工厂照明自控系统设计与浅析

周玉

[摘要]工厂照明在企业生产运营中是不可或缺的组成部分，合理的照明设计对生产安全以及生产效率都至关重要。随着科技的发展，工业4.0以及智能制造的推进，将工厂照明控制系统融入到中控DCS系统中进行统筹管理，可以依据实际需求实现工厂照明智能控制，完善企业智能工厂的建造，从而达到节约劳动力、提高生产效率以及降低能耗的目标。

关键词：照明控制、图控、自动化设计

前言：

随着科技的发展，工业4.0、大数据、智能AI、智能制造的推进，新一轮产业变革和技术革命的快速兴起，许多企业已步入智能工厂的历史新阶段。工厂照明在企业生产运营中有着不可或缺的地位，合理的照明设计对生产安全以及生产效率都至关重要，因此如何将工厂照明控制系统融入到中控DCS系统中进行统筹管理，实现工厂照明智能控制对完善企业智能工厂的建造显得尤为重要。本论文结合TCC公司照明现状对其6#7#磨房照明系统进行布局改造、程序编写、图控设计，将工厂照明控制系统融入中控DCS系统中,由中控操作员统筹管理依据实际需求实现工厂照明自动、手动智能控制，完善企业智能工厂的建造，从而达到节约劳动力、提高生产效率以及降低能耗的目标。

1、现场概况与照明控制系统布局

1.1现场概况

TCC公司成立于2003年9月，分一二期项目进行投建，现有规模含4套6000T/D熟料生产线、9套水泥磨、2套21MW余热发电机组，控制系统均配备了中控DCS系统，其中熟料及水泥生产线程序与中控画面采用西门子PCS7 V8.1 SP1+Cemat V8.0进行编写，现场CPU使用西门子417-4H系列。是一家水泥、熟料生产及销售企业。

从水泥制造工艺流程来看，6#7#磨房照明系统包括了长皮带、辊压机、打散机、磨主电机、排风机、选粉机、斗提、收尘系统至入库斜槽区域。6#7#磨房剖面图如图1所示，整个磨房照明共计约172PC，照明系统改造前由现场电气人员负责照明的开停，每次均需要到现场开关处进行操作、平时需要根据日出日落、晴天或雨天情况去调整时空开关，对现场比较阴暗的地方还需单独设置长明控制，控制线路复杂，维护繁琐。因建厂至今已久，许多照明线路开始老化，本着节约劳动力、提高生产效率、降低能耗以及完善企业智能工厂建造的目标，对6#7#磨房照明控制系统进行了重新布局改造。

图1  6#7#磨房剖面图

1.2照明控制系统布局

本次照明系统改造主要为控制回路及新增中控控制系统（原有LED照明灯器具保留），依据磨房外部和磨房内部现场环境概况以及工艺设备分布将6#7#磨房照明控制系统分为9个区域。其中磨房外围一楼磨主电机、排风机平台及粉煤灰库区域为第一路；一楼磨房内出磨斗提至辊压机为第二路；二楼助磨剂、稳流仓平台为第三路；三楼磨房区为第四路；6#、7#入磨长皮带为第五路；打散机平台为第六路；选粉机平台、斗提顶部、辊压机收尘为第七路；AB入水泥库斜槽平台为第六路；磨收尘箱及选粉机收尘箱为第九路。每路均接入中控DCS系统，照明控制回路图如图2所示。

图2  6#7#磨房照明系统控制回路图

2、照明系统图控画面及程序设计

2.1照明系统图控画面设计

结合水泥生产线现有DCS系统配置，本次照明改造淘汰现场定时开关，为能更好的节约用电和依据现场实际需求按室外照明与室内照明分两个时控控制，可于中控画面各自设置照明开灯和关灯时间并于自动模式下按设定时间控制各个回路的照明系统。每路照明系统均有区域控制说明、自动/手动控制选择、开/关按钮、模式选择及照明回路状态指示，中控控制系统画面设计如图3所示。

图36#7#磨照明中控控制系统图

2.2照明系统程序设计

本案照明改造根据现场照明灯布局情况把现场照明分为九个控制回路区域，每一路均能实现中控手动开关功能，根据室外与室内照明需求不同设计了两个时控控制。

程序设计当选择D手动模式状态时，可由中控操作员执行开灯与关灯命令。当操作员按下“手动开”按钮下发开灯命令同时“手动开”按钮背景呈现绿色，此时“手动关”按钮状态为灰色（操作员可依据需求执行关灯命令），当现场照明灯正常开启后，应答反馈回中控对应的照明回路状态指示为绿色。当操作员按下“手动关”按钮时下发关灯命令同时“手动关”按钮背景呈现绿色，此时“手动开”按钮状态为灰色（操作员可依据需求再次执行开灯命令。程序中“手动开”与“手动关”按钮互锁，避免同时下发开灯及关灯命令。部分程序逻辑如图4所示。

图4程序逻辑图

程序设计当选择S自动模式状态时，程序中将读取到的系统时间Hour 、Minute与中控画面的开灯、关灯设定的时间相比较，当系统时间Hour 、Minute与中控画面的开灯时间设定一致时触发开灯命令驱动现场对应区域的照明灯亮起，当系统时间Hour 、Minute与中控画面的关灯时间设定一致时触发关灯命令使现场对应控制区域的照明灯关闭，从而实现现场照明控制系统自动控制。当选择

S自动模式时程序有防误点功能，即当选择S自动模式，按下“手动开”及“手动关”按钮也不会下发照明灯开灯及关灯指令。

本案系统时钟的读取调用SFC1系统功能块。系统功能SFC1是专门用来读取

系统时钟的，读取的系统时钟值存放于#DAT_DATA中，然后将#DAT_DATA 64位复杂数据类型拆分并转换成所需的Year、Month、Week、Day、Hour、Minute等值，最后将其封装成FC1209块于程序中调用，如图5所示。

图5系统时间的读取

3、结语

在工业4.0、大数据分析、智能AI的推进下，智能制造以及智能工厂已经形成发展趋势的主流，工厂照明在企业生产运营中是不可或缺的组成部分，合理的照明设计对生产安全以及生产效率都至关重要，企业应该结合自身照明的特点，将其列入智能工厂建设中来。本案在满足工厂现场照明亮度的前提下对控制回路进行优化改进，结合西门子PCS7自动化知识新增照明中控自动控制系统，由中控操作员统筹管理依据实际需求实现工厂照明自动、手动智能控制，从而达到节约劳动力、提高生产效率以及降低能耗的目的。

参考文献

[1] 西门子A&D AS .PCS7深入浅出（2005.5）Siemens Ltd.,China 

[2] 甄立东.西门子WinCC V7 基础与应用（2011.1）.北京：机械工业出版社

[3] 李冰.零基础学西门子S7-300/400PLC（2010.6）.北京：机械工业出版社

[4] 乐嘉谦.仪表工手册（1997.4）.北京：化学工业出版社