★ 北京亞控科技發展有限公司 李陽，李澤浩

關鍵詞：食品飲料；能源管理系統；SCADA；KingSCADA；KingPortal；精細化管控

1   背景

該企業是中國休閑食品領域的頭部企業，隨著江西修水生產基地的規模不斷擴大， 多條智能化生產線密集投產， 其能源管理面臨著日益嚴峻的挑戰。此前，江西基地的能耗數據主要依賴人工定期抄表、線下Excel匯總的方式進行管理。這種傳統模式存在諸多弊端：

（1）數據滯后性：人工抄表周期長，管理層無法實時掌握全廠、各車間及關鍵設備的能耗動態，難以對異常用能情況做出即時響應。

（2）統計誤差與工作負荷：儀表數量多達百余塊， 人工抄錄不僅效率低下， 且易產生讀數誤差；后期大量的人工數據整理工作繁重， 占用了技術人員寶貴的時間。

（3）管理粗放，缺乏分析工具：無法按需生成多維度（如按產線、按班組、按產品）的能耗報表和能效分析， 導致單耗計算不精確，難以定位高能耗環節，節能降耗工作缺乏數據指引。

預警機制缺失：當儀表故障、數據異常或能耗突增時，系統無法主動告警，問題往往在月底結算時才被發現，造成不必要的能源浪費。

為破解以上難題，提升基地的智能化管理水平與成本控制能力，該企業決定啟動SCADA能源管理系統項目，并選擇亞控科技作為其技術合作伙伴，旨在以江西基地為試點，打造一套自動化、可視化、智能化的能源管理標桿系統，并規劃后續向全集團推廣。

2   項目實施與應用

本項目旨在構建 一 個集數據采集、監控、計算、分析于一體的集中式能源管理平臺。系統總體架構如圖1所示， 遵循“數據采集層、數據計算層、數據展示層”三層結構。

圖1 系統總體架構圖

2.1   數據采集層：實現全面、穩定的能源數據接入

硬件網絡架構：江西基地園區內分布著水、電、蒸汽等各類計量儀表共計136塊。現場環境復雜， 存在墻體遮擋， 若采用有線方式布線成本高、工期長。經過現場勘測， 項目最終采用“儀表+4G/ LoRa透傳網關+KingSCADA服務器”的混合組網方案。電表和部分蒸汽流量計通過RS485接口以Modbus RTU協議連接至LoRa網關，水表采用脈沖或Modbus協議接入， 網關再通過4G或有線網絡將數據匯聚至中心的KingSCADA數據采集服務器（圖2）。此方案有效克服了物理環境的限制，實現了低成本、快速、穩定的組網。

圖2 硬件網絡架構圖

軟件配置與數據接入：服務器部署亞控科技KingSCADA3.8開發運行版（6萬點授權），作為系統的核心數據采集與監控平臺。  KingSCADA具備強大的設備接入能力，支持超1600家廠商、6000余種設備驅動。針對現場不同類型儀表， 配置過程如下：

（1） Modbus TCP設備接入： 對于以太網網關下帶的儀表， 在KingSCADA中新建[PLC] > [莫迪康] > [ModbusTCP] > [TCP]設備，配置IP地址和端口，即可快速建立通信（圖3）。

圖3 Modbus TCP設備建立示例

（2）DLT645-2007電表接入：針對國網電表，選擇[智能儀表] > [國家標準] > [DLT645_2007]驅動，配置正確的串口和表地址，即可穩定采集電量數據（圖4）。

圖4 DLT645電表建立示例

（3）變量配置：建立與物理儀表一一對應的變量，并嚴格遵循項目制定的命名規范YJPZ_JX_設備ID_變量縮寫_屬性（例如YJPZ_JX_DD1149_PZ_ ACC代表江西基地1149號電表的正向有功電能累計值），確保了數據點位的規范性和可維護性。同時，在變量屬性中輕松完成倍率轉換，實現工程值的直接讀取（圖5）。

圖5 變量配置

2.2   數據計算層：實現業務計量邏輯

原始儀表數據（如瞬時流量、累計電量） 需經過業務邏輯計算才能轉化為管理所需的計量數據，如車間總用電量、產品單耗、費用等。本項目的核心計算邏輯并未固化在SCADA中，而是通過該企業現有的云端業務系統實現，具體包括：

（1）計量點編碼規則：制定了統一的計量點命名規范，格式為 組織代號_廠房棟號_計量類別_統計類型（例如 YJPZ_JX_YDF_ZZ_D_CB_D表示江西基地18棟制作車間抄表日用電量），確保了計算數據的可追溯性。

（2）計量公式配置：在業務系統中配置測量點與計量點的計算公式，如“基地總用電量=Σ各車間電表讀數”“產品單耗=車間總用電量 / 產量”等。這種設計使得業務邏輯的調整（如單耗計算公式變化）無需修改底層SCADA系統，提升了系統的靈活性和可維護性。（圖6）

（3）數據接口： KingSCADA采集的純凈儀表數據通過API或數據庫中間表方式實時同步至業務系統，業務系統完成計算后將結果存儲至數據倉庫，供上層展示調用。

圖6 計算公式配置

2.3   數據展示層：構建可視化監控與智能分析平臺

數據展示層基于KingPortal可視化平臺開發，統一呈現來自數據采集層的實時數據和數據計算層的統計分析結果。主要功能模塊如下：

（1）實時與歷史數據監控

· 實時數據展示：直觀顯示各計量點的實時讀數（功率、流量、累計值等），點擊任何儀表可查看詳細參數（圖7）。

圖7 實時數據展示

· 歷史數據查詢：支持按儀表、時間范圍查詢歷史趨勢曲線，便于故障排查與數據分析（圖8）。

圖8 歷史數據查詢

（2）多級報警與主動推送

· 報警配置：在KingSCADA中對電壓異常、功率超限、流量歸零等場景配置了線性、變化率等多種報警類型（圖9）。

圖9 報警配置

· 報警展示與推送： 報警產生后在系統“實時報警窗”高亮顯示， 同時通過企業微信接口自動推送至相關工程師的手機端， 實現“無人值守， 異常秒級響應”（圖10）。

（3）能源駕駛艙與多維度統計分析

· 基地能源駕駛艙：集成全廠2.5D地圖、昨日產量與關鍵能耗、各車間單耗異常統計TOP5、全廠瞬時總功率、能耗同比環比趨勢圖及實時報警信息（圖11），管理者可一站式掌握宏觀能效狀況。

圖10 報警展示與推送

圖11 基地能源駕駛艙

· 多維度分析：提供從基地級到車間級、工段級的穿透式分析能力，支持按月度、年度查看能耗構成、單耗趨勢及同比環比數據（圖12）。

圖12 多維度分析

（4）自動化報表與數據追溯

· 能耗報表：自動生成《基地能耗月報表》《車間能耗日報表》《抄表歷史報表》等（圖13），支持篩選、導出與打印。

· 計量數據追溯： 提供原始抄表和計量數據的查詢界面， 支持按儀表編碼和時間范圍精確檢索， 為財務核算和異常溯源提供依據（圖14）。

圖13 能耗報表

圖14 計量數據追溯

3   項目創新性與難點解決

3.1   項目創新性

（1）“采集、計算、展示”三層解耦架構：創新性地將專業的數據采集（KingS CADA）、業務計算（企業ERP / 云平臺）、數據可視化（KingPortal）分離。這種架構分工明確：采集層專注穩定、實時獲取底層數據；計算層負責靈活的業務邏輯運算；展示層提供直觀的交互界面。三者互不干擾，極大地提升了系統的可維護性和業務適應性。

（2）組態式開發， 快速交付與迭代：基于亞控科技成熟的“組態”模式，整個項目的開發過程主要是配置而非編碼，從設備驅動配置、畫面組態到報表設計，均通過圖形化、拖拽式的方式完成，大大縮短了項目開發周期。

3.2   重點難點問題及解決思路

（1）難點一：復雜環境下的儀表穩定采集

問題：現場部分區域（如地下室、遠距離車間）無線信號差，有線的LoRa網絡易受干擾， 導致數據丟包或延遲。

解決：對關鍵點位進行信號中繼部署；在KingSCADA中配置了完善的通信故障診斷機制，當某個儀表通信中斷時，系統自動記錄并報警，同時利用KingSCADA的“數據補傳”功能，在網絡恢復后自動從網關緩存中獲取缺失時段的數據，確保了歷史數據的完整性。

（2）難點二：大量儀表的規范管理與維護

問題：136塊儀表編碼、變量名、物理位置關系復雜，后期維護困難。

解決：在項目初期制定了極其嚴格的《 計 量點編碼規則》和《變量命名規范》，并形成文檔。所有工程人員的配置工作嚴格遵循此規范，并在KingSCADA的變量注釋中詳盡填寫儀表型號、位置、用途等信息。這為后期系統排錯與運維打下了堅實基礎。

（3）難點三：業務驅動的計量邏輯靈活配置

問題： 企業單耗計算等業務邏輯并非一成不變，會隨工藝改進而調整。若將計算邏輯固化在SCADA中，每次調整都需停機修改，風險高。

解決：將核心業務計算邏輯上移至企業ERP/業務系統。SCADA負責提供純凈、準確的底層儀表數據。當計算公式調整時，僅需在業務系統中修改，無需觸動SCADA，實現了業務敏捷性與系統穩定性的統一。

4   項目效益分析

該企業江西生產基地的SCADA能源管理系統自上線以來，取得了顯著的應用效益。

（1）直接經濟效益

· 節能降本：系統運行半年內，通過報警及時發現并處理了3處蒸汽管道泄漏和2處大型設備待機空耗問題，預計每年可節約能源費用超過50萬元。

· 人力節約：徹底淘汰了人工抄表工作，相關數據統計工作耗時由原來的每月5人天減少至1人天以內，效率提升80%以上。

· 管理精準化：通過精確到工段的產品單耗分析，發現某核心產品生產車間的用電單耗高于行業平均水平12%，為工藝和設備優化指明了方向。

（2）管理效益

· 決策數據化：管理層可通過駕駛艙隨時掌握能效KPI，能耗考核從“定性”走向“定量”，為班組能耗績效考核提供了客觀依據。

·  運 維主 動化： 變“ 被動響 應” 為“主 動預防”，企業微信報警推送機制使得設備異常平均發現與響應時間從數小時縮短至5分鐘以內。

· 集團推廣價值：江西基地的成功實踐形成了一整套標準化、可復制的能源管理解決方案，為該企業其他省內外基地的推廣建設奠定了堅實的技術與管理基礎。

5   項目意義概述

本項目的成功實施，對于食品飲料行業具有重要的示范意義和推廣價值：

（1）行業數字化轉型的典范：項目展示了如何利用工業自動化與信息化技術（SCADA、工業互聯網），解決傳統食品企業能源管理“看不見、管不細、控不住”的典型問題，是中小企業以較低成本邁向智能制造的優秀范本。

（2）踐行綠色制造的有力工具：項目為企業提供了實現“雙碳”目標的可落地技術路徑。通過精確的能耗計量與能效分析，企業能夠找到節能減排的具體抓手，實現經濟效益與環境效益的雙贏。

（3）數據驅動持續優化的基石：本項目不僅是一個管理系統，更是一個企業級的生產數據平臺。未來，基于KingSCADA采集的豐富數據，可進一步與MES、ERP系統深度融合，開展設備預測性維護、工藝參數優化、生產排程優化等更深層次的數據應用，持續挖掘數據價值。

作者簡介：

李    陽（1998-），男，湖南永州人，學士，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事工業軟件、電子行業、食品行業信息化解決方案方面的研究。

李澤浩（1999-），男，黑龍江大慶人，學士，現就職于北京亞控科技發展有限公司，主要從事工業軟件、智能制造等方面的研究。

摘自《自動化博覽》2026年6月刊