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)向來是耗能大戶， 隨著國外先進(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)營的跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨國界的企業(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)主要用來對(duì)濟(jì)南卷煙廠各部門的能源消耗情況進(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)備管理處組成三層能源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。通過分布于全廠各個(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CPU314，400PLC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400PLC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)400PLC主站通過MPI接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。300PLC主站通過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。

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)然后通過通訊模塊送到400PLC主站，400PLC主站把各站送來的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行各種運(yùn)算、處理后通過MPI網(wǎng)絡(luò)傳到服務(wù)器。客戶機(jī)和服務(wù)器之間通過OPC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞 。［page］

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，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)過程數(shù)據(jù)的初步處理；上位機(jī)監(jiān)控使用SIMATIC WinCC編寫服務(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)表打印；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 語言編寫，完成班次的各項(xiàng)指標(biāo)考核任務(wù)。

（1）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：

（2）上位機(jī)WinCC程序：根據(jù)客戶的要求，使用WinCC編寫友好的上位機(jī)人機(jī)界面。如下圖：

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)處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)各部門各班次工人的考核，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。

（1）方案一：使用VB6.0開發(fā)一個(gè)OPC客戶端應(yīng)用程序，利用該程序與服務(wù)器進(jìn)行通訊。

缺點(diǎn)：客戶端程序中沒有實(shí)現(xiàn)較為完善的容錯(cuò)和故障診斷功能，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)短暫錯(cuò)誤時(shí)造成OPC連接中段，造成死機(jī)。

（2）方案二：在客戶端中加入診斷程序，通過不斷連接服務(wù)器來判斷服務(wù)器是否出現(xiàn)故障，若服務(wù)器狀態(tài)不正常便重新啟動(dòng)該系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)故障的診斷和處理。

缺點(diǎn)：客戶機(jī)與服務(wù)器頻繁的連接與斷開，造成服務(wù)器資源消耗大。

（3）方案三：OPC通訊分成兩部分：第一部分，在客戶機(jī)上開發(fā)一個(gè)小型的WinCC客戶端應(yīng)用程序，利用WinCC內(nèi)部集成的OPC接口進(jìn)行服務(wù)器和客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；第二部分，利用VB6.0開發(fā)一個(gè)OPC客戶端應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)該程序與客戶機(jī)上的WinCC進(jìn)行通訊。

優(yōu)點(diǎn)：使用WinCC內(nèi)部集成的OPC接口進(jìn)行服務(wù)器和客戶機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，有較好的穩(wěn)定性和較完善的故障診斷與處理，徹底避免死機(jī)。

（4）方案選擇：鑒于以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇第三種方案。如圖4所示

四、 控制系統(tǒng)完成的功能

1．系統(tǒng)主要功能

本系統(tǒng)主要用于采集各生產(chǎn)車間的蒸氣、空壓氣、水量和電量四種參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，為生產(chǎn)安排提供數(shù)據(jù)依據(jù)。具體功能如下：

（1） 實(shí)時(shí)顯示：本系統(tǒng)包括五部分工況圖實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)參數(shù)，包括系統(tǒng)總工況圖、制絲車間工況圖、卷接包車間工況圖、能源動(dòng)力車間工況圖、非生產(chǎn)部門工況圖。

（2）狀態(tài)曲線：顯示各車間采集數(shù)據(jù)的狀態(tài)曲線，包括總量、制絲車間、卷接包車間、能源動(dòng)力和非生產(chǎn)等部門所采集數(shù)據(jù)瞬時(shí)變化趨勢(shì)。

（3）統(tǒng)計(jì)計(jì)算：將要考核的各部門的當(dāng)前半小時(shí)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)、生成8小時(shí)數(shù)據(jù)庫和天數(shù)據(jù)庫。

（4）統(tǒng)計(jì)報(bào)表：將各部門的數(shù)據(jù)按要求顯示報(bào)表

（5）參數(shù)設(shè)置：對(duì)本系統(tǒng)用到的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括：班次參數(shù)、班次表、口令設(shè)置和曲線參數(shù)設(shè)置。

2．項(xiàng)目中的技術(shù)難點(diǎn)

用戶需要記錄鍋爐房，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，有多種復(fù)雜報(bào)表輸出要求：日?qǐng)?bào)、旬報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)，同時(shí)各種報(bào)表格式也不盡相同，這在wincc實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，故考慮采用VB的靈活方便報(bào)表制作功能。在選擇的方案中，WinCC.Client的角色非常特殊，它對(duì)于WinCC。Server來說是客戶端，而對(duì)于能源管理軟件來說則成了服務(wù)器端。

五、 結(jié)束語

本系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，提高了數(shù)據(jù)的可靠性、正確性和計(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。并且極大的節(jié)約了人員，減輕了實(shí)際操作人員的計(jì)算負(fù)擔(dān)，并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

責(zé)任編輯：gt