一种基于MES的锅炉蒸汽压力监测系统

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摘要:制造执行系统——MES(Manufacturing Execution Systems)在生产制造中具有重要作用。近年来,MES在烟草行业制丝、卷接生产过程中得到广泛应用,本文以解决动力车间的蒸汽供应中存在压力波动为课题,引入MES系统,实现提高工艺控制精度、提高信息化应用水平、达到节能减排的目的。

关键词:动力能源蒸汽供应 数据采集 MES 节能

1、项目背景

郑州卷烟厂动能车间拥有四台燃油燃气双燃料锅炉,用于为生产车间提供稳定达标的蒸汽,但在制丝生产车间开班前、生产间隙等阶段,由于蒸汽用量的波动、管网压力的压降、锅炉负荷的调节等因素,造成用汽部门的锅炉本体压力和用汽部门之间的压力存在不确定的差值,这既造成了能源浪费,也不利于工艺水平的提高。

2、改进思路

设计一种基于mes的能够将锅炉本体压力和用汽部门末端压力集成的系统,实时采集各个压力数据,同时具有超范围压力报警功能。

3、改进措施

3.1 蒸汽用途分析

锅炉产生的蒸汽主要用于制丝车间真空回潮工序、松散回潮工序、烘丝工序、水洗梗工序、烘梗丝工序等;同时用于动能车间中央空调机组加热段、加湿段。

根据蒸汽用途和管路实际分布特点,依照“末端监测、便于采集”的原则,共选取16个末端压力数据和4个锅炉本体压力数据,可以实现锅炉蒸汽压力本体和管路末端压力的全方位监测功能。

3.2 网络架构

图1 数据采集网络结构图

蒸汽管路分散,地理位置远,末端压力数据采取就近原则,接入空调系统的PLC,同时由于PLC的上位机分布较广,利用光纤将采集来的数据传送至信息中心的MES服务器。

3.3 数据采集问题分析及处理

在生产实践中,生产设备的过程控制产品都是由来自不同厂家的DCS、SCADA、PLC等系统扩展和延伸而成的,缺乏统一的数据结构和标准的数据接口,而这些产品的商通常也不具备实施车间范围系统的能力,从而造成底层控制系统集成困难,也不易形成统一的接口进行信息反馈,使得MES的实时性、准确性难以实现。

为解决这一问题,选择使用OPC(object linking embedding for process control)技术。OPC技术是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用,为工业自动化软件面向对象的开发提供的一项统一标准。考虑到烟草企业生产车间普遍应用COM／DC0M服务器的现状,以及数据采集系统在速度、效率和有效性方面的要求,选择OPC COM/DCOM技术更加经济、高效。该技术基于windows的0LE、COM和DCOM技术,采用C/S结构将硬件与应用软件有效的分离开来。硬件厂商为各自的设备提供带有OPC接口的服务器,软件厂商只需遵循OPC COM／DCOM协议便可以用支持OPC接口的客户端程序通过wrapper中间层对OPC服务器进行统一的数据访问,从而使客户端软件开发避免底层细节技术。OPC作为一个“即插即用”的软件平台,可将烟厂所有自动化系统不同层次的应用汇集在一起,相互沟通信息,在信息系统的集成性方面具有无可比拟的优越性。

3.4 锅炉蒸汽系统图的构建

图2 锅炉蒸汽系统图

为了让锅炉蒸汽监测系统具有系统性、完整性、直观性,采取图形与表格并举的形式来表现,将四台锅炉本体、分汽包、天然气、蒸汽管路等用图形来表示,同时末端各个压力数据进行列表,这样整个画面布置井然有序,让人一目了然。

4、效果分析

锅炉蒸汽压力监测系统设计与建设融合了信息化、自动化、计算机技术等方面的知识,具有较强的系统性,实现了锅炉蒸汽压力的实时采集。锅炉值班人员能够及时掌握用汽部门的负荷变化,做到“首尾兼顾”,保证工艺达标的情况下,及时调节设备开启台数,经过实验证,蒸汽压力达标率为100%,每年可以节约3千余吨蒸汽。

5、结语

MES系统模型构建是系统实施与正常运行的基础和条件,也是MES系统设计和配置的重点和难点。锅炉蒸汽作为动力能源的重要组成部分,其系统的设计与实现具有典型意义。其 项目可以往动力能源的其他组成部分进行推广,目前该系统运行稳定、应用效果显著。

参考文献

[1]田鹏媛,王天明.小议MES系统对烟草从业信息化建设的促进作用.科技风,2010(5).

[2]崔江波,吕希胜,姜滢,宋斌.面向烟草行业的MES系统模型研究与设计.制造业自动化,2009,31(6).

[3]陈睿,王双,李炳法,文扬.烟草制造行业中的数据采集系统.计算机应用,2007,27(z1).