказчика комплекта оборудования
Минимального количества платного программного обеспечения (возможно использовать рабочие станции с OC Linux, настройка большинства оборудования может производиться непосредственно из АИИС ТУЭ, без применения ПО третьих фирм)

Архитектура системы

При анализе требований, предъявляемых к АИИС ТУЭ, было принято решение об использовании трех уровневой иерархической схемы, с сервером консолидации технологических данных – WideTrack (рисунок 1).  WideTrack отвечает за сбор и хранение поступающих от приборов данных. Его использование позволило работать с большим объем информации, обеспечив ее запись в высоконадежную и производительную базу данных.


Рисунок №1 – Общая структурная схема АИИС

Первый уровень системы представлен множеством счетчиков электрической энергии Меркурий-230 (различных модификаций) и СЭТ-4ТМ.02, расположенных на территории предприятия таким образом, чтобы имелась возможность наиболее полно контролировать потребление электроэнергии как отдельно взятых участков, так и всего завода в целом. Для контроля показателей качества поставляемой электроэнергии были использованы приборы Ресурс-ПКЭ.

На втором уровне сервером консолидации технологических данных WideTrack производится сбор, обработка и сохранение информации о потребленной электроэнергии с точек учета в СУБД MS SQL предприятия (возможно использование других БД). WideTrack способен обрабатывать до 100 000 тегов в секунду и производить предварительные расчеты, уменьшая объем передаваемой на верхний уровень информации.
«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 по этой же схеме, с использованием OPC-сервера  измерителя показателей качества электроэнергии Ресурс-ПКЭ.
Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств, позволяя выбирать приборы, наиболее полно отвечающие поставленным запросам, а не руководствоваться наличием/отсутствием тех или иных драйверов. АИИС ТУЭ позволяет добавлять любые дополнительные приборы и устройства используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола. Например, электросчетчики других типов (СЕ-301/303/304, ПЦ6806, ЦЭ2727 и т.д.) электронные термометры, теплосчетчики, газокорректоры, системы пожаротушения и т.д.
Поддержка спецификаций OPC DA и OPC HDA позволяет получить доступ не только к текущим данным, но и к архивам, хранящимся внутри приборов.

Третий уровень системы представляет собой АРМ оператора, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе HMI/SCADA DataRate. 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 и т.д. в разрезе структуры предприятия).
SCADA/HMI DataRate сочетает простоту освоения и богатые графические возможности, гибкость программирования и высокую скорость работы (программы пользователя разрабатываются на С# и выполняются со скоростью машинного кода).

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 техническое обслуживание рабочих мест.

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.

Рисунок № 2 – Главная мнемосхема рабочего стола

АИИС ТУЭ от НПФ «КРУГ» позволяет отслеживать параметры энергопотребления, как по всей системе в целом, так и выводить детальную информацию по любому из приборов. На главной мнемосхеме (см. рисунок №2) по выбору пользователя выводится информация о накопленном потреблении активной/реактивной энергии (A/R), текущей потребляемой активной/реактивной мощностью по трем фазам (P/Q) или текущей потребляемой полной мощностью по трем фазам(S).
Чтобы получить детальную информацию по конкретному прибору достаточно просто щелкнуть мышью по его изображению на мнемосхеме.


Рисунок 3 – Детальная информация по прибору

Для задания необходимых полномочий и ответственности пользователей используется механизм разграничений доступа к отдельным компонентам и функциям системы.

Применение SCADA/HMI DataRate совместно с WideTrack обеспечивает быстрое формирование отчетов произвольной сложности и глубины, их сохранение в различные форматы файлов (pdf, excel, xml и др.) с возможностью автоматической рассылки по электронной почте.
Механизм создания отчетов, предусматривает гибкие возможности настройки, позволяя получать широкий спектр информации структурированной в любом удобном для пользователя виде. В данном проекте возможно получение отчетов в разрезе таких групп, как варочное производство, БФО, розлив, общее освещение и освещение в разрезе различных участков и т.д. Параметры отбираемой в отчет информации также гибко конфигурируются, отражая полный спектр информации получаемой от приборов (активная и реактивная энергии прямого и обратного направления, значения максимумов мощности, углы между напряжением и током и т.д.)  В АИИС ТУЭ внедренном  в ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» - «Балтика-Хабаровск» было поддержано более 50 различных отчетов по умолчанию и реализована возможность быстрого создания новых форм отчетов.


Рисунок №4 – Экран настройки формирования отчета

Встроенная подсистема событий и тревог осуществляет автоматический мониторинг параметров энергопотребления, состояния приборов и каналов связи. В случае возникновения внештатной ситуации вывод звуковой и световой сигнализации помогает 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.

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

Таким образом, за счет внедрение новых энергосберегающих технологий, жёсткого контроля над потреблением электроэнергии удалось достигнуть снижения ее доли в себестоимости производимого пива и безалкогольной продукции. Обеспечить механизм предотвращения аварийных ситуаций и улучшить общий контроль за технологическим процессом.

АИИС ТУЭ для завода «Балтика-Хабаровск» является первой внедренной автоматизированной системой учета электроэнергии для компании «Пивоваренная компания «Балтика».  В ближайшее время ожидается начало внедрения аналогичных систем на других заводах компании с дальнейшим объединением в единую распределенную систему АИИС ТУЭ  «Пивоваренной компании «Балтика».