[摘 要> 能源消耗是企業(yè)產品成本中重要的可控部分兆焦，降低能源消耗是企業(yè)降低成本的重要途徑兵扭。本文介紹了西門子PLC和現(xiàn)場總線在卷煙廠能源監(jiān)測管理系統(tǒng)中的應用，詳細介紹了該系統(tǒng)的硬件尝鬓、軟件設計瞻绝，以及通訊網絡的連接。

　　[關 鍵 詞 > PLC 現(xiàn)場總線 WINCC秸讹，VB6.0 能源監(jiān)測

　　[ Abstract > This paper introduces zhe application of Siemens PLC and Fieldbus in the system of the inspection of energy sources and the management of production in The General Corporation. It introduces the system’s design of hardware, software and the connection of network in detail.

　　[Key Words> PLC Fieldbus WinCC VB6.0 Inspection Of Energy Source


　　一檀咙、 項目簡介

　　能源消耗是企業(yè)產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璃诀。煙草行業(yè)向來是耗能大戶弧可， 隨著國外先進技術和成套設備的大量引進，卷煙生產從過去的低速手工生產發(fā)展到高速全自動生產劣欢，對能源的需求越來越大棕诵，因此降低能源的損耗、合理調配能源將直接提高其生產效益凿将。將軍煙草集團有限公司成立于 1993 年校套，位于山東省濟南市，是一家以煙草為主業(yè)丸相、多元化經營的跨地區(qū)搔确、跨行業(yè)、跨國界的企業(yè)集團灭忠。其核心企業(yè)濟南卷煙廠擁有目前世界上最先進的卷煙設備及行業(yè)技術中心膳算。公司現(xiàn)有員工 5000 余人，總資產 73 億元攘体，是全國煙草行業(yè) 36 家重點企業(yè)之一好浆。

　　本能源監(jiān)測系統(tǒng)主要用來對濟南卷煙廠各部門的能源消耗情況進行監(jiān)測、統(tǒng)計办轮、報表和打印等浓朋。本系統(tǒng)的主要監(jiān)測量包括全廠各部門的電、水枫欢、蒸汽磨搭、空壓氣等相關的參數。

　　二返引、 系統(tǒng)介紹

　　本系統(tǒng)由能源統(tǒng)計辦公室缭亦、鍋爐操作室和設備管理處組成三層能源監(jiān)測管理系統(tǒng)。通過分布于全廠各個車間的傳感器將蒸氣隔每、空壓氣培穆、水量和電量233個點的參量采集到服務器中，鍋爐操作室和設備管理處負責對實時參數和設備的監(jiān)測贼酵；能源統(tǒng)計辦公室實現(xiàn)數據的實時顯示糙笛、能源消耗的當日和當月累積顯示模庐、累積量的日、月油宜、時段數據的查詢以及報表打印掂碱。統(tǒng)計辦公室的能源監(jiān)測評估程序完成班次的各項指標考核任務，對廠內的能源供應部門的投入验庙、產出及能源使用用戶單位的耗能情況進行統(tǒng)計分析顶吮，成本核算等，為提高廠內能源管理使用水平提供了可信依據粪薛。

　　本系統(tǒng)CPU主站選用Siemens 的Simatic S7-400的CPU414-2DP和S7-300的CPU314悴了，400PLC主站配置9個ET200M子站。CPU414-2DP集成MPI通訊口和Profibus-DP通訊口违寿，各子站與400PLC主站采用Profibus-DP 方式相連湃交，這樣可在保證數據采集性能要求的前提下使硬件費用達到最低；同時400PLC主站通過MPI接口與上位機實現(xiàn)通訊藤巢。300PLC主站通過MPI接口與上位機實現(xiàn)通訊搞莺。采用Simatic WinCC作為上位監(jiān)控軟件，采用VB6.0編輯統(tǒng)計辦公室的能源監(jiān)測評估程序 掂咒。

　　系統(tǒng)清單如下表






　　三抛现、 控制系統(tǒng)構成

　　1．系統(tǒng)的結構：系統(tǒng)配置如圖1所示。


圖1 能源管理監(jiān)測系統(tǒng)圖

　　本系統(tǒng)共分為三大部分：上位監(jiān)控中心谊阐、PLC主站贾反、PLC從站。上位機由一臺服務器和三臺客戶機組成它蛔。把服務器并入了企業(yè)網七萧，這樣，客戶機的擴展變的異常容易和簡單：只需把計算機并入局域網首袍，然后進行簡單的設置就可以作為一臺客戶機使用憋勇。400PLC主站通過MPI協(xié)議與服務器相連。MPI可用于單元級和現(xiàn)場級衰呢，用它可以非常經濟的連接少數站夫凭。400主站與其子站之間通過Profibus DP 相連。這種組網方式可在保證數據采集性能要求的前提下猪出，使硬件費用達到最低妇乏。數據采集過程大體如下：現(xiàn)場傳感器的輸出信號由各站信號模板采集、轉化為相應的數字信號然后通過通訊模塊送到400PLC主站坤学，400PLC主站把各站送來的數據按要求進行各種運算、處理后通過MPI網絡傳到服務器报慕∩罡。客戶機和服務器之間通過OPC方式進行數據的傳遞 压怠。

　　2．軟件設計

　　本系統(tǒng)PLC主站、PLC從站的編程使用STEP7編寫飞苇，實現(xiàn)PLC對過程數據的初步處理菌瘫；上位機監(jiān)控使用SIMATIC WinCC編寫服務器軟件（WinCC Server）和客戶端軟件（WinCC Client），實現(xiàn)數據的實時顯示布卡、能源消耗的當日和當月累積顯示雨让、累積量的日、月忿等、時段數據的查詢以及報表打悠苤摇；統(tǒng)計辦公室的能源監(jiān)測評估程序采用Visual Basic 6.0 語言編寫贸街，完成班次的各項指標考核任務庵寞。

　　（1）PLC主站程序：該程序包括6個OB塊薛匪、20個FC塊朗溶、15個DB塊，完成對現(xiàn)場采集到的空壓氣腥默、水蒸汽彼窥、電量和水量的數據的處理（包括蒸汽流量補償和蒸汽溫度計算），并記錄各個變量的累積量匿微。主程序（組織塊OB1）流程圖如下：



　　圖3 主程序（組織塊OB1）流程圖


　⌒床（2）上位機WinCC程序：根據客戶的要求，使用WinCC編寫友好的上位機人機界面抚揖。如下圖：

　　
圖2 上位機空壓氣分布界面



　　3．統(tǒng)計辦公室能源監(jiān)測評估程序設計方案的選擇

　　能源監(jiān)測評估程序是用VB6.0開發(fā)的應用程序簿翔，安裝在統(tǒng)計辦公室的客戶機上，要對各個部門進行月結考核瓢宝，并據此進行獎金的評定牺会。程序需要記錄鍋爐房、空壓站语验、薄片車間道葬、總配電室的70多個量的變化并進行相應的數據處理來實現(xiàn)對各部門各班次工人的考核，同時需要計算生產成本并打印詳細月報表等澜驮，工作量十分大陷揪。在實踐中，先后使用了以下幾種方案實現(xiàn)程序和服務期間的通訊杂穷。

　『凡（1）方案一：使用VB6.0開發(fā)一個OPC客戶端應用程序，利用該程序與服務器進行通訊。

　　缺點：客戶端程序中沒有實現(xiàn)較為完善的容錯和故障診斷功能飞蚓，當服務器出現(xiàn)短暫錯誤時造成OPC連接中段滤港，造成死機。

　∨颗　（2）方案二：在客戶端中加入診斷程序溅漾，通過不斷連接服務器來判斷服務器是否出現(xiàn)故障，若服務器狀態(tài)不正常便重新啟動該系統(tǒng)軟件著榴，實現(xiàn)故障的診斷和處理添履。

　　缺點：客戶機與服務器頻繁的連接與斷開，造成服務器資源消耗大脑又。

　∧弘省（3）方案三：OPC通訊分成兩部分：第一部分，在客戶機上開發(fā)一個小型的WinCC客戶端應用程序寝典，利用WinCC內部集成的OPC接口進行服務器和客戶機之間的數據傳輸林没；第二部分，利用VB6.0開發(fā)一個OPC客戶端應用程序缅坯，實現(xiàn)該程序與客戶機上的WinCC進行通訊婶苦。
優(yōu)點：使用WinCC內部集成的OPC接口進行服務器和客戶機之間的數據傳輸，有較好的穩(wěn)定性和較完善的故障診斷與處理怠播，徹底避免死機吴位。

　　（4）方案選擇：鑒于以上幾種方案的優(yōu)缺點块启，選擇第三種方案嚣刺。如圖3所示。





圖3 方案三示意圖

　　四魔踱、 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車間的蒸氣揪孕、空壓氣、水量和電量四種參數進行統(tǒng)計計算桶求，為生產安排提供數據依據梧杯。具體功能如下：

　　(1) 實時顯示：本系統(tǒng)包括五部分工況圖實時顯示生產參數，包括系統(tǒng)總工況圖薯演、制絲車間工況圖撞芍、卷接包車間工況圖、能源動力車間工況圖跨扮、非生產部門工況圖序无。

　　（2）狀態(tài)曲線：顯示各車間采集數據的狀態(tài)曲線衡创，包括總量帝嗡、制絲車間晶通、卷接包車間、能源動力和非生產等部門所采集數據瞬時變化趨勢哟玷。

　÷荚瘛（3）統(tǒng)計計算：將要考核的各部門的當前半小時庫中的數據進行整理、統(tǒng)計碗降、生成8小時數據庫和天數據庫。

　√燎亍（4）統(tǒng)計報表：將各部門的數據按要求顯示報表

　∷显ā（5）參數設置：對本系統(tǒng)用到的參數進行設置，包括：班次參數钩厕、班次表针榜、口令設置和曲線參數設置。

　　2．項目中的技術難點

　　用戶需要記錄鍋爐房舌恒，空壓站途殖，薄片車間，總配電室的70多個量的變化并進行相應的數據處理瞒籍，有多種復雜報表輸出要求：日報枕褂、旬報、月報奇忆、季報桌蟋、年報，同時各種報表格式也不盡相同享处，這在wincc實現(xiàn)起來較為復雜篮踏，故考慮采用VB的靈活方便報表制作功能。在選擇的方案中喝撒，WinCC.Client的角色非常特殊你踩，它對于WinCC。Server來說是客戶端讳苦，而對于能源管理軟件來說則成了服務器端带膜。



　　五、 結束語

　　本系統(tǒng)已經投入使用医吊，系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)定钱慢，提高了數據的可靠性、正確性和計算準確率卿堂，減少了由于人為計算不準確和誤差造成的損失束莫。并且極大的節(jié)約了人員，減輕了實際操作人員的計算負擔草描，并取得了良好的社會效益和經濟效益览绿。