某汽車廠動(dòng)力站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

齊 峰,白云濤,王新宇，蘭亞志

(1.吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，吉林 吉林 132022； 2.吉林嘉德藍(lán)天環(huán)境技術(shù)有限公司 工程部，吉林 吉林 132022；3.吉化集團(tuán)吉林市星云化工有限公司 機(jī)動(dòng)部，吉林 吉林 132022)

最近幾年，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越白日化，其中汽車生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，就顯得至關(guān)重要.生產(chǎn)中所需要的動(dòng)力水、冷卻水、壓縮空氣的質(zhì)量，是保證生產(chǎn)質(zhì)量的最基本的參數(shù)，所以對(duì)于動(dòng)力站重要數(shù)據(jù)的監(jiān)控和記錄，是必不可少的.

1 汽車廠動(dòng)力站

動(dòng)力車間是為整個(gè)汽車生產(chǎn)流水線提供循環(huán)冷卻水、壓縮空氣、冷卻水等動(dòng)力的樞紐，其中循環(huán)冷卻水是通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心水泵，將出水壓力通過(guò)PID的控制方式定壓在6～7 Bar，最后通過(guò)供水管道輸送至生產(chǎn)車間，冷卻水流經(jīng)車間以后，再通過(guò)回水管道回到?jīng)鏊校褂蔑L(fēng)扇對(duì)回水降溫后，冷卻水最終回流至循環(huán)冷卻水箱中[1].經(jīng)過(guò)空壓機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣后，壓縮空氣通過(guò)空氣管道進(jìn)入干燥機(jī)，將壓縮空氣中的水和油成分去除，干燥后的壓縮空氣通過(guò)壓縮空氣管道進(jìn)入生產(chǎn)車間，空壓機(jī)的出氣口壓力設(shè)定值為9～10 Bar.動(dòng)力站的工藝流程圖如圖1所示.

圖1 動(dòng)力站工藝流程圖

2 系統(tǒng)控制方案

動(dòng)力站現(xiàn)有設(shè)備如下：空壓機(jī)3臺(tái)，干燥機(jī)3臺(tái)，循環(huán)冷卻水控制柜1臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備都由西門子S7-200作為控制單元；根據(jù)用戶要求需要將空壓機(jī)、干燥機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、循環(huán)冷卻水和壓縮空氣相關(guān)參數(shù)采集到PLC中，并通過(guò)上位機(jī)動(dòng)態(tài)顯示[2]，系統(tǒng)拓?fù)鋱D2所示.

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.1 動(dòng)力水供水PID控制

動(dòng)力水是車間的主要?jiǎng)恿?lái)源，系統(tǒng)通過(guò)變頻器控制盤設(shè)定供水壓力值作為設(shè)定值，采集二次網(wǎng)供水壓力參數(shù)作為反饋值，利用變頻器自帶的PID控制程序即可實(shí)現(xiàn)恒壓供水的效果[3].

2.2 S7-200 PLC系統(tǒng)參數(shù)采集

將循環(huán)水供水壓力、循環(huán)水回水壓力、循環(huán)水供水溫度、循環(huán)水回水溫度、水箱液位通過(guò)模擬量采集方式[4]；將配送至各分廠的壓縮空氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量通過(guò)RS485通訊的方式，采集到新增S7-200系統(tǒng)中，部分采集參數(shù)I/O如表1所示.

表1 S7-200I/O點(diǎn)表

續(xù)表

2.3 S7-300 PLC系統(tǒng)參數(shù)采集

將3臺(tái)空壓機(jī)、3臺(tái)干燥機(jī)及新增的S7-200數(shù)據(jù)采集PLC的數(shù)據(jù)[5]，通過(guò)擴(kuò)展通訊模塊EM277使用Profibus DP連接到一起，采集到S7-300 PLC中，由于現(xiàn)場(chǎng)與控制室距離較遠(yuǎn)，所以選擇單模光纖通信連接.其中部分S7-300 PLC采集參數(shù)I/O如表2所示.

表2 S7-300I/O點(diǎn)表

3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝要求需要對(duì)供水壓力進(jìn)行PID控制，現(xiàn)場(chǎng)使用變頻器為ABB品牌ACS-510系列，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，最終可達(dá)到恒壓供水的控制.關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置如表3所示.

表3 恒壓供水參數(shù)表

3.2 S7-200采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)PLC的硬件接口對(duì)供水壓力、回水壓力、供水溫度、回水溫度、冷卻水箱液位等模擬量參數(shù)進(jìn)行采集[6]，程序圖如圖3所示.

圖3 模擬量采集程序

利用S7-200的MBUS庫(kù)文件編寫程序進(jìn)行RS485通訊，如圖4所示.

圖4 RS485通訊程序

3.3 S7-300采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

S7-300 PLC主要是采集7個(gè)子站的數(shù)據(jù)，首先要進(jìn)行硬件組態(tài)[7]，建立Profibus DP鏈路，如圖5所示.

圖5 S7-300 Profibus DP硬件配置

由于通過(guò)Profibus DP同一時(shí)刻最多可以傳輸128字節(jié)，所以要采集S7-300內(nèi)的儀表數(shù)據(jù)分批上傳，程序流程如圖6所示.

圖6 S7-300 Profibus DP數(shù)據(jù)采集流程圖

按以上程序流程編寫程序，如圖7所示.

圖7 S7-300 Profibus DP采集程序

3.4 上位機(jī)界面開發(fā)

使用WINCC上位機(jī)軟件制作遠(yuǎn)端監(jiān)控界面，其中3臺(tái)空壓機(jī)監(jiān)控界面如圖8所示.

圖8 上位機(jī)監(jiān)控界面

4 結(jié) 論

汽車廠動(dòng)力水監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用，必然會(huì)提升設(shè)備的使用效率，通過(guò)下位機(jī)數(shù)據(jù)采集，對(duì)改良工藝等操作具有指導(dǎo)意義.企業(yè)可根據(jù)自身特點(diǎn)建立控制系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，為增加社會(huì)價(jià)值做出貢獻(xiàn).