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【摘要】
本文對(duì)某卷煙廠能源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)作了詳細(xì)介紹,主要分為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì),和通訊網(wǎng)絡(luò)的連接三部分。該系統(tǒng)已在該卷煙廠投入使用,實(shí)際運(yùn)行狀況良好。本系統(tǒng)給用戶提供了生產(chǎn)過(guò)程中詳細(xì)的能源、物料消耗情況,使用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題,以便最大限度地提高能源、物料的利用率,達(dá)到全面節(jié)能降耗的目的,與此同時(shí)經(jīng)濟(jì)效率和管理水平也得到了提高。
關(guān)鍵詞:DCS 現(xiàn)場(chǎng)總線 能源監(jiān)測(cè) Visual Basic
1 引言
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。例如:卷煙生產(chǎn)要求車間保持恒溫、恒濕,這將直接影響煙絲的質(zhì)量,決定了成品煙的質(zhì)量,所以需要大量的空調(diào)設(shè)備和除塵設(shè)備,再加上生產(chǎn)設(shè)備的耗電,這意味著煙草行業(yè)對(duì)電量的需求是相當(dāng)大的。煙草行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備多是依靠氣體的推動(dòng)力生產(chǎn),那么要生產(chǎn)設(shè)備所需要的氣體,要消耗煤、油把水加熱成蒸汽,或是通過(guò)耗電能的設(shè)備把空氣壓縮生成空壓氣??梢?jiàn)大型的卷煙生產(chǎn)廠每天都要消耗大量的能源,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。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的逐漸深入,采用計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)的觀念越來(lái)越深入人心。為了減輕員工的負(fù)擔(dān)提高工作的效率,完善自己的經(jīng)營(yíng)管理,該卷煙廠決定建立自己的計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng),主要完成能源的監(jiān)測(cè)管理功能。建立該監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可以給企業(yè)帶來(lái)巨大的效益。具體地可以帶來(lái)如下好處:
(1)使用本系統(tǒng)能使用戶全面了解生產(chǎn)過(guò)程的能源、物料消耗情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并解決問(wèn)題,以便最大限度地提高能源、物料的利用率,從而達(dá)到全面節(jié)能降耗的目的,與此同時(shí)也就提高了經(jīng)濟(jì)效率和管理水平。
(2)提高了數(shù)據(jù)的可靠性和正確性,提高了計(jì)算準(zhǔn)確率,減少了由于人為計(jì)算不準(zhǔn)確和誤差造成的損失。
(3)極大的節(jié)約了人員,也減輕了統(tǒng)計(jì)辦公室實(shí)際操作人員計(jì)算的負(fù)擔(dān),減少了計(jì)算時(shí)間。
2 能源監(jiān)控管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
要合理使用和調(diào)配能源的前提是要清楚的了解能源的使用情況,這就需要把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)耗能數(shù)據(jù)采集匯總。一個(gè)大型的煙草生產(chǎn)企業(yè),要采集數(shù)據(jù)的地點(diǎn)分布在整個(gè)廠區(qū),而且數(shù)量也很多,在數(shù)據(jù)采集和傳輸方面需解決分布廣,數(shù)量多的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題,在傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)上,嘗試引進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),提出了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的DCS控制系統(tǒng)?,F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn),適用于現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多點(diǎn)、多站的通訊系統(tǒng),被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)?,F(xiàn)場(chǎng)總線將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器連接起來(lái),可將控制分散在整個(gè)網(wǎng)內(nèi),現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線直接供電。
該卷煙廠能源管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)該卷煙廠各部門(mén)233個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的匯總處理、耗能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、時(shí)段數(shù)據(jù)的查詢、報(bào)表的打印和班次的考核等功能。
該系統(tǒng)采用德國(guó)西門(mén)子公司的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備SIMATIC PCS7系列產(chǎn)品搭建,其中包括1個(gè)S7-400主站和1個(gè)S7-300主站,下設(shè)9個(gè)ET200M子站,完成了蒸汽、空壓氣、水量和電量的233個(gè)點(diǎn)的采集任務(wù)。其中包括二期工程中的15個(gè)蒸汽流量,15個(gè)蒸汽壓力,15個(gè)蒸汽溫度,7個(gè)空壓氣流量,7個(gè)空壓氣壓力,9個(gè)水流量、131個(gè)電量和一期工程的2個(gè)蒸汽流量、2個(gè)蒸汽壓力、2個(gè)蒸汽溫度、1個(gè)用煤量、2個(gè)用油量、19個(gè)電量、3個(gè)水流量、1個(gè)空壓氣流量、1個(gè)空壓氣壓力、1個(gè)空壓氣溫度。PLC的編程使用西門(mén)子開(kāi)發(fā)的STEP7編程軟件,下載到PLC的程序主要完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算。上位機(jī)組態(tài)同樣使用西門(mén)子公司的SIMATIC WINCC,通過(guò)形象的工控畫(huà)面在線監(jiān)視各部門(mén)耗能情況,實(shí)現(xiàn)時(shí)段查詢和耗能明細(xì)報(bào)表打印功能。為了更好的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析、成本核算和班次考核功能,我們使用Visual Basic6.0編制了能源監(jiān)測(cè)評(píng)估軟件,該軟件通過(guò)自編的OPC簡(jiǎn)單程序與WINCC內(nèi)部集成的OPC程序接口相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該軟件可對(duì)記錄的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更細(xì)致分析,得到成本核算和班次考核結(jié)果,給各個(gè)部門(mén)的考核工作提供可靠依據(jù),提高了管理水平。同時(shí),通過(guò)該軟件繪制的各種能耗曲線圖,為分析生產(chǎn)耗能趨勢(shì)提供依據(jù)。
本系統(tǒng)可大體分為三部分:上位機(jī)、主站(300主站和400主站)及其子站(總共9個(gè)ET200M子站)如圖1所示。上位機(jī)由一臺(tái)服務(wù)器和三臺(tái)客戶機(jī)組成,我們把服務(wù)器并入企業(yè)網(wǎng),因?yàn)槲鏖T(mén)子公司的上位機(jī)組態(tài)軟件WINCC內(nèi)置了OPC通訊功能,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。為了方便鍋爐操作工的工作,我們?cè)阱仩t操作間和油爐操作間分別添加了一臺(tái)客戶機(jī),實(shí)時(shí)顯示有關(guān)鍋爐操作的數(shù)據(jù)。為了企業(yè)管理層可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)耗能情況,我們?cè)谵k公樓設(shè)備管理處用同樣的方式添加了第三臺(tái)客戶機(jī)。400PLC主站及300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??蛻魴C(jī)和服務(wù)器之間通過(guò)OPC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。PLC300站以滿足就近采集傳感器信號(hào)和高速計(jì)數(shù)器的要求。
PLC編程使用西門(mén)子公司編程軟件STEP7,上位機(jī)監(jiān)控使用西門(mén)子公司SIMATIC WINCC實(shí)現(xiàn),統(tǒng)計(jì)辦公室的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估應(yīng)用軟件使用Visual Basic6.0語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。STEP7編程實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的初步處理。上位軟件完成數(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)。
圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
3 能源監(jiān)控管理系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)
3.1軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)PLC編程使用西門(mén)子公司編程軟件STEP7,上位機(jī)監(jiān)控使用西門(mén)子公司SIMATICWINCC實(shí)現(xiàn),統(tǒng)計(jì)辦公室的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序采用VisualBasic6.0語(yǔ)言編寫(xiě)。
STEP7編程實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的初步處理。上位軟件完成數(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)。
STEP7是用于SIMATICS7300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件,可使用梯形邏輯圖、功能塊圖或語(yǔ)句表3種方式編寫(xiě)具體程序。
在根據(jù)工程實(shí)際要求編程前,首先要確定系統(tǒng)中用到的主要硬件設(shè)備,比如PLC型號(hào),信號(hào)采集模塊類型,通訊模塊等,并根據(jù)實(shí)際情況在STEP7的SIMATICManager窗口中,給工程添加相應(yīng)的硬件組態(tài)。把PLC主站與服務(wù)器通過(guò)CP5611網(wǎng)卡連接好,通過(guò)STEP7在線的將編好的PLC控制程序下載到PLC的CPU中,下面以S7-400PLC程序?yàn)槔榻B。
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。
(1)主程序(組織塊OB1)
主程序流程圖:
用到的主要FC簡(jiǎn)介:
?、貴C1數(shù)據(jù)采集:將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)字量分別放入各個(gè)子站對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中,等待處理。
?、贔C10全局?jǐn)?shù)據(jù)分配:用于分配一些全局?jǐn)?shù)據(jù),便于以后調(diào)用和修改,減少錯(cuò)誤機(jī)率。程序中定義的M存儲(chǔ)區(qū)如表1所示:
表1 程序中定義的主要M存儲(chǔ)區(qū)
存儲(chǔ)區(qū) |
存儲(chǔ)取的用途 |
存放數(shù)值 |
MW10 |
在FC1中用到,表示DP分布式I/O的起始地址 |
528 |
MD16 |
空壓氣要求的壓力值,單位kg/cm2 |
6.033 |
MW20 |
4mA對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量 |
0 |
MD22 |
水蒸汽要求的溫度值,單位K通過(guò)MD26的值,查表可得到。 |
4.5235 |
MD26 |
水蒸汽要求的壓力值,單位kg/cm2 |
9.0 |
MW30 |
20mA對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量 |
27648 |
MW32 |
(20-4)mA對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 |
27648 |
MD34 |
累積系數(shù),浮點(diǎn)數(shù) |
3600.0 |
MB38 |
求溫度時(shí)查表要到的標(biāo)志區(qū) |
|
MD40 |
1kg/cm2對(duì)應(yīng)的MPa值 |
0.0980665 MPa |
MD44 |
壓力表量程 |
1.2MPa |
MD48 |
溫度表量程 |
180攝氏度 |
MD52 |
1個(gè)大氣壓對(duì)應(yīng)的Mpa值 |
0.101325 MPa |
MD56 |
0攝氏度對(duì)應(yīng)的絕對(duì)溫度 |
273.15K |
MW60 |
3公斤對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 |
6778 |
MW62 |
8公斤對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 |
18076 |
MW64 |
13公斤對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 |
27648 |
MB66 |
OB86硬件中斷標(biāo)志區(qū) |
|
MB67 |
OB86_EV_CLASS |
|
MW68 |
OB86_FLT_ID |
|
MD70 |
OB86_MDL_ADDR |
|
MD72 |
OB86_RACKS_FLTD |
|
MD76- MD80 |
OB86_DATE_TIME |
|
?、跢C100累積量清零:用于將存放累積量的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)單元清零。
④FC106功率線性化:調(diào)用FC107,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的功率信號(hào)根據(jù)量程轉(zhuǎn)換。
⑤FC107功率線性化:功率千瓦值=(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量/27648)×功率表量程
?。?)1S循環(huán)(組織塊OB32)
程序流程圖(如圖3)
用到的主要FC簡(jiǎn)介:
?、臚C3空壓氣流量補(bǔ)償:空壓氣的壓力范圍是3~8kg/cm2。調(diào)用FC104,Tf=MW20,Tn=273.15,Pf、Qf來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)采集的已放入DB塊的數(shù)據(jù),Pn=MD16。對(duì)空壓站空壓氣流量處理特殊,調(diào)用FC105。
?、艶C4空壓氣累積:調(diào)用FC102,實(shí)現(xiàn)空壓氣流量的累加。
?、荈C5水蒸汽流量補(bǔ)償:水蒸汽的壓力范圍是3~13kg/cm2.調(diào)用FC104。
?、菷C6水蒸汽溫度計(jì)算:調(diào)用FC101,通過(guò)水蒸汽壓力計(jì)算出水蒸汽溫度。
?、蒄C7水蒸汽累積:調(diào)用FC102,實(shí)現(xiàn)水蒸汽流量的累加。
?、蔉C8電量累積:調(diào)用FC103,實(shí)現(xiàn)電量的累積。
?、薋C9水量累積:調(diào)用FC103,對(duì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單累加。
?、蘁C101水蒸汽溫度計(jì)算:根據(jù)水蒸汽壓力值查表得到水蒸汽溫度值。其中:水蒸汽壓力=(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字信號(hào)/27648)×壓力表量程/0.098。通過(guò)水蒸汽標(biāo)況圖查表得到溫度值。
?、虵C102氣體累積:累積量=累積量+氣體流量/MD34(MD34為3600.0,浮點(diǎn)數(shù)。考慮到流量單位是以小時(shí)為依據(jù),因本系統(tǒng)累加循環(huán)是1秒鐘循環(huán),所以將時(shí)間單位小時(shí)換算為秒)。
⑽FC103水電累積:累積量=累積量+水電流量/MD34(MD34為3600.0,浮點(diǎn)數(shù)??紤]到流量單位是以小時(shí)為依據(jù),因本系統(tǒng)累加循環(huán)是1秒鐘循環(huán),所以將單位換算為秒)。
⑾FC104氣體流量補(bǔ)償:
氣體壓力=(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)/27648)×壓力表量程+1個(gè)大氣壓對(duì)應(yīng)的Mpa值
氣體絕對(duì)溫度=氣體攝氏溫度+273
補(bǔ)償后氣體流量=補(bǔ)償前氣體流量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量×(氣體壓力/所需氣體壓力)×(氣體所需溫度/氣體絕對(duì)溫度)
?、蠪C105空壓站空壓氣流量補(bǔ)償:
空壓氣壓力=(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量/27648)×壓力表量程+1個(gè)大氣壓對(duì)應(yīng)的Mpa值
空壓氣補(bǔ)償后流量=補(bǔ)償前采自現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)經(jīng)過(guò)線性化的流量信號(hào)×空壓氣壓力×[273.15/(0.10135×空壓氣絕對(duì)溫度)]
(3)500ms循環(huán)(OB33)
調(diào)用FC42完成脈沖電量信號(hào)的累積。FC42主要用來(lái)完成對(duì)計(jì)數(shù)器的控制。對(duì)每個(gè)變量使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器,每個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)最高值為999,利用兩個(gè)計(jì)數(shù)器可以提高計(jì)數(shù)總量。用電量(度)=脈沖個(gè)數(shù)/1000×變比。為提高計(jì)數(shù)精度,用四個(gè)DBW存放采集到的電量。各個(gè)電量的存放位置列于表2和表3中。
表2 空壓站電量存儲(chǔ)區(qū)對(duì)照表
項(xiàng)目 |
小數(shù)第二位 |
小數(shù)第一位 |
個(gè)位 |
十位 |
一號(hào)電機(jī) |
DB5.DBW112 |
DB5.DBW114 |
DB5.DBW150 |
DB5.DBW144 |
二號(hào)電機(jī) |
DB5.DBW116 |
DB5.DBW118 |
DB5.DBW88 |
DB5.DBW90 |
三號(hào)電機(jī) |
DB5.DBW142 |
DB5.DBW120 |
DB5.DBW92 |
DB5.DBW94 |
四號(hào)電機(jī) |
DB5.DBW122 |
DB5.DBW124 |
DB5.DBW96 |
DB5.DBW98 |
五、六號(hào)電機(jī) |
DB5.DBW126 |
DB5.DBW128 |
DB5.DBW100 |
DB5.DBW102 |
干燥機(jī) |
DB5.DBW130 |
DB5.DBW132 |
DB5.DBW146 |
DB5.DBW148 |
水泵 |
DB5.DBW134 |
DB5.DBW136 |
DB5.DBW108 |
DB5.DBW110 |
表3 薄片車間電量存儲(chǔ)區(qū)對(duì)照表
項(xiàng)目 |
小數(shù)第二位 |
小數(shù)第一位 |
個(gè)位 |
十位 |
生產(chǎn)1 |
DB8.DBW104 |
DB8.DBW106 |
DB8.DBW120 |
DB8.DBW92 |
總電量7#配 |
DB8.DBW108 |
DB8.DBW110 |
DB8.DBW122 |
DB8.DBW94 |
照明 |
DB8.DBW112 |
DB8.DBW114 |
DB8.DBW124 |
DB8.DBW96 |
生產(chǎn)2 |
DB8.DBW116 |
DB8.DBW118 |
DB8.DBW126 |
DB8.DBW198 |
3.2 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)大體結(jié)構(gòu)是:主站通過(guò)PROFIBUS-DP和下面的各個(gè)子站相連,完成數(shù)據(jù)的傳輸。300和400主站通過(guò)MPI協(xié)議與上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡相聯(lián),并把服務(wù)器納入企業(yè)的網(wǎng)絡(luò),這樣使得客戶機(jī)的擴(kuò)展變得異常簡(jiǎn)單,只需將計(jì)算機(jī)納入局域網(wǎng),再通過(guò)WINCC中自帶的OPC讀寫(xiě)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享即可。為了能實(shí)時(shí)的掌握生產(chǎn)情況,我們利用廠區(qū)局域網(wǎng)在鍋爐房、油爐房和設(shè)備管理處連接了3個(gè)操作站。為了能更好的完成考核和統(tǒng)計(jì)工作,在統(tǒng)計(jì)辦公室用同樣的方法即通過(guò)廠區(qū)現(xiàn)有的局域網(wǎng)和WINCC內(nèi)部集成的OPC連接了一個(gè)操作站,再通過(guò)WINCC.Client與這臺(tái)操作站上用VB6.0開(kāi)發(fā)的能源監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)通訊,這兩者之間的通訊是通過(guò)在VB中開(kāi)發(fā)的OPC客戶端應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的,如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
4 統(tǒng)計(jì)辦公室能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序的設(shè)計(jì)
4.1與服務(wù)器的通訊連接
由于統(tǒng)計(jì)辦公室要對(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)估,所以其要求更為復(fù)雜。它需要記錄鍋爐房,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。如果用上位組態(tài)軟件WINCC來(lái)滿足這么多細(xì)致的要求,工作量十分大,而且由于WINCC自身的很多性能特點(diǎn),也很難實(shí)現(xiàn)和滿足廠方的要求。所以考慮到在統(tǒng)計(jì)報(bào)表及訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)方面VisualBasic6.0具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作功能,于是該系統(tǒng)采用VB6.0結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在通訊方面客戶機(jī)與服務(wù)器的通訊采用了服務(wù)器上的Wincc.Client與Wincc.Server上的WINCC內(nèi)部集成的OPC互相通訊的方式,而客戶機(jī)上的VisualBasic6.0與本機(jī)上的Wincc.Client的通訊則是通過(guò)在VB中開(kāi)發(fā)OPC客戶端程序?qū)崿F(xiàn)的。
具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5中所示的Wincc.Client的角色非常特殊,它對(duì)于圖中所示的Wincc.Server來(lái)說(shuō)是客戶端,而對(duì)于該能源管理軟件來(lái)說(shuō)則成了服務(wù)器端。這樣做的目的是為了更好的利用WINCC內(nèi)部集成的OPC來(lái)進(jìn)行比較復(fù)雜的通訊,只在簡(jiǎn)單部分使用VB的OPC客戶端應(yīng)用程序。
4.2能源監(jiān)測(cè)評(píng)估程序基本功能
系統(tǒng)要完成三大部門(mén)的監(jiān)測(cè)與管理的功能(如圖6所示)。監(jiān)測(cè)部分要完成70多個(gè)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與累計(jì),并顯示出各個(gè)瞬時(shí)量的實(shí)時(shí)曲線;管理部分要完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算,統(tǒng)計(jì)報(bào)表,成本核算,數(shù)據(jù)分析,錯(cuò)誤列表,數(shù)據(jù)備份,參數(shù)設(shè)置,導(dǎo)入Excel表等幾大功能。要具備完善的數(shù)據(jù)匯總功能還要具有較完善的查詢功能及數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的設(shè)計(jì)。
圖6 監(jiān)測(cè)和管理功能圖
系統(tǒng)完成如下功能:通過(guò)OPC客戶端程序與本機(jī)上的WINCC客戶端進(jìn)行通訊,每當(dāng)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)有變化時(shí),客戶端的WINCC上的數(shù)據(jù)也隨之發(fā)生變化,相應(yīng)的管理軟件上的數(shù)據(jù)也發(fā)生變化,從而進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。每四分鐘把所有的瞬時(shí)量讀入4分鐘數(shù)據(jù)庫(kù)中,用來(lái)劃出時(shí)實(shí)曲線,每半小時(shí)把所有量(包括瞬時(shí)量和累計(jì)量)讀入半小時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成8小時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和天數(shù)據(jù)庫(kù)。之所以要生成這兩個(gè)中間數(shù)據(jù)庫(kù),是因?yàn)橐獙?duì)每個(gè)班次進(jìn)行考核和滿足日后的日查詢功能。該卷煙廠的生產(chǎn)車間共分為甲、乙、丙3個(gè)班次,每個(gè)班次工作8小時(shí),所以建立了8小時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);在今后的查詢功能中都是以日查詢?yōu)榛A(chǔ)的,所以又建立了24小時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)這兩個(gè)中間數(shù)據(jù)庫(kù),可對(duì)各個(gè)部門(mén)的數(shù)據(jù)按要求顯示報(bào)表,計(jì)算各個(gè)部門(mén)的成本或消耗,并按條件選擇進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算,以供用戶對(duì)各個(gè)部門(mén)生產(chǎn)狀況進(jìn)行分析比較,并可以以棒圖和餅圖兩種方式形象的顯示。在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中,各個(gè)監(jiān)測(cè)量越限錯(cuò)誤狀態(tài)也被實(shí)時(shí)的寫(xiě)入錯(cuò)誤列表,并可按選擇的條件進(jìn)行錯(cuò)誤列表的查詢。當(dāng)進(jìn)入新的一年時(shí),可執(zhí)行備份功能將不需要分析的數(shù)據(jù)備份至備份庫(kù)中。為了方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理分析,還可將各個(gè)部門(mén)的數(shù)據(jù)按要求與EXCEL表鏈接,生成EXCEL表格式的文件。
5 結(jié)束語(yǔ)
能源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng),是一套完整的監(jiān)控系統(tǒng),包括現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和傳輸、PLC子站與主站之間的通訊、主站與上位機(jī)的通訊、客戶機(jī)的擴(kuò)展和主機(jī)的通訊、數(shù)據(jù)的處理、報(bào)表打印、生產(chǎn)成本核算和班次考核等內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、成本核算和報(bào)表打印等功能。該系統(tǒng)的投入使用給用戶提供了生產(chǎn)過(guò)程中詳細(xì)的能源、物料消耗情況,使用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題,以便最大限度地提高能源、物料的利用率,達(dá)到全面節(jié)能降耗的目的。
作者簡(jiǎn)介:
胡曉峰 男 在讀碩士研究生 主要研究方向:機(jī)電一體化
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