宁波西门子PLC模块交换机供应商

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 引言

水源热泵空调系统是一种利用自然水源作为冷热源的空调系统，其技术是水源热泵技术。所谓水源热泵技术，是利用地球表面浅层水源所吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。河水、湖水、地下水等地球表面浅层水源吸收了太阳辐射的能量，水源的温度十分稳定。在夏季，水源热泵空调系统将物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以地带走热量。在冬季，水源热泵空调系统从水源中提取能量，根据热泵原理，通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常，水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。由于水源热泵空调系统具有、节能和环保等优点，近年来得到了越来越多的应用[1][2]。
空调系统的控制主要分为继电器控制系统、直接数字式控制器（DDC）系统和可编程序控制器（PLC）系统等级几种。由于故障率高、系统复杂、功耗高等明显的缺点，继电器控制系统已逐渐被淘汰。DDC控制系统虽然在智能化方面有了很大的发展，但由于其本身抗干扰能力差、不易联网、信息集成度不高和分级分步式结构的局限性，从而限制了其应用。相反，PLC控制系统以其运行、使用维护方便、抗干扰能力强、适合新型高速网络结构等显著的优点，在智能建筑中得到了广泛的应用。为了提高空调系统的经济性、性和可维护性，目前空调系统都倾向于采用、实用、的PLC来进行控制[3]。
本文介绍和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC在水源热泵空调控制系统中的成功应用，说明了HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC可以很好地实现空调智能化控制，达到减少无效能耗、提高能源利用效率和保护空调设备的目的。

2 空调系统介绍

北京市某单位的办公楼采用水源热泵空调系统，总建筑面积8550m2，建筑高度20.5m，其中空调面积约6840m2。地下1层为各种设备房和操作间，地上1层为职工食堂、大厅和会议室，地上2～6层为商业办公用房。



室内温度和相对湿度等技术参数的设计要求如表1所示。水源热泵空调系统的设计制冷量为860kW，制热量为950kW。空调的主机系统由四台压缩机组成，水源水系统由取水井、渗水井和水处理设备组成。

表1 室内技术参数的设计要求


3 控制系统硬件设计

该水源热泵空调系统主要是根据蒸发器和冷凝器进出水温度的变化来控制4台压缩机的启停，使水温稳定在设定的范围内。4台压缩机分成A和B两组，每组各有2台压缩机。系统的I/O点分配如表2所示，其中开关量输入点6个，模拟量输入点4个，开关量输出点5个，模拟量输出点1个。

表2 系统的I/O点分配表


根据输入和输出的要求，该水源热泵空调系统的控制器选用和利时公司具有自主知识产权的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点。模拟量输入模块选用四通道热电阻输入模块LM3312，模拟量输出模块选用两通道模拟量输出模块LM3320。PLC的人机界面选用EView触摸屏。PLC控制系统及相关设备的组成如图1所示，这些配置能够满足系统的要求[4][5]。


4 控制系统软件设计

控制系统的主要功能是对热泵进行自动启停，显示温度、压力、流量等运行参数，显示压缩机的工作状态，记录设备的运行时间和故障原因，实现对水源热泵空调系统的智能控制。从控制系统的主要功能出发，为了增加程序可读性和减少程序代码，PLC程序采用了主程序调用功能块、功能块调用函数的程序结构。PLC程序由1个主程序、11个功能块子程序和1个函数组成，其调用关系如图2所示。程序编译码占用空间为30K。
程序设计的思路是，当PLC上电后，一直进行温度、压力、流量等运行参数的检测，这些检测主要在检测程序、故障程序和A/B组故障停机程序中完成。如果相关参数均无异常，则开机功能块子程序运行，启动压缩机。在开机过程中，同时进行温度判断。如果温度达到了设定值，则进入调节功能块子程序，停止开机功能块子程序，完成开机。根据温度的变化，调节功能块子程序控制压缩机的启停。变频器的控制则是通过调用加载程序和降载程序来实现。
在这些程序中，为了满足压缩机的使用要求，调节功能块子程序是繁琐的，例如压缩机的启动时间要小于30秒、压缩机每小时的启动次数不要过5次等。为了平衡压缩机的运行时间，增加空调的使用寿命，传统的程序设计采用先启先停、先停先启、开机过程中启动次序轮换等控制方法，来协调压缩机的运行时间。但是，如果本系统采用这种方法，则仍然存在某一台压缩机运行时间过长的问题。因此决定对传统方法进行改进，采用随机启停的控制方法代替先启先停、先停先启的控制方法，解决了压缩机的运行时间不平衡的问题。


人机界面选用EView触摸屏，页如图3所示。输入密码后，点击功能菜单，在弹出的快捷窗口中，可以选择参数查询、运行时间、故障查询、运行状态、参数设定、调节显示、操作界面等子菜单，进行相关的操作和显示。


5 结论

采用传统的继电器控制系统来实现热泵的控制，由于机械接触点很多，接线复杂，参数调整不方便，而且机械接触点的工作频率低，容易损坏，性差。采用直接数字式控制器（DDC）虽然可以减少接线，性有所提高，但由于DDC其本身的抗干扰能力差、不易联网、信息集成度不高和分级分步式结构的局限性，因此，越来越不能满足复杂多变的智能控制要求。
采用PLC来控制热泵系统，不仅可以通过编程实现复杂的逻辑控制，而且可以在很大程度上简化硬件接线，提高控制系统性，用户操作界面友好，信息集程度高，便于实现智能控制。因此，在热泵空调领域，PLC控制系统取代DDC控制系统是必然趋势。

二、背景
发酵生产过程控制是酿造业技术进步的有效措施，它可以在不增加原材料及动力消耗的前提下，增加产品产量、提高产品质量，同时还可以减轻劳动强度、改善工作条件、提高发酵工艺水平及生产管理水平。因此，工业发酵控制控制具有很大的应用，通常，酿造业的发酵是在密闭的容器(罐)中进行的，每个罐的IO点相对集中但数量不多，而一个酿造厂通常有许多罐，这些罐一般分布又比较广，这种情形，用DCS虽然能够完成，但由于DCS的控制规模适应较大和较为集中的情形，所以用DCS存在着较大的系统资源浪费，用户在DCS上的投资往往要很长时间(有时是遥遥无期)才能回收。而这种情形正是TECHWAYSON公司的ATCS系统有用武之地的地方。下面，以某啤酒厂为例，介绍由ATCS完成的啤酒厂发酵控制系统。
三、工艺概况
某地区啤酒厂"一改三"工程，年产啤酒三万吨，其中发酵工段新增十六个110立方米发酵罐，三个51立方米清酒罐。工艺采用的露天锥形发酵罐"一罐法"发酵，同时引进德维森公司(TECHWAYSON)的ATCS系统对发酵过程中温度、压力、液位、周期等工艺参数进行检测控制。
为了使罐内酒液循环并有利于不同发酵期的酵母沉淀，一般采用分三段间冷方式，控制罐内酒液温度，使之形成自上而下的温度梯度。在上、中、下分别设有温度检测点。实践证明，三段冷媒入口装设分配阀，并适当调节分配比，只以中段温度为被控参数，并控制冷媒于管入口总流量可以达到工艺提出的控制要求。
按啤酒发酵工艺要求，整个发酵过程的温度控制在不同发酵时期是不同的，一般为7~8段折线。其中从12℃保温向50C下降的转折点取决于酒液残糖量而不取决于发酵时间。但目前国内尚无适合啤酒发酵生产的在线分析仪一-糖度计，此系统具有时间坐标可移动的功能，与取样分析相结合，实现糖度控制的要求。
为了保证贮酒在不同阶段的温度设定值，我们设有温度的上下限报警，为了保证罐内压力在不同阶段的压力，设有压力的上下限报警。每个罐设有液位指示，可以作为装酒和成品计量用，还可以了解整个发酵过程的液位变化。整个系统还设有仪表断线报警、电源掉电报警，系统异常报警使与子自动切换。
四、系统的硬件
全套硬件设施采用德维森（TECHWAYSON）公司的ATCS控制装置，主机采用的TECHWAYSON的IOS、20""的CRT显示器，测量的参数中模拟量输入点有53个温度参量，19个液位参量，16个气压参量，模拟量输出点16个，DO点20个，DI点2个.


根据现场罐的分布，每个B3000控制4个罐，由4台B3000控制16个发酵罐，三个清酒罐由另一台B3000控制计算机，温度测量是通过所测点的铀电阻通过ARTD模块连接到B3000智能单元，液位、气压参量都是通过差压变送器变成4~20MA信号，经过配电器调理进入AIMA模块，16个罐的冷媒调节阀输出量通过B3000的AOMA模块输出：控制算法均在B3000内部就地完成。所有开关时输入输出都是通过IDC5模块来实现，5个B3000通过485网与内置式的ISA控制器相连。由IOS内运行的FactoryFloor对整个系统进行控制组态和监视，以及报警、报表打印等功能。硬件的特点是：
1.功能电路高度模块化、标准化、维修简单，功能扩展易行。
2.性高，结构紧凑实用。
3.散热性能好，抗干扰性强。
4.性好，系统异常手/自动切换。
五、系统软件
系统软件采用ATCS的系统软件FACTORY FLOOR控制软件，控制软件采用模块化结构，各模块相互立，又可以共用，可流程图组态。我们在此基础上采取了二次开发，引入中文，根据具体要求，开发了接口、用户界面。
系统软件采用模块化的结构，分为操作软件和控制软件两部分构成。
1. 操作软件(OFTODISY)
为了使用方便，满足现场操作工使用的需要，采用汉字菜单知道画面，设置功能键，可以很容易调用各种显示画面，以便监视观察整个发过程的控制，并且可以修改控制参数，记录检测点的趋势曲线，并且设置操作密码，保证系统的性。
2.控制软件(OYTOCONTROL)
主要功能摸有输入输出模块、标度转换模块、PID模块、时序控制模块、越限报警处理模块和打印控制模块。
3.系统软件的功能
1)显示罐布置图、详细图、生产简介、工艺图。
2)实时在线显示各参数图。
3)检测各点的趋势显示。
4)可由键盘输出给定值或修改参数。
5)定时或即时打印参数报表。
6)随机屏幕拷贝打印各种工艺、详细图、趋势图。
7)设置操作员密码，保证系统的性。
8)于动——控制室远操——自动的双向无扰动切换。
9)完成发馈控制、时序控制，具有抗积分饱和功能。
六、运行结果
本系统在开始投入运行后半年，所生产的啤酒各项指标或达到国家指标，使该啤酒的质量达到了大限度的提高。该系统的投资仅为DCS系统报价的二分之一，啤酒厂在投产后二个月内即回收了控制系统的投资。

1 PLC功能
· 对上料系统设备进行自动顺序控制。
· 根据配料制度自动选择料仓称量备料。
· 根据4个称量料斗的称量值对各种不同的矿种进行自动称量补正。
· 模拟屏显示批次、车次、振动筛及给料机状态、料车位置、各皮带状态、附加焦状态、
4个称量斗的空/满信号和闸门状态等，模拟屏上还配有时钟，可以显示和修改时间。
· 对上料系统设备进行检测，对大/小料钟、料车、闸门等进行故障报警。
2 上位机功能
· 显示各种现场设备状态和各种工艺参数，对配料制度进行参数修改及对各种不同的矿种 进行称重重量和矿种的设定。可在任何时候修改料单输入，10个批次和车次的设定空间，可以满足各种不同的配料制度要求。可以选择多达15种不同的矿种，任意装在18个料仓中。
· 完成自动零点变料制和料批小循环功能。
· 画面功能：
(1)监视画面
主要显示高炉上料时的各种实时数据和现场设备状态，例如：东/西矿称量值、东/西焦炭称量值、东/西矿皮带状态、东/西返矿皮带状态、东/西焦碎焦皮带状态、18个料仓振动筛状态、4个称量斗空/满状态、大/小钟状态、均压阀和放散阀状态及布料器状态等；显示批次及车次、料车位置、探尺位置；显示各种报警信息，例如，缺料报警、料报警、存料报警、电子秤报警、大小钟报警、皮带报警、闸门报警、料车报警、以便能指导操作人员顺利操作。
(2)设定值画面
完成料单设定功能，同时可进行料批间自由组合，小料批循环备料功能；可完成零点自动变料操作及手动/自动切换功能，并将料单传送到PLC进行备料、上料操作。
(3)料单设定画面
完成15种矿及焦炭加入量的设定，并显示目前18个料仓中实际所装的矿种。设定值为每车所装料种重量，操作人员根据现有18个料仓中实际矿种输入每种料设定值，并将数据传递到PLC中。
(4)料种设定画面
完成15种矿与18个料仓的对应关系。操作人员输入每种矿种的代码，自动转换为实际矿种并显示出来。
(5)报警画面
显示处于报警状态的控制点。与3#高炉以往的自动控制系统相比，本系统具有以下特点：系统性能，抗干扰能力强；人机对话方便直观、排料简单、上料速度快；称量补偿准确，称量补偿误差小于1%；软件方便；监视系统完善、报警功能齐全；炉矿稳定，明显提高了高炉的利用系数。

1前言
随着我国经济的高速发展，用电量的日益增加，配电的性日益重要。配电网络由配电变压器、配线柜及配电线路构成，配电变压器的决定了配电网运行的。由于配电变压器分布分散，干扰大，配电变压器之间通讯比较困难，用常规的自动化监测手段难以实现大量配电变压器参数的集中监测。当配电变压器出现故障或者遭到人为破坏的时候，例如出现负荷运行等情况时，无法及时反映到监控，容易造成的损失。本文所述的配电变压器智能化远程监控系统为解决上述问题提供了一套可行的方案。
2系统功能
1. 保护监测功能：变压器电流差动保护、变压器差流速断保护、变压器过流后备保护、过电压保护、电流测量、电压测量、温度测量、功率因数测量、谐波测量。
2. 异常报警功能：遇有报警事件（断路、短路、过载、过热、欠压、停电等）发生时，在本地进行相应的处理，并通过DP模块发送报警信息到配有DP主站卡的管理计算机。管理计算机收到报警信息后，主动弹出警告窗口，告诉用户哪个监测点发生了报警类型以及解决措施，并提供报警数据。
3. 自保护功能：系统具有自检测和数据掉电保护功能。
3方案设计
和利时公司的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC具有良好的扩展性能、较高的性价比、良好的抗干扰性和丰富的指令。该方案采用HOLLiAS-LEC G3系列PLC进行数据采集和处理，如图1：

图1 配电变压器智能化远程监控系统
配电变压器智能化远程监控系统的每个DP从站对本地的配电变压器进行实时测量，包括电流、电压的过载情况，并对设备的运行参数进行在线，主要包括温度、压力的工作状态。然后通过DP从站通讯模块把到监控室的管理计算机上，完成整个系统的监控功能。DP从站包括一个CPU模块LM3107、1个4通道的模拟量采集模块LM3310、1个16路开关量输入模块LM3212、1个8路开关量输出模块LM3222和1个DP从站通讯模块LM3401。
每个DP从站通过Profibus-DP总线实现和DP主站之间的通讯。对于配电变压器工作状态的相关数据，模拟量由LM3310采集得到，开关量由LM3107和LM3212直接得到，在CPU模块LM3107里对采集到的数据进行相应的处理，作出各种保护措施，由LM3222输出开关量，然后LM3107将需要传送的模拟量和开关量通过DP通讯模块LM3401实时传输给DP主站。
4方案优势
本文提出的解决方案有以下的优势：
1. 采用HOLLiAS-LEC G3 PLC检测配电变压器工作状态的相关数据，具有抗干扰性强、维护方便的优点。
2. HOLLiAS-LEC G3 PLC具有很强的通讯能力，对的实时提供了保。管理计算机通过Profibus-DP总线把每个配电变压器的相关数据进行汇总，并不断刷新实时数据库。
3. 当配电变压器发生故障时，监控室能时间发现故障，并提供故障分析，指出故障原因，提出故障处理意见。
5结束语
该方案已经成功应用于北京地铁1,2号线的配电系统中，运行效果良好。调度人员可以对配电网中全部的配电变压器进行远程监控，监视配电变压器的实时状态参数。该系统不仅提高了工作人员的效率，对于提高整个配电网的性也起到了重要的作用。HOLLiAS-LEC G3 PLC很好的抗干扰性和强大的通信功能保证了配电网的，从而大大提高了配电网的自动化水平，增强了配电网及地铁运行的性与性。

控制网连接一个主站与其他八个PLC联网的可编程逻辑控制器(PLC)主控制站。主控制站是电力监测和管理系统的“”，负责从所有其他的PLC控制站以及工厂的各电量分配区域采集数据。在系统中，具有的生产者-消费者通讯技术的控制网充当现场通信干线，负责监测各个分支控制站以及向其传输控制指令，因而能够通过加统一的平台提供加强大的控制功能。主控制站位于郑州铝厂供电厂的电力监测室内，便于进行生产改进。

控制网主控制站和分支控制站所采用的PLC是罗克韦尔自动化公司的PLC-5 和 ControlLogix 系列控制器。功率监测装置采用PM II，PM II与ControlLogix 之间使用远程I/O网络进行通信。每个分支控制站立执行分配功能，如功率保护、测量、控制以及事故记录。的信息将会根据需要进行处理，并且可以上载到系统中或者从系统中下载下来。

主PLC控制站和分支PLC控制站之间采用控制网网络进行通信，但是并没有直接的电气连接。每个分支控制站所辖区域内的功能都是立的并且分支控制站之间也相互立，以便在系统的任何一个部分发生故障时不会影响到其他部分的运行。这就使得控制系统具有高度性和立性，能够实现分层控制和分布式控制。

除了上述解决方案之外，控制平台中还引入了以及的电力保护装置——SEL-2020，作为系统的继电保护方案。由于安装了SEL微处理器，SEL-2020通信控制器可以使用DNP 3.0通信协议实现与PLC-5之间的通信。这种电气和继电保护解决方案可以确保系统的性和性。

成果
目前功率监测/管理系统阶段的新工作已经完成，郑州铝厂的生产效率已经有了明显的提高。自从2001年5月控制平台安装完毕之后，郑州铝厂已经从减少停工时间和降低维护成本方面平均每年节约成本500，000美元。在采用了罗克韦尔自动化公司的解决方案之后，就不再需要诸如附加继电器和备用仪表等备件，因而又能够为工厂每年节约成本100，000美元。

由于供配电发生故障而导致的停工现象也被，使工厂能够实现稳定的不间断生产。同时，由于采用了控制网技术，不再从每个仪表手工采集数据而是由系统地进行采集，所以大大降低了维护人员的劳动强度。

项目二阶段将在2002年底进行。郑州铝厂与耐林自动化公司合作，决定在项目地二阶段仍然采用同样的罗克韦尔自动化公司的解决方案来改造阶段未曾涉及的其他变电站。在下一阶段的改造工作完成之后，整个工厂就将全部采用新的“集成化体系结构”。为了保证生产的稳定性，监测装置以及电力和能源分配装置的保护和管理工作将进行进一步的标准化。

下页的体系结构描述了一个基于信息的企业中罗克韦尔自动化概念。褐色头表示的区域表示本文档中正在讨论的目前自动化水平。其余部分以图解方式说明了目前罗克韦尔自动化能够提供的从车间到企业以及高层次集成的诸多解决方案。

在一汽大众的总装车间，借助一种易用的、可集成的、基于组件的MMI系统——RSView32和开放标准现场总线DeviceNet技术，实现了远程监视、故障诊断和信息管理报告的解决方案，并通过Intranet使数据在公司内生产车间、维修车间、生产计划等各个有关部门共享，有效地监视并控制着一汽大众双线混流生产的整个总装生产过程。

根据战略规划要求，一汽大众轿车一厂的年生产能力在2004年10月要达到33万辆， Audi B6和Audi C6混流生产线要实现4min/辆的生产节拍，而JETTA/BORA/GOLF生产线要实现85s/辆的节拍，并且两条装配线均为三班、300工作日/年生产。在这样的情况下，一汽大众总装车间采用了的模块化装配方式及实在时监控系统，并采用两条总装生产线同时进行多种车型混流生产的形式来提高劳动生产率，并促进整车装配质量的提高。
一汽大众总装车间实时监控系统用于整车车身工艺装配线及各个分装线的实时监控,该系统采用罗克韦尔自动化公司的RSView32工业监控图形组态软件制作而成。该组态软件运行于bbbbbbS95以上操作系统平台，包括实时显示、故障报警、信息查询管理、梯形图、辅助诊断、系统运行参数设定等部分，系统控制采用了网络控制技术及现场工业总线技术，如Control Net、Device Net、Fieldbus、Ether Net等，其优点是能够直观地反映生产现场的实际情况，可以在控制室对生产线进行远程起动/停止控制，同时可以调出各个子模块的梯形图并对其进行编辑和调试，还具有故障显示/查找功能。图1所示为Audi A6总装车间的监控界面。


系统构成
一汽大众总装车间实时监控系统由数据采集系统(1#站)、Audi整车车身工艺装配线(4#站)、车门分装线(3#站)、仪表板分装线(2#站)、动力总成分装线(5#站)、JETTA/BORA/GOLF整车车身工艺装配线及各种单机工艺设备组成，其中，单机工艺设备包括Audi装配线上的A柱发泡机、激光铭牌制作机、机器人涂胶机、JETTA/BORA/GOLF装配线上的仪表板装配机械手及仪表板机器人涂胶机、底盘打号机、激光铭牌制作机、天窗装配机械手、装配机械手、动力总成分装线及举升线、轮胎装配拧紧机、各种介质（R134a/制动液/伺服油/清洗液等）加注设备等。各种设备通过网络与控制室的两台监控计算机连接，系统结构见图2。

系统功能及使用
1、故障诊断及监控
所有的现场执行部件及生产设备的工作状态、参数以及信息都采用现场工业总线Device Net这一的自动化控制和信息解决方案传送到各个生产线及分装线的PLC控制器，再通过Control Net实现各个PLC之间的通信，在信息网络层采用以太网，从而在控制室实现对整个生产车间的生产进行监控、故障诊断、报警信息及管理信息等的处理。 图.3、图4分别为动力总成线实时监控画面和下线升降机实时监控画面。
2、生产信息管理系统
生产信息管理系统的构成如图5， 该系统部分可提供维护和查询等功能。
信息维护方面，系统为使用者提供了可以维护车间数据库信息的接口，用户可以打开相应窗口修改或查询数据。
总装车间的信息维护主要包括以下方面：
● 设备信息维护/查询：可逐条查询和修改包括设备名称、安装厂家、生产厂家、型号、安装时间、设备预期寿命、维修次数在内的设备信息，也可查看设备信息数据表。
● 故障信息维护/查询：可逐条查询包括设备名称、故障地址、描述、故障原因在内的故障信息，可编辑故障原因，也可查看故障信息数据表。
● 操作员信息维护/查询：本数据涉及监控系统的操作员名称及口令设置，在预知口令、有权查询的前提下，可逐条查询包括操作员名称、口令、类别、权限在内的操作员信息，有权改操作员信息的人员可以在输入口令后这些信息，也可查看操作员信息数据表。
● 工位信息维护/查询：可逐条查询和修改包括工位号、工装任务、工装步骤、说明在内的工位信息，也可查看工位信息数据表。
信息查询方面，系统为使用者提供可以查询车间生产信息的接口，用户可以打开相应窗口查询当日和历史记录的各类生产信息。根据生产实际，我们把生产信息分为正常信息、故障信息、操作信息和产量信息四类。正常信息主要反映设备(以生产线为单位)的起动/停止等运行信息；故障信息反映设备(细化到生产线上的具体设备)的故障状况；操作信息主要反映操作员的操作情况；产量信息则反映车间的班次产量、日产量、月产量和年产量。
对于当日生产和历史生产（某一日或某几日的时段内），均可查询以下四类信息，并且所有查询结果报表均可预览和打印：
● 正常信息：可查询日期、时间、设备名称、状态、累积时间、描述、操作员在内的正常生产信息，可显示设备有效运行时间和有效停机时间。
● 故障信息：可查询日期、时间、设备名称、故障原因、故障描述、故障地址、操作员在内的故障信息。
● 操作信息：可查询日期、时间、操作员、类别、说明、操作来源在内的操作信息。
● 产量信息：可查询日期、预计产量、实际产量、班组在内的产量信息。

经济效益及效果
采用了该实时监控系统之后，经过一段时间的运行，维修工程师可以直接从控制室对总装线及分装线的现场工艺设备进行故障诊断，找出故障点，处理每个故障平均可节约8 min时间，设备开动率至少提高了1%，同时，停工时间降低了15%,间接费用降低了20%，缩短了新产品推向市场的时间，降低了总的生产成本。结息查询管理部分设定门槛时间，维修工程师可对经常出现的同一种故障进行统计分析，明确设备名称、故障地点、故障原因,在一定的历史时间内（如一个月）,可对出该门槛停机时间的故障进行跟踪，为维修保养及安排停产检修计划提供了客观依据，也为公司主管部门进行设备新换代及新车型规划等提供了重要的依据。
当然，在该实时监控系统顺利运行之后，新的挑战还会不断出现，当我们的装配工艺节拍提高到85s/辆后,如何尽量减少停机台时、如何使各个生产车间之间的数据共享并有效配置资源等，这都是我们要继续深入考虑的问题。另外，在2004年我们马上要进行建设的新轿车二厂的项目中，如何在前期便制订出一个全新的自动化e时代的现代化轿车生产方案，是一个值得深思的大课题。.配料与成型工段
本工段主要包括配料、成型和主线速度三部分的控制，它们之间是相对立但又相互联系的。控制系统由下位机PLC、人机界面HMI和变频器组成。PLC系统由一套SLC5/05主机架及一套扩展机架组成，PLC与变频器之间通过现场总线Devicenet通讯，PLC与HMI和上位机之间通过工业以太网进行通讯。本控制装置由两个控制柜，六个现场操作箱及一些就地按钮盒组成，即1C1成型控制柜、1C2配料控制柜、1B~3B皮带和输送辊道现场操作箱、4B板厚调节操作箱、1A1上接纸操作箱、1A2下接纸操作箱、及就地电机启停按钮盒和紧停按钮盒。同时属本控制系统但随工艺设备附带的电控设备有：1C3皮带秤控制柜，609C1上纠偏操作箱，609C2下纠偏控制箱，CH2~4收尘控制箱等。
石膏板配料分为干料、湿料两部分。干料配料控制部分主要是建筑石膏粉、添加剂、淀粉、促凝剂、发泡剂以及水和纸浆混合液的给定控制和自动调节，配料量与成型速度成比例，其配比保持不变。建筑石膏粉的给料控制是由螺旋闸板、叶轮给料机、螺旋输送机、斗式提升机、计量皮带秤完成的。配料系统启动后，PLC按照工艺要求启停和调节各个电机的速度，同时通过人机界面设定其给料量，PLC的模拟量输出模块输出4~20mA的给定信号给计量皮带秤，皮带秤即按照给定信号控制给料速度，同时皮带秤将给料的瞬时量和累计量传送回PLC，通过通讯将它们在人机界面和上位机上显示，使得操作人员和管理人员可以分别在线监控，及时按照工艺要求调整给料量。添加剂、淀粉和促凝剂的给料控制基本一致，给料控制由调速螺旋输送机、搅拌电机、叶轮给料机、斗式提升机等组成。控制方式与建筑石膏粉基本一致，只是PLC的模拟量输出模块输出的4~20mA给定信号直接给调速螺旋输送机，根据人机界面设定的配方PLC自动调节螺旋输送机的给料速度。以上经过配比的粉料分别进入螺旋输送机、混合螺旋输送机，通过输送后进入立式搅拌机与浆料搅拌，充分搅拌后进入下一步成型工序。
湿料主要有纸浆、发泡剂、水及添加剂等。其控制装置包括水力碎浆机、碎浆螺杆机、搅拌水泵、纸浆搅拌机、纸浆螺杆泵、发泡剂上料泵、发泡剂输送泵、发泡剂螺杆泵、硅油上料泵、硅油输送泵等。根据人机界面设定的配比，PLC的模拟量输出模块输出的4~20mA给定信号给各种浆料的计量泵控制浆料的输出，同时PLC根据各自的流量计信号反馈，自动调节模拟量给定信号，形成闭环控制。各种粉料和浆料都有料位或液位指示反馈信号，按照工艺要求联锁控制各个配料工序。
成型控制部分主要是石膏板湿板的成型，控制设备主要由成型台、纸卷提升装置、上下纸的接纸台、储纸机、拉出装置、张紧装置、切纸装置、纠偏装置、压痕机、边部加热器、立式搅拌机、振动台等组成。正常生产时，储纸机的升降辊处于上部限位置，储纸机内存有一定的护面纸，拉出装置由变频电机驱动把护面纸从储纸机中拉引出来，在拉出装置的补偿辊边装有一套拉出张力系统，它的信号作为张力反馈来调节拉出电机的速度。当纸卷快要用完时，进行接纸操作。接纸时，储纸辊接纸电磁制动器将入纸辊抱住，同时接纸辊放下压紧入纸辊将纸板夹住完成接纸。立式搅拌机由一台主搅拌电机和两台硬边搅拌电机组成，配料系统输送来的混合料经过充分搅拌从搅拌机出料口送入振动台，经过振动辊的高速振动使浆料均匀铺开后再进入成型装置。成型装置由一套成型机构、板厚调节电机、位置光电编码器组成。正常生产时，成型板下落在已经调好的板厚高度上，上下纸和浆料从成型台中通过，石膏板湿板成型完成。板厚是通过现场操作箱上的按钮来调节，箱上装有厚度显示表来显示成型板左右两边的产品厚度，操作工可手动调节。
主线是由两台凝固皮带和一段输送辊道组成，这三台设备需要线速度同步。考虑到伺服驱动成本太高，生产线控制精度要求也不是非常苛刻，所以采用交流变频驱动装置闭环控制。PLC经过PID运算得出每台设备的给定值，然后通过Devicenet通讯将速度给定以数字量的型式传送给每台变频器，实现速度的同步控制。



2.切断与干燥工段：
本工段主要包括切断、横向输送、入窑和干燥窑四部分的控制。控制系统由PLC、HMI、变频器和伺服控制器组成。PLC系统由一套SLC5/05主机架及两套扩展机架组成，PLC与变频器和伺服控制器之间通过现场总线Devicenet通讯，PLC与HMI和上位机之间通过工业以太网进行通讯。本控制装置由九个控制柜，一个现场操作台，一个现场操作箱及一些就地按钮盒组成，即2C1横向及仪表控制柜、2C2翻板控制柜、2C3入窑控制柜、2C4~2C6风机控制柜、2C7主传动控制柜、2C8油泵控制柜、2C9切断控制柜、2T现场操作台、2A切断现场操作箱及就地电机启停按钮盒和紧停按钮盒。
切断控制部分完成石膏板湿板经初凝后的板长切断，切断控制柜根据2T操作台上的HMI设置的切断长度，自动完成石膏板的连续切割，精度要求正负1mm。控制装置包括装有上下切割转毂的切断机、交流伺服驱动装置、单控制切断的PLC、测长测速编码器、角位移光电编码器等。伺服驱动装置采用内置电子凸轮的控制器，可实现复杂轮廓曲线的加工。但考虑到其只能同时编程有限条凸轮曲线，不能实现任意切割长度的工艺要求，所以将它作为的速度内环控制，整个切断的控制算法由单的PLC完成。这样由测长测速编码器、角位移光电编码器构成的位置控制外环，和由伺服控制器构成的速度控制内环就可以达到工艺精度要求，当然主线的速度波动要控制在一定的范围之内，这牵涉到控制系统鲁棒性的问题。同时切断控制柜还要完成一些手动干预的操作，比如手动剪切、手动回零、采样剪切及与进板辊道控制的一些联锁控制要求。
横向输送控制部分主要完成切断后的石膏板加速、进板、翻板、横向输送和出板的控制。，由于主线的速度非常快，切断后的石膏板按照工艺节拍成组地经加速辊道输送到进板辊道。加速辊道上的石膏板块数在未达到板组数时，加速辊道变频电机通过通讯按照配料与成型工段传输过来的主线速度同步运行，在达到板组数后加速到高速状态，与进板辊道保持同步。等到当前板组的后一块石膏板进入进板辊道后，加速辊道重新切换至与主线同步，开始新的一次板组循环。进板辊道载有一组石膏板后，在位置制动停车，进板辊道的辊架下落，由条输送皮带将石膏板横向拉出，然后进板辊道的辊架上升、辊道加速到高速，等待下一组石膏板的到来；同时翻板机构将石膏板从条横向输送皮带翻转到二条横向输送皮带上，二条皮带再将石膏板输送到位置抱闸停车，等待下一个板组的到来。当下一组石膏板经翻转也在二条皮带上后，二、三条横向输送皮带同时动作，将两组石膏板同时送入出板辊道，接着出板辊道辊架抬起，辊道加速速，经靠拢辊道将两组石膏板整齐地送入入窑部分，至此横向输送控制完成。
入窑部分是将成组的石膏板按照预定的顺序送入干燥窑。控制装置由分配桥升降电机、分配桥输送电机、干燥窑各层的输送电机组成。分配桥升降电机停在预定的层上，当石膏板经分配桥输送电机进入干燥窑时，对应层的输送电机启动，将石膏板输送到恰当位置后停车，随后石膏板就由干燥窑主传动电机带动缓缓进入干燥窑；同时分配桥升降电机由轴后的编码器定位，停止于下一待进板的层上。
干燥窑共分三个区，每个区均通过导热油经热交换器加热循环空气，再通过循环空气在干燥窑内蒸发石膏板中的水分。在温度控制方面，用PLC取代了传统的仪表控制，干燥窑每个区的循环空气入口和出口温度的测量值送到PLC，每个区的湿度测量值也送到PLC，经过一定的算法PLC控制各自的导热油调节阀，以满足每个区工艺参数要求。同时通过2T操作台上的HMI，可以非常方便的集中修正各个调节阀的PID参数、手自动运行和手操器的动作。干燥窑主传动电机的速度是根据生产线主线速度和干燥窑每个区的实际工艺运行参数自动调节的。另外由于每台风机电机的功率都非常大，所以均采用软启动器控制启停。

3.成品输送工段：
本工段主要包括出窑、成品输送和堆垛三部分的控制，控制系统由PLC、HMI、变频器组成。PLC系统由一套SLC5/05主机架及两套扩展机架组成，PLC与HMI和上位机之间通过工业以太网进行通讯。本控制装置由两个控制柜，一个现场操作台，三个现场操作箱及一些就地按钮盒组成。即3C1出窑控制柜、3C2输送和堆垛控制柜、3T现场操作台、3A1横向机行走机构操作箱、3A2切边操作箱、3A3堆垛操作箱及就地电机启停按钮盒和紧停按钮盒。
出窑部分控制烘干后的石膏板从干燥窑输出的顺序，控制装置由各出板层的输送电机、出窑挡板、电磁离合器及若干输送皮带组成。出窑部分主要控制要求是先到先出的原则，所以在PLC中要实现一个带使能控制的具有动态存储功能的先到先出FIFO队列，这样就可以用现场紧停按钮来实现使能控制，当出窑部分之后的设备发生短暂故障时，通过紧停也能FIFO队列的顺利运行，为故障的排除赢得宝贵的时间。
成品输送部分由横向机、储存辊道、合片机和切边机组成。干燥窑的每层出板总是左右两块板一起输出，石膏板经出窑段和中间过渡的输送皮带进入横向机。经过横向机挡板的控制，石膏板横向输送，进入储存辊道。储存辊道的作用是控制石膏板进入合片机的节拍，当两片石膏板同时进入合片机后进行合片操作，目的是将两片石膏板重叠后同时送入切边机切边，后将两片成品石膏板推入成品辊道。
堆垛部分由左右两个堆垛台组成。切边后的成品石膏板可以分别进入左右两个成品辊道，石膏板进入成品辊道后由推板装置将其推入堆垛台，纵向和横向对准电磁阀将堆垛台上的石膏板前后对齐，然后堆垛台自动下降一定的高度等待下一次堆垛。当堆垛台上的石膏板达到预设的数量时，程序自动将其后的石膏板送入另一台堆垛机，而当前堆垛台声光报警，等待叉车将石膏板运走，然后堆垛台上升至合适高度准备重新投入堆垛。至此已经完成从石膏粉原料到成品石膏板的整个生产过程。

4．上位机部分：
上位机部分选用RS VIEW作为软件平台，对整个生产流程进行监控。RS VIEW是Rockwell公司推出的一种开放式软件，以bbbbbbs操作系统为平台，具有流程图绘制、报警计录、报表打印、趋势曲线等多种功能，并支持三方制造商的通讯协议。上位软件的设计与构成：用户登陆与管理；主控画面和各个工段画面，其中包括各个工序的动画显示、参数设定；故障报警汇总；实时数据曲线等。
上位机监控系统投入运行后，生产现场的工艺和设备运行状况一目了然，监控效果非常良好。操作人员不仅能很方便的观察和掌握生产线运行情况，还可以根据生产情况及时快捷地修改工艺参数，使生产调控变得轻松自如。设备维护人员还可以借助历史趋势曲线的调看，分析和查找设备故障原因、快除故障，提高设备的运营率。整个监控系统使生产过程集中显示于操作者及管理者面前，大地提高了调度和决策效率，有力地促进了企业的生产管理水平。