PLC和現場(chǎng)總線(xiàn)在工廠(chǎng)能源監測管理系統上的應用

二、系統介紹

三、控制系統構成
1．系統的結構：系統配置如圖1所示。

圖1能源管理監測系統圖

本系統共分為三大部分：上位監控中心、PLC主站、PLC從站。上位機由一臺服務(wù)器和三臺客戶(hù)機組成。把服務(wù)器并入了企業(yè)網(wǎng)，這樣，客戶(hù)機的擴展變的異常容易和簡(jiǎn)單：只需把計算機并入局域網(wǎng)，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的設置就可以作為一臺客戶(hù)機使用。400PLC主站通過(guò)MPI協(xié)議與服務(wù)器相連。MPI可用于單元級和現場(chǎng)級，用它可以非常經(jīng)濟的連接少數站。400主站與其子站之間通過(guò)ProfibusDP相連。這種組網(wǎng)方式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。數據采集過(guò)程大體如下：現場(chǎng)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(guò)通訊模塊送到400PLC主站，400PLC主站把各站送來(lái)的數據按要求進(jìn)行各種運算、處理后通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò )傳到服務(wù)器?？蛻?hù)機和服務(wù)器之間通過(guò)OPC方式進(jìn)行數據的傳遞。
2．軟件設計
本系統PLC主站、PLC從站的編程使用STEP7編寫(xiě)，實(shí)現PLC對過(guò)程數據的初步處理；上位機監控使用SIMATICWinCC編寫(xiě)服務(wù)器軟件（WinCCServer）和客戶(hù)端軟件（WinCCClient），實(shí)現數據的實(shí)時(shí)顯示、能源消耗的當日和當月累積顯示、累積量的日、月、時(shí)段數據的查詢(xún)以及報表打??；統計辦公室的能源監測評估程序采用VisualBasic6.0語(yǔ)言編寫(xiě)，完成班次的各項指標考核任務(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，完成對現場(chǎng)采集到的空壓氣、水蒸汽、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(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WinCC程序：根據客戶(hù)的要求，使用WinCC編寫(xiě)友好的上位機人機界面。如下圖：

圖2上位機空壓氣分布界面

3．統計辦公室能源監測評估程序設計方案的選擇
能源監測評估程序是用VB6.0開(kāi)發(fā)的應用程序，安裝在統計辦公室的客戶(hù)機上，要對各個(gè)部門(mén)進(jìn)行月結考核，并據此進(jìn)行獎金的評定。程序需要記錄鍋爐房、空壓站、薄片車(chē)間、總配電室的70多個(gè)量的變化并進(jìn)行相應的數據處理來(lái)實(shí)現對各部門(mén)各班次工人的考核，同時(shí)需要計算生產(chǎn)成本并打印詳細月報表等，工作量十分大。在實(shí)踐中，先后使用了以下幾種方案實(shí)現程序和服務(wù)期間的通訊。
（1）方案一：使用VB6.0開(kāi)發(fā)一個(gè)OPC客戶(hù)端應用程序，利用該程序與服務(wù)器進(jìn)行通訊。
缺點(diǎn)：客戶(hù)端程序中沒(méi)有實(shí)現較為完善的容錯和故障診斷功能，當服務(wù)器出現短暫錯誤時(shí)造成OPC連接中段，造成死機。
（2）方案二：在客戶(hù)端中加入診斷程序，通過(guò)不斷連接服務(wù)器來(lái)判斷服務(wù)器是否出現故障，若服務(wù)器狀態(tài)不正常便重新啟動(dòng)該系統軟件，實(shí)現故障的診斷和處理。
缺點(diǎn)：客戶(hù)機與服務(wù)器頻繁的連接與斷開(kāi)，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(hù)機上開(kāi)發(fā)一個(gè)小型的WinCC客戶(hù)端應用程序，利用WinCC內部集成的OPC接口進(jìn)行服務(wù)器和客戶(hù)機之間的數據傳輸；第二部分，利用VB6.0開(kāi)發(fā)一個(gè)OPC客戶(hù)端應用程序，實(shí)現該程序與客戶(hù)機上的WinCC進(jìn)行通訊。
優(yōu)點(diǎn)：使用WinCC內部集成的OPC接口進(jìn)行服務(wù)器和客戶(hù)機之間的數據傳輸，有較好的穩定性和較完善的故障診斷與處理，徹底避免死機。
（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3所示。

圖3方案三示意圖

四、控制系統完成的功能
1．系統主要功能
本系統主要用于采集各生產(chǎn)車(chē)間的蒸氣、空壓氣、水量和電量四種參數進(jìn)行統計計算，為生產(chǎn)安排提供數據依據。具體功能如下：
(1)實(shí)時(shí)顯示：本系統包括五部分工況圖實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)參數，包括系統總工況圖、制絲車(chē)間工況圖、卷接包車(chē)間工況圖、能源動(dòng)力車(chē)間工況圖、非生產(chǎn)部門(mén)工況圖。
（2）狀態(tài)曲線(xiàn)：顯示各車(chē)間采集數據的狀態(tài)曲線(xiàn)，包括總量、制絲車(chē)間、卷接包車(chē)間、能源動(dòng)力和非生產(chǎn)等部門(mén)所采集數據瞬時(shí)變化趨勢。
（3）統計計算：將要考核的各部門(mén)的當前半小時(shí)庫中的數據進(jìn)行整理、統計、生成8小時(shí)數據庫和天數據庫。
（4）統計報表：將各部門(mén)的數據按要求顯示報表
（5）參數設置：對本系統用到的參數進(jìn)行設置，包括：班次參數、班次表、口令設置和曲線(xiàn)參數設置。
2．項目中的技術(shù)難點(diǎn)
用戶(hù)需要記錄鍋爐房，空壓站，薄片車(chē)間，總配電室的70多個(gè)量的變化并進(jìn)行相應的數據處理，有多種復雜報表輸出要求：日報、旬報、月報、季報、年報，同時(shí)各種報表格式也不盡相同，這在wincc實(shí)現起來(lái)較為復雜，故考慮采用VB的靈活方便報表制作功能。在選擇的方案中，WinCC.Client的角色非常特殊，它對于WinCC。Server來(lái)說(shuō)是客戶(hù)端，而對于能源管理軟件來(lái)說(shuō)則成了服務(wù)器端。

五、結束語(yǔ)
本系統已經(jīng)投入使用，系統運行可靠穩定，提高了數據的可靠性、正確性和計算準確率，減少了由于人為計算不準確和誤差造成的損失。并且極大的節約了人員，減輕了實(shí)際操作人員的計算負擔，并取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。