CN217606282U - 一种基于博途平台的oee、能源管理及故障诊断系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统，属于工业生产制造领域。本实用新型要解决的技术问题是提升企业的生产管理效率。本实用新型人机界面触摸屏、HMI上位工控机通过以太网连接以太网交换机；PLC连接以太网交换机，所述以太网交换机连接PROFINET分布式IO系统；PLC连接CM154‑5模块，所述CM154‑5模块连接PROFIBUS分布式IO系统；智能电力仪表连接HJ3204模块，所述HJ3204模块连接所述PROFINET分布式IO系统；PROFINET分布式IO系统分别与编码器、伺服电机、继电器电气物理线路互联。本实用新型可以直观显示线路的监控和线路可视化、机器运行的状态。

Description

一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统
技术领域
本实用新型属于工业生产制造领域，具体涉及一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统。
背景技术
传统的PLC控制系统由于其性能有限，只能做些简单的IO信号的处理及模拟量信号的运算，随着近些年来PLC性能的大幅度提高，PLC作为一个智能设备终端，其不仅可以处理设备的正常运行所需的数据计算，还具备了WEB访问、OPC服务器、能耗计量等更为强大的功能，以及更多丰富的扩展功能库。使用这部分功能对PLC性能进行开发，可以使PLC成为工业现场的一个控制、管理的核心，提高系统安全稳定、提升企业的生产管理效率和获取更多的设备运行数据。
随着工业4.0时代的到来，很多制造业企业已经不满足于传统制造行业的简单需求，除了设备正常生产外，设备生产制造过程中，还产生了大量数据，例如：设备开动率、设备停机时间、能源消耗、PLC运行情况等大量宝贵数据。为了更好的利用资源，更准确的找到影响生产效率的提升空间，避免人力、材料、设备等资源的浪费，基于数据的判断比基于经验和直觉的判断更有说服力。
发明内容
在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本实用新型要解决的问题是进一步发挥PLC的强大计算和诊断性能，构建一个基于西门子博途平台的设备OEE(设备综合效率)、能源管理及故障诊断系统。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统，包括PLC、CM154-5模块、PROFIBUS分布式IO系统、以太网交换机、PROFINET分布式IO系统、HJ3204模块、智能电力仪表、HMI上位工控机、人机界面触摸屏、编码器、伺服电机、继电器；
人机界面触摸屏、HMI上位工控机通过以太网连接以太网交换机；PLC连接以太网交换机，所述以太网交换机连接PROFINET分布式IO系统；PLC连接CM154-5模块，所述CM154-5模块连接PROFIBUS分布式IO系统；智能电力仪表连接HJ3204模块，所述HJ3204模块连接所述PROFINET分布式IO系统；
PROFINET分布式IO系统分别与编码器、伺服电机、继电器电气物理线路互联。
进一步的，智能电能仪表通过RS485总线连接HJ3204模块。
进一步的，所述PLC通过Profinet工业以太网总线连接以太网交换机。
进一步的，所述人机界面触摸屏为威纶通MT8121IE。
进一步的，智能电力仪表型号为PD194E-2S4，所述PD194E-2S4的个数为3个。
进一步的，所述PROFINET分布式IO系统采用西门子IM153-4模块并联方式连接，所述西门子IM153-4模块的个数为6个。
进一步的，PROFIBUS分布式IO系统采用西门子IM153-1模块并联方式连接，所述西门子IM153-1模块的个数为3个，还包括1个EAX580编码器。
进一步的，PLC型号为西门子S7-1500。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统：采用西门子博途平台的S7-1500PLC作为控制器核心，现场采用分布式IO系统采集现场生产数据、能耗数据、故障诊断数据。通过工控上位机和人机界面触摸屏对数据进行整理归档，并进行数据展示，可以直观显示线路的监控和线路可视化、机器运行的状态(执行、停止、中止、保持、暂停等)、机器模式(生产、维护、手动等)、报警消息(带有原因代码)、用于KPI的计数器等信息。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统的结构示意图；
图2为本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统的HMI系统框架图；
图3为本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统的上位机OEE主界面；
图4为本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统的上位机OEE历史数据界面；
图5为本实用新型所述的一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统的触摸屏PLC诊断界面。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本实用新型的示范性具体实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际具体实施方式的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下具体实施方式，并配合附图详细说明如下：
参考附图1-5：
一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统，包括PLC1、CM154-5模块2、PROFIBUS分布式IO系统3、以太网交换机4、PROFINET分布式IO系统5、HJ3204模块6、智能电力仪表7、HMI上位工控机8、人机界面触摸屏9、编码器10、伺服电机11、继电器12；
人机界面触摸屏9、HMI上位工控机8通过以太网连接以太网交换机4；PLC1连接以太网交换机4，所述以太网交换机4连接PROFINET分布式IO系统5；PLC1连接CM154-5模块2，所述CM154-5模块2连接PROFIBUS分布式IO系统3；智能电力仪表7连接HJ3204模块6，所述HJ3204模块6连接所述PROFINET分布式IO系统5；
PROFINET分布式IO系统5分别与编码器10、伺服电机11、继电器12电气物理线路互联。
进一步的，智能电能仪表7通过RS485总线连接HJ3204模块6。
进一步的，所述PLC1通过Profinet工业以太网总线连接以太网交换机4。
进一步的，所述人机界面触摸屏9为威纶通MT8121IE。
进一步的，智能电力仪表7型号为PD194E-2S4，所述PD194E-2S4的个数为3个。
进一步的，所述PROFINET分布式IO系统5采用西门子IM153-4模块并联方式连接，所述西门子IM153-4模块的个数为6个。
进一步的，PROFIBUS分布式IO系统3采用西门子IM153-1模块并联方式连接，所述西门子IM153-1模块的个数为3个，还包括1个EAX580编码器。
进一步的，PLC1型号为西门子S7-1500。
进一步的，智能电力仪表采用的型号为PD194E-2S4，支持有功电能、无功电能、功率因数等10多项数据，并具备RS485通讯端口，其通讯地址需在仪表上进行设置，其设置范围为1-255，通讯设置是：通讯速率为9600bps，数据长度为8位，采用奇校验，停止位是1位。现场RS485总线采用屏蔽双绞线将所有电能仪表采用手拉手方式连接至现场分布式IO系统。
进一步的，用于与电能仪表互联的分布式IO系统采用国产Blueone系列型号HJ3204模块，该型号具备一路RS485网关接口及2路交换机接口功能得RJ45接口，其他分布式IO采用的是西门IM153模块，该模块采用的具备两路RJ45端口。
进一步的，考虑到与部分旧型号PROFIBUS接口的兼容性，S7-1500PLC需配置一块CM154-5模块用于与其他的DP从站进行通讯。
进一步的，HMI上位工控机采用的是西门子的Wincc 7.5 SP2 Upd5，该系统具有强大的组态功能，并具备与西门子或者其第三方PLC连接的驱动。
进一步的，人机界面触摸屏选用威纶通MT8121IE系列产品，可以直接与PLC进行符号读取操作，极大简化了组态流程，提升组态效率。
进一步的，PLC运行程序库，参考了西门子的SICAR标准库以及OMAC标准库中的部分功能块，包括Enengy Meter、OEE FB等用于能源统计及OEE计算的功能块。在PLC中通过调用西门子的标准库OEE_FB来计算设备运行OEE状态。通过将生产运行设备、设备结构运行状态接入到该功能块的各个引脚当中，该功能块会自动根据设备的各个运行状态的信号，自动生成OEE等相关KPI数据并保存在DB功能块中，并将数据最终呈现在HMI上位工控机的人机界面触摸屏上。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然在上文中已经参考具体实施方式对本申请进行了描述，然而在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本申请所披露的具体实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本申请并不局限于文中公开的特定具体实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (1)

1.一种基于博途平台的OEE、能源管理及故障诊断系统，其特征在于：包括PLC(1)、CM154-5模块(2)、PROFIBUS分布式IO系统(3)、以太网交换机(4)、PROFINET分布式IO系统(5)、HJ3204模块(6)、智能电力仪表(7)、HMI上位工控机(8)、人机界面触摸屏(9)、编码器(10)、伺服电机(11)、继电器(12)；
人机界面触摸屏(9)、HMI上位工控机(8)通过以太网连接以太网交换机(4)；PLC(1)连接以太网交换机(4)，所述以太网交换机(4)连接PROFINET分布式IO系统(5)；PLC(1)连接CM154-5模块(2)，所述CM154-5模块(2)连接PROFIBUS分布式IO系统(3)；智能电力仪表(7)连接HJ3204模块(6)，所述HJ3204模块(6)连接所述PROFINET分布式IO系统(5)；
PROFINET分布式IO系统(5)分别与编码器(10)、伺服电机(11)、继电器(12)电气物理线路互联；
智能电力仪表(7)通过RS485总线连接HJ3204模块(6)；
所述PLC(1)通过Profinet工业以太网总线连接以太网交换机(4)；
所述人机界面触摸屏(9)为威纶通MT8121IE；
智能电力仪表(7)型号为PD194E-2S4；
所述PROFINET分布式IO系统(5)采用西门子IM153-4模块并联方式连接；
PROFIBUS分布式IO系统(3)采用西门子IM153-1模块并联方式连接；
PLC(1)型号为西门子S7-1500；
PLC(1)运行程序库，参考西门子的SICAR标准库以及OMAC标准库中的部分功能块，包括Enengy Meter、OEE FB用于能源统计及OEE计算的功能块，在PLC(1)中通过调用西门子的标准库OEE_FB来计算设备运行OEE状态，通过将生产运行设备、设备结构运行状态接入到该功能块的各个引脚当中，该功能块会自动根据设备的各个运行状态的信号，自动生成OEE等相关KPI数据并保存在DB功能块中，并将数据最终呈现在HMI上位工控机的人机界面触摸屏上。
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