★ 北京亚控科技发展有限公司 李阳，李泽浩

关键词：食品饮料；能源管理系统；SCADA；KingSCADA；KingPortal；精细化管控

1   背景

该企业是中国休闲食品领域的头部企业，随着江西修水生产基地的规模不断扩大， 多条智能化生产线密集投产， 其能源管理面临着日益严峻的挑战。此前，江西基地的能耗数据主要依赖人工定期抄表、线下Excel汇总的方式进行管理。这种传统模式存在诸多弊端：

（1）数据滞后性：人工抄表周期长，管理层无法实时掌握全厂、各车间及关键设备的能耗动态，难以对异常用能情况做出即时响应。

（2）统计误差与工作负荷：仪表数量多达百余块， 人工抄录不仅效率低下， 且易产生读数误差；后期大量的人工数据整理工作繁重， 占用了技术人员宝贵的时间。

（3）管理粗放，缺乏分析工具：无法按需生成多维度（如按产线、按班组、按产品）的能耗报表和能效分析， 导致单耗计算不精确，难以定位高能耗环节，节能降耗工作缺乏数据指引。

预警机制缺失：当仪表故障、数据异常或能耗突增时，系统无法主动告警，问题往往在月底结算时才被发现，造成不必要的能源浪费。

为破解以上难题，提升基地的智能化管理水平与成本控制能力，该企业决定启动SCADA能源管理系统项目，并选择亚控科技作为其技术合作伙伴，旨在以江西基地为试点，打造一套自动化、可视化、智能化的能源管理标杆系统，并规划后续向全集团推广。

2   项目实施与应用

本项目旨在构建 一 个集数据采集、监控、计算、分析于一体的集中式能源管理平台。系统总体架构如图1所示， 遵循“数据采集层、数据计算层、数据展示层”三层结构。

图1 系统总体架构图

2.1   数据采集层：实现全面、稳定的能源数据接入

硬件网络架构：江西基地园区内分布着水、电、蒸汽等各类计量仪表共计136块。现场环境复杂， 存在墙体遮挡， 若采用有线方式布线成本高、工期长。经过现场勘测， 项目最终采用“仪表+4G/ LoRa透传网关+KingSCADA服务器”的混合组网方案。电表和部分蒸汽流量计通过RS485接口以Modbus RTU协议连接至LoRa网关，水表采用脉冲或Modbus协议接入， 网关再通过4G或有线网络将数据汇聚至中心的KingSCADA数据采集服务器（图2）。此方案有效克服了物理环境的限制，实现了低成本、快速、稳定的组网。

图2 硬件网络架构图

软件配置与数据接入：服务器部署亚控科技KingSCADA3.8开发运行版（6万点授权），作为系统的核心数据采集与监控平台。  KingSCADA具备强大的设备接入能力，支持超1600家厂商、6000余种设备驱动。针对现场不同类型仪表， 配置过程如下：

（1） Modbus TCP设备接入： 对于以太网网关下带的仪表， 在KingSCADA中新建[PLC] > [莫迪康] > [ModbusTCP] > [TCP]设备，配置IP地址和端口，即可快速建立通信（图3）。

图3 Modbus TCP设备建立示例

（2）DLT645-2007电表接入：针对国网电表，选择[智能仪表] > [国家标准] > [DLT645_2007]驱动，配置正确的串口和表地址，即可稳定采集电量数据（图4）。

图4 DLT645电表建立示例

（3）变量配置：建立与物理仪表一一对应的变量，并严格遵循项目制定的命名规范YJPZ_JX_设备ID_变量缩写_属性（例如YJPZ_JX_DD1149_PZ_ ACC代表江西基地1149号电表的正向有功电能累计值），确保了数据点位的规范性和可维护性。同时，在变量属性中轻松完成倍率转换，实现工程值的直接读取（图5）。

图5 变量配置

2.2   数据计算层：实现业务计量逻辑

原始仪表数据（如瞬时流量、累计电量） 需经过业务逻辑计算才能转化为管理所需的计量数据，如车间总用电量、产品单耗、费用等。本项目的核心计算逻辑并未固化在SCADA中，而是通过该企业现有的云端业务系统实现，具体包括：

（1）计量点编码规则：制定了统一的计量点命名规范，格式为 组织代号_厂房栋号_计量类别_统计类型（例如 YJPZ_JX_YDF_ZZ_D_CB_D表示江西基地18栋制作车间抄表日用电量），确保了计算数据的可追溯性。

（2）计量公式配置：在业务系统中配置测量点与计量点的计算公式，如“基地总用电量=Σ各车间电表读数”“产品单耗=车间总用电量 / 产量”等。这种设计使得业务逻辑的调整（如单耗计算公式变化）无需修改底层SCADA系统，提升了系统的灵活性和可维护性。（图6）

（3）数据接口： KingSCADA采集的纯净仪表数据通过API或数据库中间表方式实时同步至业务系统，业务系统完成计算后将结果存储至数据仓库，供上层展示调用。

图6 计算公式配置

2.3   数据展示层：构建可视化监控与智能分析平台

数据展示层基于KingPortal可视化平台开发，统一呈现来自数据采集层的实时数据和数据计算层的统计分析结果。主要功能模块如下：

（1）实时与历史数据监控

· 实时数据展示：直观显示各计量点的实时读数（功率、流量、累计值等），点击任何仪表可查看详细参数（图7）。

图7 实时数据展示

· 历史数据查询：支持按仪表、时间范围查询历史趋势曲线，便于故障排查与数据分析（图8）。

图8 历史数据查询

（2）多级报警与主动推送

· 报警配置：在KingSCADA中对电压异常、功率超限、流量归零等场景配置了线性、变化率等多种报警类型（图9）。

图9 报警配置

· 报警展示与推送： 报警产生后在系统“实时报警窗”高亮显示， 同时通过企业微信接口自动推送至相关工程师的手机端， 实现“无人值守， 异常秒级响应”（图10）。

（3）能源驾驶舱与多维度统计分析

· 基地能源驾驶舱：集成全厂2.5D地图、昨日产量与关键能耗、各车间单耗异常统计TOP5、全厂瞬时总功率、能耗同比环比趋势图及实时报警信息（图11），管理者可一站式掌握宏观能效状况。

图10 报警展示与推送

图11 基地能源驾驶舱

· 多维度分析：提供从基地级到车间级、工段级的穿透式分析能力，支持按月度、年度查看能耗构成、单耗趋势及同比环比数据（图12）。

图12 多维度分析

（4）自动化报表与数据追溯

· 能耗报表：自动生成《基地能耗月报表》《车间能耗日报表》《抄表历史报表》等（图13），支持筛选、导出与打印。

· 计量数据追溯： 提供原始抄表和计量数据的查询界面， 支持按仪表编码和时间范围精确检索， 为财务核算和异常溯源提供依据（图14）。

图13 能耗报表

图14 计量数据追溯

3   项目创新性与难点解决

3.1   项目创新性

（1）“采集、计算、展示”三层解耦架构：创新性地将专业的数据采集（KingS CADA）、业务计算（企业ERP / 云平台）、数据可视化（KingPortal）分离。这种架构分工明确：采集层专注稳定、实时获取底层数据；计算层负责灵活的业务逻辑运算；展示层提供直观的交互界面。三者互不干扰，极大地提升了系统的可维护性和业务适应性。

（2）组态式开发， 快速交付与迭代：基于亚控科技成熟的“组态”模式，整个项目的开发过程主要是配置而非编码，从设备驱动配置、画面组态到报表设计，均通过图形化、拖拽式的方式完成，大大缩短了项目开发周期。

3.2   重点难点问题及解决思路

（1）难点一：复杂环境下的仪表稳定采集

问题：现场部分区域（如地下室、远距离车间）无线信号差，有线的LoRa网络易受干扰， 导致数据丢包或延迟。

解决：对关键点位进行信号中继部署；在KingSCADA中配置了完善的通信故障诊断机制，当某个仪表通信中断时，系统自动记录并报警，同时利用KingSCADA的“数据补传”功能，在网络恢复后自动从网关缓存中获取缺失时段的数据，确保了历史数据的完整性。

（2）难点二：大量仪表的规范管理与维护

问题：136块仪表编码、变量名、物理位置关系复杂，后期维护困难。

解决：在项目初期制定了极其严格的《 计 量点编码规则》和《变量命名规范》，并形成文档。所有工程人员的配置工作严格遵循此规范，并在KingSCADA的变量注释中详尽填写仪表型号、位置、用途等信息。这为后期系统排错与运维打下了坚实基础。

（3）难点三：业务驱动的计量逻辑灵活配置

问题： 企业单耗计算等业务逻辑并非一成不变，会随工艺改进而调整。若将计算逻辑固化在SCADA中，每次调整都需停机修改，风险高。

解决：将核心业务计算逻辑上移至企业ERP/业务系统。SCADA负责提供纯净、准确的底层仪表数据。当计算公式调整时，仅需在业务系统中修改，无需触动SCADA，实现了业务敏捷性与系统稳定性的统一。

4   项目效益分析

该企业江西生产基地的SCADA能源管理系统自上线以来，取得了显著的应用效益。

（1）直接经济效益

· 节能降本：系统运行半年内，通过报警及时发现并处理了3处蒸汽管道泄漏和2处大型设备待机空耗问题，预计每年可节约能源费用超过50万元。

· 人力节约：彻底淘汰了人工抄表工作，相关数据统计工作耗时由原来的每月5人天减少至1人天以内，效率提升80%以上。

· 管理精准化：通过精确到工段的产品单耗分析，发现某核心产品生产车间的用电单耗高于行业平均水平12%，为工艺和设备优化指明了方向。

（2）管理效益

· 决策数据化：管理层可通过驾驶舱随时掌握能效KPI，能耗考核从“定性”走向“定量”，为班组能耗绩效考核提供了客观依据。

·  运 维主 动化： 变“ 被动响 应” 为“主 动预防”，企业微信报警推送机制使得设备异常平均发现与响应时间从数小时缩短至5分钟以内。

· 集团推广价值：江西基地的成功实践形成了一整套标准化、可复制的能源管理解决方案，为该企业其他省内外基地的推广建设奠定了坚实的技术与管理基础。

5   项目意义概述

本项目的成功实施，对于食品饮料行业具有重要的示范意义和推广价值：

（1）行业数字化转型的典范：项目展示了如何利用工业自动化与信息化技术（SCADA、工业互联网），解决传统食品企业能源管理“看不见、管不细、控不住”的典型问题，是中小企业以较低成本迈向智能制造的优秀范本。

（2）践行绿色制造的有力工具：项目为企业提供了实现“双碳”目标的可落地技术路径。通过精确的能耗计量与能效分析，企业能够找到节能减排的具体抓手，实现经济效益与环境效益的双赢。

（3）数据驱动持续优化的基石：本项目不仅是一个管理系统，更是一个企业级的生产数据平台。未来，基于KingSCADA采集的丰富数据，可进一步与MES、ERP系统深度融合，开展设备预测性维护、工艺参数优化、生产排程优化等更深层次的数据应用，持续挖掘数据价值。

作者简介：

李    阳（1998-），男，湖南永州人，学士，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事工业软件、电子行业、食品行业信息化解决方案方面的研究。

李泽浩（1999-），男，黑龙江大庆人，学士，现就职于北京亚控科技发展有限公司，主要从事工业软件、智能制造等方面的研究。

摘自《自动化博览》2026年6月刊