智能照明控制系统的开发浅议   来源：http://www.jckbocps.com/

近年来，能源的供需矛盾越来越突出，能源的不足已经成为制约我国经济发展的重要因素之一。

　　节能降耗工作是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，是当前建设“资源节约型、环境友好型”企业亟待解决的重大问题，是实现清洁生产、节约生产、精细生产、安全生产目标任务的关键环节之一。

　　重烟工业黔江分厂制丝车间在落实节能减排工作上，结合精细化企业管理精神和方法，精益求精地查找浪费能源的环节，并着力整改。车间“长明灯”就是一个典型的浪费能源现象。

　　“长明灯现象”：在充足自然光条件下，不需要照明的灯组却长时间开启的现象。制丝电气QC小组，从节能小事做起，集小组全力，解决照明能源浪费问题，为节约能源贡献力量。

　　问题的提出

　　黔江分厂制丝车间在2008工艺适应性改造后，将车间照明系统进行了改造，把原来的每颗250瓦的大功率照明灯全部更换为每颗70瓦的LED节能灯，在节能减排工作上迈出了很大一步。

　　在照明管理上，车间安排了人员兼职负责开关灯。但是，由于人的行为具有很大程度上的不确定性，使得车间照明系统时常出现长明灯现象。

　　按照公司、分厂、车间三级目标的要求，如何解决“长明”灯问题就凸显出来。

图一　课题来源示意图

　　问题现状

　　本小组对2009年2-6月份车间照明出现长明灯现象的次数进行了调查统计。（见表二）

表二　月出现长明灯次数统计表

　　 结论：从统计表中可以看出，2-6月份平均为10次。

　　
图二　车间长明灯现象

　　基于以上，车间制丝电气QC小组把减少长明灯出现频次作为目标，提出开发智能照明控制系统。并按PDCA循环进行QC攻关工作。

　　目标制定

　　小组确定本次活动目标是开发并应用智能照明控制系统使每月车间照明出现长明灯现象的频次由活动前的每月平均10次降低到活动后的每月平均1次。（见对比柱状图三）

图三　活动前与目标对比柱状图

　　目标依据

　　车间精细化管理要求杜绝长明灯现象，但小组考虑到设备故障的因素，将目标设定为每月一次。

　　提出可行性方案

　　针对开发智能照明系统解决长明灯现象长期存在的问题，小组充分调动组员的主观能动性，召开诸葛亮会议，广开言路，收集意见，运用“头脑风暴法”，对系统方案提出了9条观点和想法。

　　通过整理头脑风暴法所产生的各种解决思路，绘制了亲和图以帮助分析问题。

图四　亲和图

　　经过讨论分析得出如下三个方案。

　　方案一、声控智能控制系统

　　方案二、光控智能控制系统

　　方案三、程序化控制系统

　　各方案评估　

　　小组对各方案进行讨论评估，三种方案的优缺点如下：

表三　方案评估表

　　选择最优方案

　　综上三种方案，小组从建设成本、技术可行性、实施难度、建设时长、实现效果、可推广性等方面综合分析考虑，决定采用方案三研发程序化控制系统 。

　　对所选方案的分解

　　确定总体方案后，小组成员对方案进行了细化分解。将系统划分为软件和硬件两个部分组成。

　　1、软件部分

　　小组经过对系统功能的分析和讨论，确定了软件部分主要完成的功能有：

　　1、工作日的定时开关照明灯组

　　2、光线暗的区域灯组要保持长亮

　　3、周末放假后保留过道灯组定时照明

　　2、硬件部分

　　小组确定了系统电控硬件部分的组成包含：

　　1、可编程逻辑控制器

　　2、执行元件

　　3、24V直流电源

　　控制系统组成结构如图所示：

图五　控制系统组成结构图

　　小组在可编程逻辑控制器的选择上，有三种方案。分别是S7-400　PLC　、　S7-300　PLC、　S7-200　PLC。对这三种PLC的选择，小组又进行了分析：

表四　PLC选型分析表

　　通过讨论，小组选定了使用S7-200　PLC可编程逻辑控制器。

　　3、最终方案的确定

　　小组通过对技改后废弃的电气元器件进行统计和挑选，并结合系统需完成的功能，确定了系统最终方案为：

图六　控制系统最终组成结构图

　　确定方案后，小组决定先期在片烟投料场，叶片回潮工段和梗处理工段进行系统应用，为此，小组到车间现场对照明灯组的实际情况进行调查并作了分类：选定区域照明灯组总数120颗，其中需要长亮的灯组25颗。周日定时开关灯组12颗。工作日定时开关灯组83颗。

　　小组针对系统组成进行讨论分析制定对策表（见表五）

表五　对策表

　　硬件部分的实施：

　　1、备齐如下器材。

表六　硬件元器件表

　　2、组装电控箱。

图七　组装好的电控箱

　　3、将电控箱安装到位，并接入原照明系统　

图八　电控箱接入照明系统

　　（二）软件部分的实施：

　　1、清除旧的PLC程序。

　　2、编写照明系统功能控制程序。

　　程序编写如下：

　　读取系统时间：

图九　读系统时间程序

　　数据传送程序：

图十　传送程序

　　数据转换程序：

图十一数据转换程序

　　周日判断程序：

图十二　各控制功能

　　3、下载程序并运行系统。　

图十三　下载并运行程序

　　效果检查

　　系统投入使用后，小组在8-10月对照明系统出现长明灯现象的次数进行统计。（见表七）

表七　改造后月出现长明灯次数统计表

　　活动前、目标、　活动后出现长明灯现象次数对比。

图十四　活动前、后与目标对比柱状图

　　结论：从上图可以看出，我们开发的程序化照明控制系统应用的效果非常好，8、9、10三个月没有出现一次长明灯现象。这次QC活动取得圆满成功。

　　效益

　　1、经济效益：系统运用后，在控制区域内，解决了83颗照明灯长明问题。每一颗照明灯功率70W，按照每个工作日早上8点到下午5点九个小时不开灯，按照系统应用前每个月出现长明灯10天计算，每月可以节约电能：

　　（70瓦×83颗×9小时×10天）÷1000＝522.　9千瓦时

　　而本次系统开发的成本费用为零。

　　2、社会效益：

　　（1）、本次QC活动过程，受到车间许多员工的关注，小组致力于节能降耗的理念得到许多职工的认同和发扬。在提高员工节能意识上有较大影响。

　　（2）、本次活动取得的成果在车间其他区域的照明系统中可以应用，也可在分厂整个联合工房推广，同时为新建厂房生产车间照明系统实行智能化提供了思路，为建设“资源节约型、环境友好型”企业，提高企业经济效益做出应有的贡献。