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卷煙廠能源SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)

時(shí)間:2011-12-12 16:28:17來(lái)源:wangww

導(dǎo)語(yǔ):?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。

  【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)。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

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:

OB1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。

1S循環(huán)程序流程圖

 ?、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。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

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。

各辦公室與服務(wù)器連接圖

  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)。

監(jiān)測(cè)和管理功能圖

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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