羅克韋爾自動化電力解決方案有助于維持機場正常運轉

羅克韋爾自動化（中國）有限公司

背景

去年，美國有7,000,000人在使用增長最快之一的一個機場。除登機口和停車場之外，該機場還配備了22家以上的零售商店以及食品與飲料特許商店。當然，為了保證機場每天的旅客能夠按時到達目的地并盡情享受美食和飲料，每天需要耗費大量電力(每年365天，每天24小時)。

斷電會給乘客帶來諸多不便。對于某些旅客而言，30分鐘以內的斷電會使他們感到憤怒不已，但可能并不會因此錯過航班，航空公司通常可以對此進行補償。

但對于航空公司而言，斷電則意味著巨大的財務損失。更長時間的斷電會導致航班取消，由此造成的損失是非常巨大的。每取消一趟航班，損失的收益可能高達 20萬美元。而且，航空公司并不是斷電的唯一受害者。機場每天損失的收益可達25萬美元，其中特許商店的損失為10萬美元。

毫無疑問，長時間的斷電會嚴重影響機場、承租方及航空公司的收益，更不用提因公眾出行受阻而導致的緊張公共關系。

因此，決定擴展機場及其配套設施時，必須引入電力管理控制系統(PMCS)。

面臨的挑戰

機場的電力控制與監測系統由多個小型分散系統組成。這樣一來，不僅難以對系統實施監控，報告和報警通知也遠遠不足。原始系統配備的電力監測器不準確，且通信功能有限。

機場希望使用單一系統來提供監測和管理電氣系統所需的全部信息。

當務之急是精確測量能耗。同時他們也為新系統設立了其它目標：

該系統必須功能完備、可靠、用戶友好且可擴展；

需要降低運營成本，能夠更有效地管理能源并將能源成本公平地分攤給承租方；

能夠分辨和記錄異常事件并發出報警；

在未來預期增長中可進行擴展；

允許機場工作人員在沒有協助或只需少量協助的情況下輕松添加硬件或修改軟件。

有一點要求應予以重視且非常必要：系統需要在供電設施出現故障時保持機場機能完備。在總體規劃中，機場在部分或完全斷電期間不能以降低的應急水平運行。發生異常或災難性事件時，機場仍需以正常水平全功能運行。

該公司清楚，他們不具有執行大型PMCS項目的資源。他們只有很少部分的電氣技術人員了解需要做什么，而且完成任務所需的資源又有限。

機場尋求的是一家能夠提供全套服務的系統工程公司。不過，他們也希望雇傭一家能夠使其密切參與系統設計和實施的公司。他們感覺到，項目的成功很大程度上取決于所有者與系統工程公司之間的關系。

這家成功的系統工程公司需要具備以下資質和能力：

了解電力系統的運行和控制；

在提供電力及能源管理系統方面具有豐富經驗；

采用嚴格的工程過程；

提供全面、準確的用戶友好型文檔；

提供具有價格優勢的解決方案。羅克韋爾自動化的電力及能源管理解決方案(PEMS)團隊最終投標成功。

除了構建復雜且極其可靠的PMCS所需的經驗與專業技能之外，他們還能夠利用羅克韋爾自動化眾多的電力管理與控制產品。而且毫無疑問，羅克韋爾自動化還可提供安裝后技術支持，這對持續維護、平穩運行與日后增強至關重要。

解決方案

硬件和軟件屬于PEMS小組所設計并安裝的解決方案范疇。隨著新系統不斷擴展，舊系統(Westinghouse L1)將逐漸被淘汰。

PMCS是一套大型可擴展系統，其中配備的眾多處理器可分布在大范圍區域內。該系統由以下I/O設備組成：

2000 個離散量輸入；

100 個離散量輸出；

208 個Power monitor；

125個SMP-3智能電機保護器。

該系統由以下處理器組成，這些處理器通過專用的bluehose電纜和光纖經由多個DH+網絡連接在一起：

2 個 PLC-5/80s；

10 個 PLC-5/60s；

8 個 SLC-5/04s。

PMCS包含四臺具有人機界面 (HMI)的主PC，更加方便對電力實施監控。此外還配備兩個便攜式計算機編程終端。這些計算機一起成為電力監測和PLC編程的控制點。

當然，軟件是該系統的核心。作為整個解決方案的關鍵元件，系統中安裝有以下軟件應用程序：

RSLogix5和RSLogix500

RSView32 Works 和 Runtime；

RSTrend；

RSLinx 和 WinLinx；

RSPower；

Microsoft Access。

RSView32提供系統的圖形視圖，電氣技術人員和通信中心人員可借此掌握配電系統的情況。此外還提供報警通知功能。

RSTrend用于記錄關鍵參數，例如每個配電盤上的電壓與功率因數。Microsoft Access與利用Visual Basic編寫的專用電能記錄程序一起，提供報表、成本分配以及負荷分布功能。盡管實時電氣參數可以顯示在RSView32屏幕上，但我們還采用了RSPower，用來組態Power monitor以及查看Power monitor日志、示波器和諧波。

PMCS的主要功能是能源分布系統監測。設備狀態得到監測，并以圖形方式清楚地顯示在主監測PC上。斷路器、發電機、變壓器、負載柜及自動轉接開關等設備的狀態點也得到監測。系統還會實時監測電壓、電流、功率、功率因數等電氣參數。存在異常情況時會發出報警。

所有這些信息都顯示在圖形用戶界面上，便于快速了解系統中任何元件的狀態并“深入”系統檢查I/O點、Power monitor以及各個斷路器的狀態和參數。

新型PMCS還可以平衡機場多個發電機之間的負荷。自動負荷卸載與平衡有助于確保發電機以最優水平運行，同時又能提高其可靠性。

取得的成果

在真正進入項目之前，羅克韋爾自動化的PEMS小組設計并安裝的PMCS系統就已經能滿足機場的每一項要求。該系統甚至還可以根據需要依次開關機場內的燈光，控制照明。“測量數據記錄器”作為該解決方案的另一部分，負責記錄機場上下的能耗，讓機場能夠合理地向承租方收費。

在本文的開始，我們介紹了斷電范圍擴大可能帶來的某些潛在損失。從某種意義上講，PMCS就是一份高級保險。據估計，該系統的總安裝成本為280萬美元。

幸運的是，自從安裝該系統以來，機場再也沒有遇到任何意外斷電情況。其中也有一部分原因是因為在安裝PMCS之前對配電系統實施過升級。

不過，與斷電造成的巨額損失相比，PMCS只需累積避免八小時斷電時間便可完全抵銷自身的安裝成本。

該系統操作方便，能提高員工的效率，同時有助于更迅速地應對電氣系統故障。此外，該系統還提供潛在故障高級警告功能，因此可以規避某些問題，避免造成重大影響。

同時能耗效率也更高。最后，還為擴展和升級做了完美的鋪墊。

下圖中的架構描繪了羅克韋爾自動化的信息化企業概念。棕色虛線括起來的區域代表當前在本文檔中討論的自動化層級。

其余部分說明了羅克韋爾自動化目前為實現車間與企業乃至更深層次的整合所能提供的解決方案。