1广西中烟工业有限责任公司 530000；
2柳州市自动化科学研究所 545001
摘要：烟草醇化库温湿度系统集成设计，通过集成PLC、触摸屏、温湿度巡检设备、工业通信网络、软件设计等专业自动化技术，集中监控每栋库各层的温湿度参数对除湿机进行优化控制，使烟草储藏区域的温湿度达到设计要求（10℃～30℃，55%～65%），保证整个温湿度系统便于后期维护与升级。
关键词：PLC；温湿度；工业网络
1、引言
烟草库温湿度控制系统主要由上位机（WINCC监控系统）、PLC、巡检仪、温湿度传感器、烟包温度传感器、除湿机等组成。
每个防火分区单独控制，各安装2只温湿度传感器、4只烟包温度传感器、2台除湿机，根据库区温湿度情况可以自动或手动控制除湿机的启停。
为实现空调系统的稳定、可靠、快速控制，系统所有自控仪表、传感器、控制器、电气元件等都选用国际或国内知名品牌。其中自控系统核心部件控制器选用SIEMENS公司当今流行的、功能强大的S7-1500系列及S7-1200系列PLC，温湿度传感器和烟包温度传感器选用具有总线通讯功能的产品。
系统软件部分，PLC系统以西门子的TIA V13软件为编程工具，在中央控制室配置多台工控机，构成分布式监控系统，完成系统数据远程采集、监视、参数设置、除湿机操作等控制，上位监控软件以西门子功能强大的WINCC V7.3软件为组态工具。成熟的控制策略和稳定的监控软件从软件上保证了自控系统的精确控制和稳定性。同时，本系统通过Web Navigator对系统进行网络发布，使系统可以通过网络进行监视或控制。
2、系统结构设计
整个系统由现场数字总线温湿度巡检采集系统、子仓库巡检仪站、中控室主站、除湿机站、无线WIFI网络等五部分组成。
现场数字总线温湿度巡检采集系统采用美国DALLAS总线传输协议，通信介质为数字通信专用电缆，信号传输形式为数字量信号。现场数字总线温湿度巡检采集系统主要完成烟包温度、室内环境温湿度、室外环境温湿度等数据的采集，温度、温湿度变送器的速度不小于50点/秒。
子仓库巡检仪站设置1套西门子S7-1200PLC作为控制主机，通过以太网的方式跟中控室主机进行数据交换，主要完成与现场数字总线温湿度巡检采集系统的通信、除湿机联机自动控制、单机手动操作、子仓库通信质量监测、、除湿机故障监测、除湿机启停参数设置等功能。
中控室主站设置1套西门子S7-1500PLC作为控制主机，通过无线WIFI网络网络与其他子仓库巡检仪站通信，统一管理和监控整个醇化库的温湿度，实现子仓库的完全独立，即其他子仓库有故障，完全不影响本身子仓库的独立运行。
除湿机站设置1套西门子S7-1200PLC作为控制主机，配置有独立的交换机、触摸屏，是仓库的最底层设备，通过控制送风机、散热风机、压缩机实现温湿度的控制。
无线WIFI网络实现整个醇化库各个站点之间的通信。由于除湿机数量多，分布广，通讯数据量大，采用传统的RPROFIBUS-DP数据通讯方式已远远不能满足除湿机控制和监视的要求，所以除湿机全部采用PROFINET协议，其数据最高传输速度为100Mbps，通讯速度快且稳定可靠。
3、硬件设计
3.1中控室主机
中控室PLC主机作为整套温湿度监控系统的大脑，连接上位机、监控所有温湿度巡检仪站、除湿机控制站，功能比较复杂，所以选用西门子S7-1500系列PLC担任系统主机，其主要参数如下所示：
带显示屏的 CPU；工作存储器可存储 1MB 程序和 5 MB 数据；位指令执行时间 10 ns；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，2 个端口，MRP，传输协议 TCP/IP，Web 服务器，恒定总线循环时间；附加 PROFINET 基本服务 IP 地址/传输协议 TCP/IP，Web 服务器；PROFIBUS DP 主站，恒定总线循环时间，路由；4 级保护。
3.2现场巡检仪站
每个片烟醇化库配置一套现场巡检仪站（S7-1200），负责对每个库内、外环境温湿度和烟包芯温度采集，并通过以太网总线与上层控制站进行通讯。现场控制器接受上层控制站的监控（参数设置、运行状态采集等等），但并不依赖于上层控制站而运行。若上层控制站出现故障或者并没有投入使用亦或通信网络出现故障时，各现场巡检仪站仍继续正常工作，仍可在现场查看温湿度数据。现场巡检仪站与旧除湿机保留原有的网络，新除湿机则重新布置网线，通过总线进行连接。
3.3数字总线型温湿度检测元件
由于每个烟草库的温湿度传感器数量众多，为提高信号传输质量、减少信号电缆数量、长度以及布线工作量，选用沈阳同邦研制的数字总线型温湿度变送器和数据采集巡检仪等产品。
变送器
高精度总线型数字温湿度传感器是将现代数字化电子技术应用于监控系统的高科技产品。用户可对传感器自行编号，并可成批标定。
温湿度传感器为可卸式，在烟草库房进行熏蒸处理时，可很方便地卸下保护，以延长使用寿命。插入式烟包温度传感器也为可卸式，采用不锈钢探杆，插入深度依设计要求为385mm，柄长115mm，总长500mm，既能插到烟包中心，又能保护烟草不被插坏。
现场数据采集巡检仪RTM
RTM共有4个通道，每个通道可接100个传感器，传输距离可达500米，容量足够大。通过RTM可以实现烟草库现场温湿度数据的自动采集巡检，巡检每个传感器的速度不小于50点/秒。在整个系统中，RTM起着极其重要的数据采集和传输作用。
这些重要的数据信息会通过通讯传递到中央监控微机里。用户对传感器的工位号可自行定义，RTM对用户自定义的传感器工位号自动排序，按工位号循环显示。可将烟草仓储的库区号和位置号（简称工位号）通过RTM或上位机一次性直接写入传感器中，断电不丢失，温湿度巡检时，一并读入传感器工位号、温湿度值等信息。比如：
0101 XX.XX 表示读入第1库区第1只传感器的温度/湿度值
0302 XX.XX 表示读入第3库区第2只传感器的温度/湿度值
4、软件设计
数据显示画面：温湿度系统实时循环采集库区的烟包温度、室内外环境温湿度，并且通过表格和3立体画面等形式显示每个分区烟包温度、室内环境温湿度的平均值。
除湿机控制画面：独立控制每台除湿机的故障复位、手自动切换、中控室/现场模式检测、单机启动、单机停止、切换远程模式等。
数据曲线画面：通过曲线显示方式，温湿度系统实时显示库区的烟包温度、室内外环境温湿度，并且实现历史数据的查询，数据保存至少一年。
网络检测画面：实时显示各个独立子仓库的无线WIFI通信状态，实时显示各个除湿机、温湿度巡检仪的通信状态，并与后期系统的维护。
数据报表画面：以分报表、时报表、天报表、月报表、年报表的方式提供，方便用户实时调用各种历史数据。
除湿机根据库区温湿度值来控制除湿机，当库区平均温度>开机温度或者库区平均湿度>开机湿度时，延时分钟，除湿机开机；当库区温度停机温度并且库区湿度<停机湿度时，延时分钟，除湿机停止运行。
5、结论
该温湿度系统集成设计能够实现对整个烟草醇化库库区进行烟包温度、环境温湿度实时采集、对分区域内的除湿机等降温除湿设备进行远程监控、独立监控，以及实现统一的信息化管理等功能。温度、温湿度传感器可以在同一条电缆上混合布置，这样既可以提高信号在传输过程中的抗干扰性和系统的可扩展性，又能节省大量传统测量元件所需的信号电缆，减少投资，同时又减少了用户今后的维护费用和工作量。
参考文献：
[1]西门子ProfiNET系统说明书.A5E00879148_01 2006/10
[2]西门子 S7-1200 可编程控制器系统手册
论文作者:韩京珉1,罗家政2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/25
标签：温湿度论文; 除湿机论文; 库区论文; 系统论文; 总线论文; 温度论文; 现场论文; 《基层建设》2019年第5期论文;