工廠照明自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與淺析

[Summary]工廠照明在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中是不可或缺的組成部分，合理的照明設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)效率都至關(guān)重要。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)4.0以及智能制造的推進(jìn)，將工廠照明控制系統(tǒng)融入到中控DCS系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)籌管理，可以依據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)工廠照明智能控制，完善企業(yè)智能工廠的建造，從而達(dá)到節(jié)約勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率以及降低能耗的目標(biāo)。Keys：照明控制、圖控、自動(dòng)化設(shè)計(jì)前言：隨著科技的發(fā)展，工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)、智能AI、智能制造的推進(jìn)，新一輪產(chǎn)業(yè)變革和技術(shù)革命的快速興起，許多企業(yè)已步入智能工廠的歷史新階段。工廠照明在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中有著不可或缺的地位，合理的照明設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)效率都至關(guān)重要，因此如何將工廠照明控制系統(tǒng)融入到中控DCS系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)工廠照明智能控制對(duì)完善企業(yè)智能工廠的建造顯得尤為重要。本論文結(jié)合TCC公司照明現(xiàn)狀對(duì)其6#7#磨房照明系統(tǒng)進(jìn)行布局改造、程序編寫、圖控設(shè)計(jì)，將工廠照明控制系統(tǒng)融入中控DCS系統(tǒng)中,由中控操作員統(tǒng)籌管理依據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)工廠照明自動(dòng)、手動(dòng)智能控制，完善企業(yè)智能工廠的建造，從而達(dá)到節(jié)約勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率以及降低能耗的目標(biāo)。1、現(xiàn)場(chǎng)概況與照明控制系統(tǒng)布局1.1現(xiàn)場(chǎng)概況TCC公司成立于2003年9月，分一二期項(xiàng)目進(jìn)行投建，現(xiàn)有規(guī)模含4套6000T/D熟料生產(chǎn)線、9套水泥磨、2套21MW余熱發(fā)電機(jī)組，控制系統(tǒng)均配備了中控DCS系統(tǒng)，其中熟料及水泥生產(chǎn)線程序與中控畫面采用西門子PCS7V8.1SP1+CematV8.0進(jìn)行編寫，現(xiàn)場(chǎng)CPU使用西門子417-4H系列。是一家水泥、熟料生產(chǎn)及銷售企業(yè)。從水泥制造工藝流程來(lái)看，6#7#磨房照明系統(tǒng)包括了長(zhǎng)皮帶、輥壓機(jī)、打散機(jī)、磨主電機(jī)、排風(fēng)機(jī)、選粉機(jī)、斗提、收塵系統(tǒng)至入庫(kù)斜槽區(qū)域。6#7#磨房剖面圖如圖1所示，整個(gè)磨房照明共計(jì)約172PC，照明系統(tǒng)改造前由現(xiàn)場(chǎng)電氣人員負(fù)責(zé)照明的開(kāi)停，每次均需要到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)處進(jìn)行操作、平時(shí)需要根據(jù)日出日落、晴天或雨天情況去調(diào)整時(shí)空開(kāi)關(guān)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)比較陰暗的地方還需單獨(dú)設(shè)置長(zhǎng)明控制，控制線路復(fù)雜，維護(hù)繁瑣。因建廠至今已久，許多照明線路開(kāi)始老化，本著節(jié)約勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率、降低能耗以及完善企業(yè)智能工廠建造的目標(biāo)，對(duì)6#7#磨房照明控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新布局改造。圖1

6#7#磨房剖面圖1.2照明控制系統(tǒng)布局本次照明系統(tǒng)改造主要為控制回路及新增中控控制系統(tǒng)（原有LED照明燈器具保留），依據(jù)磨房外部和磨房?jī)?nèi)部現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境概況以及工藝設(shè)備分布將6#7#磨房照明控制系統(tǒng)分為9個(gè)區(qū)域。其中磨房外圍一樓磨主電機(jī)、排風(fēng)機(jī)平臺(tái)及粉煤灰?guī)靺^(qū)域?yàn)榈谝宦?；一樓磨房?jī)?nèi)出磨斗提至輥壓機(jī)為第二路；二樓助磨劑、穩(wěn)流倉(cāng)平臺(tái)為第三路；三樓磨房區(qū)為第四路；6#、7#入磨長(zhǎng)皮帶為第五路；打散機(jī)平臺(tái)為第六路；選粉機(jī)平臺(tái)、斗提頂部、輥壓機(jī)收塵為第七路；AB入水泥庫(kù)斜槽平臺(tái)為第六路；磨收塵箱及選粉機(jī)收塵箱為第九路。每路均接入中控DCS系統(tǒng)，照明控制回路圖如圖2所示。圖2

6#7#磨房照明系統(tǒng)控制回路圖2、照明系統(tǒng)圖控畫面及程序設(shè)計(jì)2.1照明系統(tǒng)圖控畫面設(shè)計(jì)結(jié)合水泥生產(chǎn)線現(xiàn)有DCS系統(tǒng)配置，本次照明改造淘汰現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)開(kāi)關(guān)，為能更好的節(jié)約用電和依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求按室外照明與室內(nèi)照明分兩個(gè)時(shí)控控制，可于中控畫面各自設(shè)置照明開(kāi)燈和關(guān)燈時(shí)間并于自動(dòng)模式下按設(shè)定時(shí)間控制各個(gè)回路的照明系統(tǒng)。每路照明系統(tǒng)均有區(qū)域控制說(shuō)明、自動(dòng)/手動(dòng)控制選擇、開(kāi)/關(guān)按鈕、模式選擇及照明回路狀態(tài)指示，中控控制系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)如圖3所示。圖36#7#磨照明中控控制系統(tǒng)圖2.2照明系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)本案照明改造根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照明燈布局情況把現(xiàn)場(chǎng)照明分為九個(gè)控制回路區(qū)域，每一路均能實(shí)現(xiàn)中控手動(dòng)開(kāi)關(guān)功能，根據(jù)室外與室內(nèi)照明需求不同設(shè)計(jì)了兩個(gè)時(shí)控控制。程序設(shè)計(jì)當(dāng)選擇D手動(dòng)模式狀態(tài)時(shí)，可由中控操作員執(zhí)行開(kāi)燈與關(guān)燈命令。當(dāng)操作員按下“手動(dòng)開(kāi)”按鈕下發(fā)開(kāi)燈命令同時(shí)“手動(dòng)開(kāi)”按鈕背景呈現(xiàn)綠色，此時(shí)“手動(dòng)關(guān)”按鈕狀態(tài)為灰色（操作員可依據(jù)需求執(zhí)行關(guān)燈命令），當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)照明燈正常開(kāi)啟后，應(yīng)答反饋回中控對(duì)應(yīng)的照明回路狀態(tài)指示為綠色。當(dāng)操作員按下“手動(dòng)關(guān)”按鈕時(shí)下發(fā)關(guān)燈命令同時(shí)“手動(dòng)關(guān)”按鈕背景呈現(xiàn)綠色，此時(shí)“手動(dòng)開(kāi)”按鈕狀態(tài)為灰色（操作員可依據(jù)需求再次執(zhí)行開(kāi)燈命令。程序中“手動(dòng)開(kāi)”與“手動(dòng)關(guān)”按鈕互鎖，避免同時(shí)下發(fā)開(kāi)燈及關(guān)燈命令。部分程序邏輯如圖4所示。圖4程序邏輯圖程序設(shè)計(jì)當(dāng)選擇S自動(dòng)模式狀態(tài)時(shí)，程序中將讀取到的系統(tǒng)時(shí)間Hour、Minute與中控畫面的開(kāi)燈、關(guān)燈設(shè)定的時(shí)間相比較，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間Hour、Minute與中控畫面的開(kāi)燈時(shí)間設(shè)定一致時(shí)觸發(fā)開(kāi)燈命令驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)區(qū)域的照明燈亮起，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間Hour、Minute與中控畫面的關(guān)燈時(shí)間設(shè)定一致時(shí)觸發(fā)關(guān)燈命令使現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)控制區(qū)域的照明燈關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)照明控制系統(tǒng)自動(dòng)控制。當(dāng)選擇S自動(dòng)模式時(shí)程序有防誤點(diǎn)功能，即當(dāng)選擇S自動(dòng)模式，按下“手動(dòng)開(kāi)”及“手動(dòng)關(guān)”按鈕也不會(huì)下發(fā)照明燈開(kāi)燈及關(guān)燈指令。本案系統(tǒng)時(shí)鐘的讀取調(diào)用SFC1系統(tǒng)功能塊。系統(tǒng)功能SFC1是專門用來(lái)讀取系統(tǒng)時(shí)鐘的，讀取的系統(tǒng)時(shí)鐘值存放于#DAT_DATA中，然后將#DAT_DATA64位復(fù)雜數(shù)據(jù)類型拆分并轉(zhuǎn)換成所需的Year、Month、Week、Day、Hour、Minute等值，最后將其封裝成FC1209塊于程序中調(diào)用，如圖5所示。圖5系統(tǒng)時(shí)間的讀取3、結(jié)語(yǔ)在工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)分析、智能AI的推進(jìn)下，智能制造以及智能工廠已經(jīng)形成發(fā)展趨勢(shì)的主流，工廠照明在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中是不可或缺的組成部分，合理的照明設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)安全以及生產(chǎn)效率都至關(guān)重要，企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身照明的特點(diǎn)，將其列入智能工廠建設(shè)中來(lái)。本案在滿足工廠現(xiàn)場(chǎng)照明亮度的前提下對(duì)控制回路進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，結(jié)合西門子PCS7自動(dòng)化知識(shí)新增照明中控自動(dòng)控制系統(tǒng)，由中控操作員統(tǒng)籌管理依據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)工廠照明自動(dòng)、手動(dòng)智能控制，從而達(dá)到節(jié)約勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率以及降低能耗的目的。Reference[1]西門子A&DAS.PCS7深入淺出（2005.5）SiemensLtd.,China

[2]甄立東.西門子WinCCV7基礎(chǔ)與應(yīng)用（2011.1）.北京：機(jī)械工