EMS là gì? Hệ thống quản lý năng lượng trong sản xuất

Trong hoạt động sản xuất công nghiệp, điện năng và các nguồn năng lượng như khí nén, hơi nước, nước và nhiên liệu đóng vai trò quan trọng đối với quá trình vận hành máy móc, thiết bị. Tuy nhiên, nếu không có phương pháp theo dõi và kiểm soát phù hợp, doanh nghiệp rất khó xác định khu vực tiêu thụ năng lượng lớn, phát hiện tình trạng lãng phí và tối ưu chi phí vận hành.

Đây là lý do hệ thống EMS ngày càng được nhiều nhà máy quan tâm. Hãy cùng tìm hiểu EMS là gì và hệ thống quản lý năng lượng trong sản xuất qua bài viết sau đây. 

EMS là gì? Tổng quan về hệ thống quản lý năng lượng

Khái niệm hệ thống EMS

EMS (Energy Management System) là hệ thống quản lý năng lượng, được thiết kế nhằm theo dõi, phân tích và tối ưu hóa quá trình sử dụng năng lượng trong nhà máy, doanh nghiệp và các cơ sở sản xuất.

Thông qua sự kết hợp giữa thiết bị đo lường, bộ điều khiển, hệ thống truyền thông và phần mềm quản lý, EMS có khả năng thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Những thông tin này được xử lý và hiển thị trên giao diện tập trung, giúp người quản lý nắm bắt tình hình tiêu thụ năng lượng của từng máy móc, dây chuyền hoặc khu vực sản xuất.

Thông số thường được EMS giám sát bao gồm:

• Điện năng: Công suất tiêu thụ, điện áp, dòng điện, hệ số công suất, điện năng tiêu thụ (kWh).
• Nước: Lưu lượng nước sử dụng, tổng lượng nước tiêu thụ.
• Khí nén: Áp suất, lưu lượng và mức tiêu thụ khí nén.
• Hơi nước: Lưu lượng và mức năng lượng sử dụng.
• Nhiên liệu: Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình sản xuất.

Nhờ khả năng tổng hợp dữ liệu từ nhiều thiết bị, EMS giúp doanh nghiệp chuyển từ phương pháp quản lý thủ công sang quản lý năng lượng dựa trên dữ liệu thực tế.

Cấu trúc cơ bản của hệ thống EMS trong nhà máy

Một hệ thống EMS công nghiệp thường được xây dựng từ nhiều thành phần có khả năng kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau.

• Thiết bị đo lường: Đồng hồ đo điện đa năng, công tơ điện, cảm biến lưu lượng, cảm biến áp suất và các thiết bị đo năng lượng khác.
• Bộ thu thập dữ liệu: PLC, RTU hoặc Gateway công nghiệp có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin từ các thiết bị đo.
• Hệ thống truyền thông: Sử dụng các giao thức như Modbus RTU, Modbus TCP, Ethernet hoặc MQTT để truyền dữ liệu về máy chủ.
• Phần mềm EMS: Tiếp nhận, lưu trữ, phân tích và quản lý dữ liệu năng lượng. Dashboard, biểu đồ và báo cáo giúp người vận hành theo dõi tình trạng tiêu thụ năng lượng trực quan.

Các thành phần được kết nối thành một hệ thống thống nhất, cho phép giám sát năng lượng từ cấp độ thiết bị đến toàn bộ nhà máy.

Vai trò của hệ thống EMS trong tối ưu năng lượng và phát triển bền vững

Hệ thống EMS giúp doanh nghiệp kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng nâng cao hiệu suất sản xuất, tiết kiệm chi phí và giảm tác động đến môi trường. Việc triển khai EMS mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong quá trình quản lý và vận hành doanh nghiệp.

Kiểm soát tiêu thụ năng lượng, hạn chế lãng phí tài nguyên

EMS cho phép giám sát lượng điện năng và các nguồn năng lượng tiêu thụ tại từng khu vực, dây chuyền hoặc thiết bị trong nhà máy. Thông qua dữ liệu thu thập được, doanh nghiệp:

• Xác định máy móc, thiết bị hoặc công đoạn có mức tiêu thụ năng lượng bất thường.
• Phát hiện tình trạng sử dụng điện lãng phí trong quá trình sản xuất.
• Điều chỉnh thời gian hoạt động của thiết bị để tránh tiêu hao năng lượng không cần thiết.
• Đề xuất phương án cải tiến công nghệ và quy trình vận hành nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng tài nguyên.

Chẳng hạn, tại nhà máy xi măng, dữ liệu từ EMS hỗ trợ đánh giá mức tiêu thụ điện của hệ thống nghiền, băng tải và đóng bao, từ đó xác định những công đoạn cần tối ưu.

Giảm phát thải khí nhà kính, hướng đến sản xuất xanh

Sử dụng năng lượng hiệu quả là một trong những giải pháp quan trọng giúp doanh nghiệp hạn chế lượng khí thải phát sinh từ hoạt động sản xuất. EMS hỗ trợ theo dõi mức tiêu thụ năng lượng, phân tích hiệu suất và đánh giá những khu vực có khả năng giảm phát thải CO2.

Bên cạnh đó, hệ thống còn có thể kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời (Solar PV) và pin lưu trữ (BESS) để nâng cao hiệu quả khai thác năng lượng sạch.

Đặc biệt, đối với các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng như thép, dệt may và xi măng, EMS góp phần:

• Giảm lượng điện năng tiêu thụ không cần thiết.
• Hạn chế phát thải khí CO2 trong quá trình sản xuất.
• Tối ưu việc sử dụng năng lượng tái tạo.
• Hỗ trợ doanh nghiệp thực hiện chiến lược phát triển bền vững và hướng đến mục tiêu Net Zero 2050.

Nâng cao hiệu suất vận hành, tối ưu ngân sách sản xuất

Một trong những giá trị nổi bật của EMS là khả năng thu thập và phân tích dữ liệu năng lượng theo thời gian thực. Nhờ đó, bộ phận quản lý nhanh chóng phát hiện những bất thường trong quá trình vận hành và đưa ra phương án xử lý phù hợp.

• Theo dõi hiệu suất tiêu thụ điện của từng dây chuyền sản xuất.
• Phát hiện thiết bị hoạt động quá tải hoặc tiêu thụ điện vượt mức bình thường.
• Phân tích biểu đồ năng lượng để điều chỉnh kế hoạch vận hành.
• Hạn chế chi phí bảo trì nhờ phát hiện sớm những dấu hiệu bất thường.
• Cung cấp báo cáo giúp nhà quản lý đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng.

Nhờ kiểm soát tốt các nguồn tiêu thụ, doanh nghiệp có thể giảm chi phí điện, hạn chế thời gian ngừng máy và nâng cao hiệu quả hoạt động tổng thể.

Đáp ứng yêu cầu quản lý môi trường và tiêu chuẩn quốc tế

Trong bối cảnh các thị trường xuất khẩu ngày càng chú trọng đến yếu tố môi trường, doanh nghiệp cần xây dựng quy trình quản lý năng lượng và tài nguyên minh bạch. EMS hỗ trợ thực hiện mục tiêu này thông qua việc lưu trữ, tổng hợp và cung cấp dữ liệu phục vụ công tác đánh giá.

• Theo dõi và lưu trữ dữ liệu tiêu thụ năng lượng phục vụ kiểm toán.
• Xây dựng báo cáo về hiệu quả sử dụng năng lượng và lượng phát thải.
• Hỗ trợ doanh nghiệp triển khai hệ thống quản lý môi trường theo ISO 14001.
• Cung cấp dữ liệu phục vụ các chương trình đánh giá và báo cáo phát triển bền vững.
• Tăng tính minh bạch, nâng cao uy tín với đối tác và khách hàng quốc tế.

Quy trình thiết kế và triển khai hệ thống EMS trong doanh nghiệp

Khảo sát hiện trạng và đánh giá nhu cầu sử dụng năng lượng

Trước khi triển khai EMS, doanh nghiệp cần tiến hành khảo sát hệ thống điện và các nguồn năng lượng đang sử dụng. Đây là cơ sở để xác định phạm vi giám sát và lựa chọn giải pháp phù hợp.

• Thống kê các nguồn năng lượng như điện, nước, khí nén, gas và hơi nước.
• Xác định những thiết bị, máy móc và dây chuyền tiêu thụ năng lượng lớn.
• Đánh giá hệ thống đo lường, giám sát và quản lý hiện có.
• Xác định mục tiêu tiết kiệm năng lượng và ngân sách đầu tư.

Lựa chọn thiết bị đo lường và thu thập dữ liệu

Sau khi hoàn thành khảo sát, doanh nghiệp cần lựa chọn các thiết bị phù hợp để thu thập thông tin tiêu thụ năng lượng tại từng khu vực.

Một số thiết bị thường được sử dụng gồm:

• Đồng hồ đo điện đa năng: Theo dõi điện áp, dòng điện, công suất, điện năng tiêu thụ và hệ số công suất.
• Cảm biến đo lường: Thu thập dữ liệu về nhiệt độ, áp suất, lưu lượng nước, khí nén và các thông số liên quan.
• Bộ điều khiển PLC: Tiếp nhận, xử lý và truyền dữ liệu từ các thiết bị đo lường.
• Bộ chuyển đổi truyền thông: Hỗ trợ kết nối các thiết bị sử dụng giao thức RS485, Modbus RTU, Modbus TCP hoặc Ethernet.

Việc lựa chọn thiết bị cần đảm bảo khả năng tương thích, độ chính xác và khả năng mở rộng khi doanh nghiệp có nhu cầu nâng cấp hệ thống.

 Xây dựng hệ thống kết nối và truyền dữ liệu

Dữ liệu từ các thiết bị đo lường cần được truyền về hệ thống quản lý trung tâm để phục vụ quá trình giám sát và phân tích. Tùy theo kiến trúc hệ thống, doanh nghiệp sử dụng PLC, Gateway hoặc các bộ chuyển đổi truyền thông để kết nối thiết bị thông qua mạng công nghiệp.

Các giao thức phổ biến gồm:

• Modbus RTU, Modbus TCP.
• RS485, Ethernet.
• MQTT và các giao thức truyền dữ liệu IoT.

Quá trình kết nối cần đảm bảo dữ liệu được truyền liên tục, ổn định và hạn chế tình trạng mất kết nối giữa các thiết bị.

Cài đặt phần mềm EMS và thiết lập chức năng giám sát

Phần mềm EMS đóng vai trò trung tâm trong việc tiếp nhận, xử lý, hiển thị và phân tích dữ liệu năng lượng. Sau khi hoàn thành kết nối thiết bị, doanh nghiệp tiến hành cấu hình phần mềm theo nhu cầu quản lý thực tế.

• Giám sát thời gian thực: Hiển thị thông số điện năng và mức tiêu thụ năng lượng của từng khu vực.
• Biểu đồ phân tích: Theo dõi xu hướng sử dụng năng lượng theo giờ, ngày, tuần hoặc tháng.
• Cảnh báo bất thường: Phát hiện tình trạng quá tải, tiêu thụ điện vượt ngưỡng hoặc mất kết nối thiết bị.
• Quản lý báo cáo: Tổng hợp dữ liệu, thống kê và xuất báo cáo phục vụ công tác quản lý.
• Giám sát từ xa: Cho phép người quản lý theo dõi tình trạng sử dụng năng lượng thông qua máy tính hoặc thiết bị di động.

Kiểm tra, vận hành thử và đánh giá hiệu quả

Sau khi hoàn tất quá trình cài đặt, hệ thống cần được kiểm tra tổng thể trước khi đưa vào vận hành chính thức.

• Kiểm tra độ chính xác của dữ liệu từ đồng hồ đo và cảm biến.
• Đánh giá khả năng truyền nhận thông tin giữa các thiết bị và phần mềm.
• Kiểm tra chức năng hiển thị, cảnh báo và lưu trữ dữ liệu.
• Theo dõi hoạt động thực tế để phát hiện lỗi và điều chỉnh cấu hình.
• So sánh mức tiêu thụ năng lượng trước và sau khi triển khai để đánh giá hiệu quả.

Đào tạo nhân sự và duy trì hoạt động hệ thống

EMS chỉ phát huy tối đa hiệu quả khi được quản lý và sử dụng đúng cách. Doanh nghiệp cần tổ chức hướng dẫn nhân sự phụ trách vận hành, giám sát và khai thác dữ liệu từ hệ thống.

Ngoài ra, cần thực hiện bảo trì thiết bị định kỳ, kiểm tra kết nối truyền thông, sao lưu dữ liệu và cập nhật phần mềm khi cần thiết. Việc thường xuyên phân tích báo cáo năng lượng cũng giúp doanh nghiệp phát hiện những cơ hội cải tiến, từng bước tối ưu chi phí vận hành.

Xem thêm: Phần mềm quản lý giám sát điện năng theo thời gian thực từ xa 24/7

Việc ứng dụng EMS giúp doanh nghiệp kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng, tối ưu chi phí vận hành, nâng cao hiệu suất sản xuất và hướng đến mục tiêu phát triển bền vững. ATPro Corp chuyên tư vấn, thiết kế và triển khai các giải pháp giám sát, quản lý năng lượng thông minh bằng SCADA/EMS, đáp ứng nhu cầu thực tế của từng nhà máy. Liên hệ ATPro Corp để được đội ngũ kỹ thuật tư vấn giải pháp phù hợp!

Tham khảo ngay các sản phẩm đang được bán chạy nhất tại ATPro

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG ĐIỆN TỬ – AT-QMS05

• Có sẵn: 5

KIOSK LẤY SỐ THỨ TỰ, KIOSK XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG TRA CỨU THÔNG TIN DỊCH VỤ CÔNG

34.560.000 ₫

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG

• Đặt hàng trước

HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ KHÔNG DÂY

• Có sẵn: 3

CẢM BIẾN ĐO LƯỢNG MƯA RK400-04

6.318.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC NHIÊN LIỆU RS485/4-20mA – RKL-04

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM ĐẤT RS485/4-20mA – RK520-01

2.052.000 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN CO CHO TẦNG HẦM – RK300-11

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO BỤI MỊN PM2.5 – NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC, CHẤT LỎNG RK500-11

3.649.320 ₫

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO NỒNG ĐỘ CO2 RS485/4-20mA

• Đặt hàng trước

CẢM BIẾN ĐO MỨC SIÊU ÂM PROSONIC FMU30

ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, MES, quản lý điện năng, hệ thống gọi số, hệ thống xếp hàng, đồng hồ LED treo tường, đồng hồ đo lưu lượng, máy tính công nghiệp, màn hình HMI, IoT Gateway, đèn tín hiệu, đèn giao thông, đèn máy CNC, bộ đếm sản phẩm, bảng LED năng suất, cảm biến công nghiệp,...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.