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          PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線在工廠能源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

          作者: 時(shí)間:2012-09-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
            能源消耗是企業(yè)產(chǎn)品成本中重要的可控部分,降低能源消耗是企業(yè)降低成本的重要途徑。煙草行業(yè)向來(lái)是耗能大戶, 隨著國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和成套設(shè)備的大量引進(jìn),卷煙生產(chǎn)從過(guò)去的低速手工生產(chǎn)發(fā)展到高速全自動(dòng)生產(chǎn),對(duì)能源的需求越來(lái)越大,因此降低能源的損耗、合理調(diào)配能源將直接提高其生產(chǎn)效益。將軍煙草集團(tuán)有限公司成立于 1993 年,位于山東省濟(jì)南市,是一家以煙草為主業(yè)、多元化經(jīng)營(yíng)的跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨國(guó)界的企業(yè)集團(tuán)。其核心企業(yè)濟(jì)南卷煙廠擁有目前世界上最先進(jìn)的卷煙設(shè)備及行業(yè)技術(shù)中心。公司現(xiàn)有員工 5000 余人,總資產(chǎn) 73 億元,是全國(guó)煙草行業(yè) 36 家重點(diǎn)企業(yè)之一。
            本能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用來(lái)對(duì)濟(jì)南卷煙廠各部門(mén)的能源消耗情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印等。本系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)量包括全廠各部門(mén)的電、水、蒸汽、空壓氣等相關(guān)的參數(shù)。

          二、系統(tǒng)介紹
            本系統(tǒng)由能源統(tǒng)計(jì)辦公室、鍋爐操作室和設(shè)備管理處組成三層。通過(guò)分布于全廠各個(gè)車間的傳感器將蒸氣、空壓氣、水量和電量233個(gè)點(diǎn)的參量采集到服務(wù)器中,鍋爐操作室和設(shè)備管理處負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)時(shí)參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)測(cè);能源統(tǒng)計(jì)辦公室實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、能源消耗的當(dāng)日和當(dāng)月累積顯示、累積量的日、月、時(shí)段數(shù)據(jù)的查詢以及報(bào)表打印。統(tǒng)計(jì)辦公室的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序完成班次的各項(xiàng)指標(biāo)考核任務(wù),對(duì)廠內(nèi)的能源供應(yīng)部門(mén)的投入、產(chǎn)出及能源使用用戶單位的耗能情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,成本核算等,為提高廠內(nèi)能源管理使用水平提供了可信依據(jù)。
            本系統(tǒng)CPU主站選用Siemens 的Simatic S7-400的CPU414-2DP和S7-300的CPU314,400主站配置9個(gè)ET200M子站。CPU414-2DP集成MPI通訊口和Profibus-DP通訊口,各子站與400主站采用Profibus-DP 方式相連,這樣可在保證數(shù)據(jù)采集性能要求的前提下使硬件費(fèi)用達(dá)到最低;同時(shí)400主站通過(guò)MPI接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。300PLC主站通過(guò)MPI接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。采用Simatic WinCC作為上位監(jiān)控軟件,采用VB6.0編輯統(tǒng)計(jì)辦公室的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序 。系統(tǒng)清單如下表
          三、控制系統(tǒng)構(gòu)成
          1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):系統(tǒng)配置如圖1所示。 圖1 能源管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖
            本系統(tǒng)共分為三大部分:上位監(jiān)控中心、PLC主站、PLC從站。上位機(jī)由一臺(tái)服務(wù)器和三臺(tái)客戶機(jī)組成。把服務(wù)器并入了企業(yè)網(wǎng),這樣,客戶機(jī)的擴(kuò)展變的異常容易和簡(jiǎn)單:只需把計(jì)算機(jī)并入局域網(wǎng),然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置就可以作為一臺(tái)客戶機(jī)使用。400PLC主站通過(guò)MPI協(xié)議與服務(wù)器相連。MPI可用于單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí),用它可以非常經(jīng)濟(jì)的連接少數(shù)站。400主站與其子站之間通過(guò)Profibus DP 相連。這種組網(wǎng)方式可在保證數(shù)據(jù)采集性能要求的前提下,使硬件費(fèi)用達(dá)到最低。數(shù)據(jù)采集過(guò)程大體如下:現(xiàn)場(chǎng)傳感器的輸出信號(hào)由各站信號(hào)模板采集、轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)然后通過(guò)通訊模塊送到400PLC主站,400PLC主站把各站送來(lái)的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行各種運(yùn)算、處理后通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)傳到服務(wù)器。客戶機(jī)和服務(wù)器之間通過(guò)OPC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞 。

          2.軟件設(shè)計(jì)
            本系統(tǒng)PLC主站、PLC從站的編程使用STEP7編寫(xiě),實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的初步處理;上位機(jī)監(jiān)控使用SIMATIC WinCC編寫(xiě)服務(wù)器軟件(WinCC Server)和客戶端軟件(WinCC Client),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、能源消耗的當(dāng)日和當(dāng)月累積顯示、累積量的日、月、時(shí)段數(shù)據(jù)的查詢以及報(bào)表打??;統(tǒng)計(jì)辦公室的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序采用Visual Basic 6.0 語(yǔ)言編寫(xiě),完成班次的各項(xiàng)指標(biāo)考核任務(wù)。
           ?。?)PLC主站程序:該程序包括6個(gè)OB塊、20個(gè)FC塊、15個(gè)DB塊,完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的空壓氣、水蒸汽、電量和水量的數(shù)據(jù)的處理(包括蒸汽流量補(bǔ)償和蒸汽溫度計(jì)算),并記錄各個(gè)變量的累積量。主程序(組織塊OB1)流程圖如下:
          圖3 主程序(組織塊OB1)流程圖
            (2)上位機(jī)WinCC程序:根據(jù)客戶的要求,使用WinCC編寫(xiě)友好的上位機(jī)人機(jī)界面。如下圖:
          圖2 上位機(jī)空壓氣分布界面
          3.統(tǒng)計(jì)辦公室能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序設(shè)計(jì)方案的選擇
            能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序是用VB6.0開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序,安裝在統(tǒng)計(jì)辦公室的客戶機(jī)上,要對(duì)各個(gè)部門(mén)進(jìn)行月結(jié)考核,并據(jù)此進(jìn)行獎(jiǎng)金的評(píng)定。程序需要記錄鍋爐房、空壓站、薄片車間、總配電室的70多個(gè)量的變化并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各部門(mén)各班次工人的考核,同時(shí)需要計(jì)算生產(chǎn)成本并打印詳細(xì)月報(bào)表等,工作量十分大。在實(shí)踐中,先后使用了以下幾種方案實(shí)現(xiàn)程序和服務(wù)期間的通訊。


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