巨川電氣-智能照明控制系統(tǒng)的開發(fā)淺議
智能照明控制系統(tǒng)的開發(fā)淺議 來源:http://lzzrhvn.cn/
近年來,能源的供需矛盾越來越突出,能源的不足已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。
節(jié)能降耗工作是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,構(gòu)建社會主義和諧社會的重大舉措,是當(dāng)前建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”企業(yè)亟待解決的重大問題,是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、節(jié)約生產(chǎn)、精細(xì)生產(chǎn)、安全生產(chǎn)目標(biāo)任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
重?zé)煿I(yè)黔江分廠制絲車間在落實(shí)節(jié)能減排工作上,結(jié)合精細(xì)化企業(yè)管理精神和方法,精益求精地查找浪費(fèi)能源的環(huán)節(jié),并著力整改。車間“長明燈”就是一個典型的浪費(fèi)能源現(xiàn)象。
“長明燈現(xiàn)象”:在充足自然光條件下,不需要照明的燈組卻長時間開啟的現(xiàn)象。制絲電氣QC小組,從節(jié)能小事做起,集小組全力,解決照明能源浪費(fèi)問題,為節(jié)約能源貢獻(xiàn)力量。
問題的提出
黔江分廠制絲車間在2008工藝適應(yīng)性改造后,將車間照明系統(tǒng)進(jìn)行了改造,把原來的每顆250瓦的大功率照明燈全部更換為每顆70瓦的LED節(jié)能燈,在節(jié)能減排工作上邁出了很大一步。
在照明管理上,車間安排了人員兼職負(fù)責(zé)開關(guān)燈。但是,由于人的行為具有很大程度上的不確定性,使得車間照明系統(tǒng)時常出現(xiàn)長明燈現(xiàn)象。
按照公司、分廠、車間三級目標(biāo)的要求,如何解決“長明”燈問題就凸顯出來。
圖一 課題來源示意圖
問題現(xiàn)狀
本小組對2009年2-6月份車間照明出現(xiàn)長明燈現(xiàn)象的次數(shù)進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)。(見表二)
表二 月出現(xiàn)長明燈次數(shù)統(tǒng)計(jì)表
結(jié)論:從統(tǒng)計(jì)表中可以看出,2-6月份平均為10次。
圖二 車間長明燈現(xiàn)象
基于以上,車間制絲電氣QC小組把減少長明燈出現(xiàn)頻次作為目標(biāo),提出開發(fā)智能照明控制系統(tǒng)。并按PDCA循環(huán)進(jìn)行QC攻關(guān)工作。
目標(biāo)制定
小組確定本次活動目標(biāo)是開發(fā)并應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)使每月車間照明出現(xiàn)長明燈現(xiàn)象的頻次由活動前的每月平均10次降低到活動后的每月平均1次。(見對比柱狀圖三)
圖三 活動前與目標(biāo)對比柱狀圖
目標(biāo)依據(jù)
車間精細(xì)化管理要求杜絕長明燈現(xiàn)象,但小組考慮到設(shè)備故障的因素,將目標(biāo)設(shè)定為每月一次。
提出可行性方案
針對開發(fā)智能照明系統(tǒng)解決長明燈現(xiàn)象長期存在的問題,小組充分調(diào)動組員的主觀能動性,召開諸葛亮?xí)h,廣開言路,收集意見,運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”,對系統(tǒng)方案提出了9條觀點(diǎn)和想法。
通過整理頭腦風(fēng)暴法所產(chǎn)生的各種解決思路,繪制了親和圖以幫助分析問題。
圖四 親和圖
經(jīng)過討論分析得出如下三個方案。
方案一、聲控智能控制系統(tǒng)
方案二、光控智能控制系統(tǒng)
方案三、程序化控制系統(tǒng)
各方案評估
小組對各方案進(jìn)行討論評估,三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
表三 方案評估表
選擇最優(yōu)方案
綜上三種方案,小組從建設(shè)成本、技術(shù)可行性、實(shí)施難度、建設(shè)時長、實(shí)現(xiàn)效果、可推廣性等方面綜合分析考慮,決定采用方案三研發(fā)程序化控制系統(tǒng) 。
對所選方案的分解
確定總體方案后,小組成員對方案進(jìn)行了細(xì)化分解。將系統(tǒng)劃分為軟件和硬件兩個部分組成。
1、軟件部分
小組經(jīng)過對系統(tǒng)功能的分析和討論,確定了軟件部分主要完成的功能有:
1、工作日的定時開關(guān)照明燈組
2、光線暗的區(qū)域燈組要保持長亮
3、周末放假后保留過道燈組定時照明
2、硬件部分
小組確定了系統(tǒng)電控硬件部分的組成包含:
1、可編程邏輯控制器
2、執(zhí)行元件
3、24V直流電源
控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖五 控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖
小組在可編程邏輯控制器的選擇上,有三種方案。分別是S7-400 PLC 、 S7-300 PLC、 S7-200 PLC。對這三種PLC的選擇,小組又進(jìn)行了分析:
表四 PLC選型分析表
通過討論,小組選定了使用S7-200 PLC可編程邏輯控制器。
3、最終方案的確定
小組通過對技改后廢棄的電氣元器件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和挑選,并結(jié)合系統(tǒng)需完成的功能,確定了系統(tǒng)最終方案為:
圖六 控制系統(tǒng)最終組成結(jié)構(gòu)圖
確定方案后,小組決定先期在片煙投料場,葉片回潮工段和梗處理工段進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用,為此,小組到車間現(xiàn)場對照明燈組的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查并作了分類:選定區(qū)域照明燈組總數(shù)120顆,其中需要長亮的燈組25顆。周日定時開關(guān)燈組12顆。工作日定時開關(guān)燈組83顆。
小組針對系統(tǒng)組成進(jìn)行討論分析制定對策表(見表五)
表五 對策表
硬件部分的實(shí)施:
1、備齊如下器材。
表六 硬件元器件表
2、組裝電控箱。
圖七 組裝好的電控箱
3、將電控箱安裝到位,并接入原照明系統(tǒng)
圖八 電控箱接入照明系統(tǒng)
?。ǘ┸浖糠值膶?shí)施:
1、清除舊的PLC程序。
2、編寫照明系統(tǒng)功能控制程序。
程序編寫如下:
讀取系統(tǒng)時間:
圖九 讀系統(tǒng)時間程序
數(shù)據(jù)傳送程序:
圖十 傳送程序
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序:
圖十一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序
周日判斷程序:
圖十二 各控制功能
3、下載程序并運(yùn)行系統(tǒng)?!?/p>
圖十三 下載并運(yùn)行程序
效果檢查
系統(tǒng)投入使用后,小組在8-10月對照明系統(tǒng)出現(xiàn)長明燈現(xiàn)象的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(見表七)
表七 改造后月出現(xiàn)長明燈次數(shù)統(tǒng)計(jì)表
活動前、目標(biāo)、 活動后出現(xiàn)長明燈現(xiàn)象次數(shù)對比。
圖十四 活動前、后與目標(biāo)對比柱狀圖
結(jié)論:從上圖可以看出,我們開發(fā)的程序化照明控制系統(tǒng)應(yīng)用的效果非常好,8、9、10三個月沒有出現(xiàn)一次長明燈現(xiàn)象。這次QC活動取得圓滿成功。
效益
1、經(jīng)濟(jì)效益:系統(tǒng)運(yùn)用后,在控制區(qū)域內(nèi),解決了83顆照明燈長明問題。每一顆照明燈功率70W,按照每個工作日早上8點(diǎn)到下午5點(diǎn)九個小時不開燈,按照系統(tǒng)應(yīng)用前每個月出現(xiàn)長明燈10天計(jì)算,每月可以節(jié)約電能:
?。?0瓦×83顆×9小時×10天)÷1000=522. 9千瓦時
而本次系統(tǒng)開發(fā)的成本費(fèi)用為零。
2、社會效益:
(1)、本次QC活動過程,受到車間許多員工的關(guān)注,小組致力于節(jié)能降耗的理念得到許多職工的認(rèn)同和發(fā)揚(yáng)。在提高員工節(jié)能意識上有較大影響。
?。?)、本次活動取得的成果在車間其他區(qū)域的照明系統(tǒng)中可以應(yīng)用,也可在分廠整個聯(lián)合工房推廣,同時為新建廠房生產(chǎn)車間照明系統(tǒng)實(shí)行智能化提供了思路,為建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”企業(yè),提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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