◆应用行业

食品行业——智能化工厂 [工厂云监控替代仪表监控]

◆涉及产品◆

S3100变频器、SPN触摸屏

背景

◆ 有问题的“工厂” 

某食品厂老板由于工厂温控设备老化、精度不高、查看数据麻烦；螺杆式制冷压缩机多台同时启动后造成厂区电压不稳跳闸率高以及存在疯狂的“电表”问题，请三碁技术人员提供改造升级旧工厂痛点解决方案。

三碁小团队到达工厂检测各痛点设备相关问题：

导致厂区电压不稳跳闸率高

• 螺杆式制冷压缩机瞬间启动电流为680A以上；

• 螺杆式制冷压缩机满载电流为350A左右；

• 工厂变压器额定电流为1000A。

找到电压不稳跳闸率高问题。

导致厂区存在疯狂的“电表”

• 螺杆式制冷压缩机为星三角工频控制；

• 冷却塔21台风机为工频控制；

找到疯狂的“电表”。

导致工厂温控设备精度不高、监控麻烦

• 工厂仪表监控类型为PT100；

• 传输线在冷库内；

• 没有modbus 通讯协议。

找到温控设备精度不高。

◆工厂“医生”

通过“体检单”可以发现该厂存在的问题很严重，三碁“医生”出具以下原设备诊断结果：

过电流：“体检报告”给出的结果是螺杆式制冷压缩机瞬间启动电流为680A以上，满载电流为350A。当第一台螺杆式制冷压缩机启动瞬间电流为680A以上时，可能也就日光灯闪烁一下，感觉没有碍事。但是当工厂需要满载工作时，启动第二台时就比较危险了，电流（350A+680A=1030A）时已经超出工厂变压器的额定电流了。“病因”已找出，对症下药：工频星三角启动电流大，采用变频器调速启动电流小，具有软启动效果。

设备开环控制：根据“体检报告”给出的结果开具如下“药方”，当工厂并没有满载工作时，我们应该适度降低工作频率，根据负载情况利用变频器内部PID闭环控制输出相应频率。这样不但能提高设备利用效率、减少设备损耗，还能大大地降低一笔“能耗费用”。

检测温度精度低：根据报告单给出以下诊断结果：PT100属于电阻式温度传感器，所以会出现两个温度不精确的因素。

• 距离：线缆距离长，阻值增大，造成精度低；

• 环境：由于传输线也是在冷库内，温度改变阻值。

对症下药：利用数字量温度探头DS18B20来监控厂区，距离在300米内误差不偏移。

现场监视麻烦：报告单诊断出本身并不具备远程监视及控制，利用高性能SPN系列10寸触摸屏配合S32DT模块解决“先天缺陷”问题，S32DT模块可以直接采集32路DS18B20的温度，且精度在±0.0625°C，范围-50°C~120°C，S32DT,模块通过modbus RTU通讯格式与高性能SPN系列触摸屏连接，达到人机交互界面。

方案优势

◆中国制造2025

实现将工厂装进口袋：集信息数据化、人性化、共享化、节能化，人机便捷服务，达到快速、有效为一体的工业智能节能绿色电能为目的改造。

设备房人机界面

信息数据化：将工厂的冷却塔、螺杆式制冷压缩机及温控系统的所有信息采集传输到云端上，采集的数据包括电流、电压、运行频率、故障报警、加减速时间等参数以及各个冷藏库的实时温度，做到随时随地可查看厂区运行状况。

人性化：报警信息将以短信形式发给厂区电工师傅，迅速做到第一时间可以通知专业人员进行排除故障。

共享化：通过子账号实现将厂区的生产信息分配给各个经销商达到工厂生产透明化，客户可以通过手机APP查询食品类型、批次、存放时间、历史数据、库存数量，也可以将公司的新产品更新到触摸屏上达到广告效应。

人机便捷：现场通过触摸屏监控更便捷，省去人工运动量且更直观的画面减少人工操作的繁琐感。

快速有效：通过局域网访问同一网段的其他触摸屏，屏与屏访问数据时间为1秒内，比与远距离接线的方案快了20~30倍，并且达到三减少：减少布线穿孔、减少由于远距离走线产生的数据传输延迟率、减少由于布线产生的老化及老鼠啃咬产生的后期维护成本。

工业智能节能：通过压力传感器传输信号到S3100变频器，变频器通过反馈的信号与目标值进行比较输出所需电机速度，达到闭环控制和节能目的。

人机交互界面

工厂工程示意图

产品特点

目前国内大部分负温检测方式为PT100电阻式，其属于电阻性信号所以在布线方式上成本相对较高，且对应的温度采集模块基本为8路采集口，成本与精度相对于三碁的S32DT模块的性价比低。S32DT温度采集模块：利用DS18B20温度探头并联方式最多有32路温度采集口，布线要求低，普通3芯屏蔽线就可高效传输。而PT100远距离传输对传输线的材质有要求。

• 局域网云技术

SPN系列触摸屏：直接使用云端组态软件管理、多屏组网，创新的网络组网方式，轻松快捷。

• 安全机制

创新A/B Key安全机制，A用户可以下放B用户权限，当B用户需要访问设备时，A用户会接收到B用户的请求。通过权限可以设置限制时间范围、永久，达到真正放心级安全机制。

• 智能管理

支持PC端、手机端访问设备数据，操作便捷。

• 节能效果显著

S3100变频器驱动技术，在于其为闭环控制普通三相异步电机，随着负载的变化，运行电流随之变化，同时优化电机功率因素，达到节能目的。

• 启动平滑

应用交流变频技术使制冷压缩机能够平滑启动，有效地消除大功率电机启动时对变压器的冲击力，延长设备使用寿命。

• 对电机有保护功能, 降低电机维修费用

变频器自身设计有丰富的电机保护功能，尤其是大功率电机在运行中出现的过流、过载、堵转情况下有效防止烧毁，提高电机寿命，降低电机维修保养成本。