烟叶冶炼库区温湿度采集监控系统改造

烟叶冶炼库区温湿度采集监控系统改造

韩京珉钟为超

广西中烟工业有限责任公司530000柳州市自动化科学研究所545001

摘要：烟叶醇化库温湿度监控系统的升级改造，主要完成对武鸣烟叶冶炼库区库房内原有总线通讯设备，以及温湿度检测设备重新购置，并对总线通信设备、温湿度检测设备进行安装调试，对原温湿度监控系统整体进行升级改造，把原系统DP网络升级为更稳定的profinet网络，使得烟叶醇化库温湿度监控系统可以正常使用，确保烟叶醇化库内温湿度满足烟叶存放要求。

关键词：profinet网络；PLC；WinCC

1、引言

烟叶存储仓库作为烟叶的集中存储地，必须维持相对恒定的温湿度环境，过高或者过低的温湿度环境都不利于保持烟叶的品质。在自然的状态下，烟叶堆的环境根据气候的变化不能持续满足存储要求，所以需要有效地监控仓库中的温度和湿度，给烟叶存放带来一个安全适宜的环境。仓库原有温湿度采集监控系统采用DP网络把各个仓库的温湿度数据都传送回中控室集中处理、显示。烟叶存储仓库在设计建设时，一般按功能、存放烟叶的不同会建造成若干个分库，烟包、温湿度传感器就会根据分库的布局、大小等平均分布于整个库区。而要搭建一个DP网络把所有分库的数据采集回中控室，就使得DP网络的整体敷设范围非常大，DP电缆用量达到几千米的长度，整个DP网络在经过10多年的动行后，DP电缆老化严重，电缆屏蔽效果减弱，导致数据传输非常不稳定，使得中控室经常接收不到各分库的温湿度数据，而且想检查修复的话，又要从头到尾的一路排查，修复耗时久，维护非常困难；仓库建设时，有相当一部分DP电缆采用了埋地敷设的方式，导致更换DP电缆的话，就不得不破坏仓库的原有建设，布线穿管非常困难，施工难度大，造价高昂。针对这种情况，提出了把原系统DP网络升级为更稳定的profinet网络的升级改造方案。

profinet是由西门子公司和Profibus用户协会开发，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。profinet网络具有实时性好，安全性和可靠性能高，复杂用于工业设备之间通讯的优点。通过工业无线局域网组建的profinet网络成本低，实效性好，扩展性能好，便于与Internet集成，可显著降低维护成本，提高可靠性，提供方便的高性能通信。

2、升级改造内容

整个改造系统可以分为中控室和各个仓库两个部分组成，中控室选择1500PLC做为主PLC，增加无线收发器模块；各个仓库采用1200PLC，增加和分仓库数目对应的无线收发器模块，共同组成profinet网络，其简易架构如下：

系统简易结构图

由系统结构图我们可以看出，升级后的系统，库与库之间，库与中控室之间不需要再敷设ＤＰ电缆，而是改由无线收发器联接起来构成profinet网络。整个改造项目可以分为中控室网络升级改造和仓库区升级改造两个部分。

2.1、中控室的网络升级改造主要是把原使用的300系列PLC取消，转而使用西门子S7-1500系列的PLC代替，同时增加无线收发器模块，把网络配置成无线通讯网络(profinet)。

重新编缉程序，把各分库的数据采集回来。

2.2、仓库区升级改造以单个仓库为例说明，其他库区只是烟包、温湿度传感器数量有所不同。对于库区的改造，主要是把巡检仪站的200系列PLC更换成S7-1200系列的PLC,同时增加无线收发器模块，增加交换机，把本库区和中控室的连接从原有的ＤＰ网络改成无线通讯网络。重新编缉程序，把分散于本库区的烟包、温湿度数据收集回来。为了便于对本库区的监控管理，在巡检仪站的配电室里增加一台触摸屏，方便对仓库的控制。

3各部分实现的功能

整个系统可以分为现场设备层，通讯链路层，管理监控层三个部分。

3.1、现场设备层

现场设备层包括安装在各个仓库内的烟包传感器、温湿度传感器以及安装在仓库配电房的巡检仪等；烟包传感器、温湿度传感器实时检测仓库各个点的温度和湿度，巡检仪则把这些检测的数据收集起来。

3.2、通讯链路层

通讯链路层包括中控室1500PLC、仓库1200PLC以及各个无线收发模块，各仓库1200PLC与本库现场巡检仪进行自由口通讯来读取温度、湿度数据，将这些数据收集完成后，经过各无线收发模块组建的局域网络上传给中控室1500PLC。

3.3、管理监控层

管理监控层即上位机部分，包括工控机和监控软件。本系统采用的是西门子WinCC组态软件，其提供了一个运行显示平台，把1500PLC读取到的分散于多个库区的温度、湿度数据显示出工，方便仓库管理人员随时查看现场每个仓库各个温度、湿度检测点的实际测量情况，通过数据对比，就可以了解烟包温度传感器、温湿度传感器测量是否准确、是否有个别传感器检测数值和其他点的检测数值有巨大差异，从而可以及时检查仓库的环境温度、湿度情况，及时调整仓库调控设备的运行，把仓库的环境温湿度控制在一个适宜烟叶存储的合理区间里。其显示界面如下：

同时对于这些采集回来的温湿度数据还可以进行分别保存，可以把现场各个温湿度检测点按仓库进行分类存储，把每个检测点的数据以及采集回来的环境温湿度数据进行换算后得到的分区温湿度数据进行保存，方便工艺人员进行数据分析，为产品工艺改进提供环境数据支撑。

4结论

此次温湿度采集监控系统改造，用无线通讯网络组建的profinet网络替代了原有的DP网络，更换了相应的通迅设备，用相对低廉的造价恢复了整个系统的数据通迅，满足了仓库监控及时便捷的需求；设备安装方式简单，不破坏原有烟叶仓库环境，十分适合于对旧有仓库系统进行升级改造；设备安装不需要敷设太多的线缆，减少了线路老化等后期的复杂硬件的更换工作，每个仓库单独与中控室进行通迅，单个库出现问题，不会对其它仓库造成影响，影响范围小，查找问题方便，设备维护更换简单。

参考方献：

[1]周志敏，纪爱华.PLC控制系统设计及工程应用[M].北京:化学工业出版社，2013.

[2]SIMATICS7-1200可编程控制器系统手册