DCS在大型锂电池厂空调系统中的应用

何治国 张龙超 张恒宾

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南洛阳 471003）

DCS在大型锂电池厂空调系统中的应用

何治国 张龙超 张恒宾

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南洛阳 471003）

在锂离子电池生产的过程中，对电池生产环境温度、湿度和含湿量等参数都有着严格的要求，其参数主要由空调设备调节。针对目前锂电池厂房中空调设备种类众多、品牌分散、无间歇运行等特点，导致在实际操作过程中存在着数据记录繁琐、人工耗时以及历史数据查询、分析极其不便等问题。本文将DCS系统应用于锂电池厂空调系统中，可以对整个厂区的空调设备参数进行实时显示、记录和运行参数异常报警；可以生成数据变化曲线图，具备历史数据查询和生成数据分析报表功能；可以在看板上显示空调机房控制区域分布图和报警设备位置。系统实际应用结果表明，各项功能均可实现，系统运行良好。

DCS；锂电池厂；空调设备

随着社会的发展，我国能源消耗速率逐渐增加，能源储存量逐渐成为我国发展的短板。为了缓解国家能源危机，有必要大力发展新能源技术——锂电池。近几年，锂电池行业发展迅速，而且潜力巨大。稳定的车间环境参数是锂电池保持正常生产的条件，而空调设备则是控制车间环境参数的关键设备，因而空调设备的运行监测不容忽视。

目前锂电池厂都有较大的规模，厂房数量较多，而且空调机房布置较为分散。空调设备参数的监测主要是靠人工巡检的方式进行记录，缺点是人工巡检工作量较大，巡检周期较长；并且随着设备使用年限的增加，设备故障率也在上升，当人工发现故障报警不及时，则会严重影响空调设备的运行管理和锂电池的连续生产。

曹志晔、刘增环等［1，2］分析了DCS（Distributed Control System）技术在化工行业的应用，应用表明该系统能够提高生产自动化水平、稳定生产和节能降耗。朱明飘、陈荣超等［3-5］对如何提高大型火电厂中DCS系统的可靠性进行分析，分析表明DCS系统对火电厂的安全运行和日常维护有一定的提升作用，并得到了影响系统可靠性的因素，提出了改进措施。刘立峰等［6］提出了一种基于DCS结构的工况监控系统，主要是解决在包括多种且数量巨大的传感器的监控系统中如何提高监控效率的问题。

从国内的研究可以看出，DCS系统的应用行业十分广泛，在化工行业和火电厂都有所应用。实际应用表明，DCS系统具有很高的稳定性和可靠性。但对于设备布置分散、种类众多的空调系统方面应用较少，本文有效弥补了DCS系统应用于空调系统方面的空缺。

1 研究对象及建立DCS系统

1.1 研究对象

本文主要是针对A、B 2个厂房作为研究对象，A、B厂房中的空调设备种类及数量见表1。从表1可知，每个厂房中不仅空调数量较多，而且同一种设备有不同厂家，每个厂家的通讯协议不完全一样，所以这对DCS系统的建立增加了难度。

表1 A、B厂房中空调设备种类及数量

1.2 建立空调设备的DCS系统

DCS系统是集散控制系统的简称，是计算机、通信、CRT显示、控制技术逐渐发展起来的产物。DCS系统有操作集中、可靠性高、管理方便、配置灵活和便于维护等特点，对所控制的空调设备可以达到实时、准确、快速、稳定的控制效果。本文所建立的DCS系统主要有工业计算机、I/O模块、模拟量模块和通讯模块等。以A厂房为例，所建空调设备DCS系统网络拓扑见图1。

图1 A厂房空调设备DCS系统网络拓扑图

本文主要是针对空气温度、湿度、露点温度，冷水的进、回水温度、再生风温度以及真空泵水温和水压等参数建立空调设备的DCS系统，可以实现数据实时显示、获取精准数据、自动记录、数据历史记录可查询和设备故障报警等功能。为了方便查看空调设备的运行状况和定位报警空调设备，DCS系统也可实现在系统设备看板上显示厂房空调设备运行状况和控制区域分布，见图2。

图2 空调机房控制区域分布图

2 系统功能的实现

2.1 数据的实时显示、记录

空调设备在运行过程中各项监测参数均是由传感器产生的模拟量，经过模拟量模块采集后进入PLC内部并在CRT上显示出数值。DCS与空调设备系统建立通信后，通过读取PLC内的参数数据地址即可实现对监测参数数据的采集。室外环境温、湿度由室外温度传感器测量，然后室外温度传感器通过485通信实现室外温湿度的采集。空调设备参数和室外环境温、湿度的显示见图3。同时，DCS系统将相应的数值保存在对应的Excel表格中，可以查看单台空调设备运行的详细数据，具体显示见图4。

图3 空调设备和室外的参数显示

图4 单台空调设备的数据显示

2.2数据的图形化显示

在空调设备运行期间，有时需要查看空气的物性参数，确保空调设备运行良好。为了方便操作人员进行检查，DCS系统将如参数温度、湿度的变化曲线显示在同一张图形上，图形上还可以实现当鼠标点击参数曲线某一个点时，可以在图形右方突出显示具体参数数值，见图5。由图5可知，空调设备参数的变化曲线可以直观地显示空调设备在某段时间内的参数变化，并判断出空调系统的运行情况，为后期设备的运行维护和保养提供了数据基础。

图5 数据的图形化显示

2.3 数据异常报警显示

锂离子电池的生产环境参数要求非常严格，当空调设备出现故障，环境参数不能达到工艺要求时，会对电池生产造成极大的损失。因此，使故障设备及时报警能够最大程度上减少电池的损坏，其报警会以红色显示，具体见图6。

图6 设备数据异常报警显示

2.4 历史数据查询

DCS系统会一直记录空调运行期间的参数数据，用户可以根据设置的查询条件进行查询。对于某一台空调设备，通过对历史数据的查询可以方便地看出设备状态的变化，方便进行大数据分析，通过分析可以得出影响空调设备可靠性的性能指标，并以此为依据提高空调设备的运行效率。历史数据显示见图7。

图7 设备的历史数据查询

3 结论

DCS系统在锂电池行业空调设备方面的应用还处于初步阶段，此次的应用取得了较好的效果，为以后空调设备的自动监测奠定了基础，本次的应用可以实现以下功能：实现数据的采集与记录，为以后节能降耗提供数据基础；实现图形化和报警显示，更加简洁和直观，故障报警更加及时地发现设备故障；查询历史数据并显示数据报表，为日后数据分析提供基础。

［1］曹志晔.DCS技术在化工行业中的应用［J］.自动化与仪器仪表，2010（6）：81-83.

［2］刘增环，杨兵.DCS控制系统在甲醛生产工艺中的应用［J］.化工自动化及仪表，2011（38）：982-984.

［3］朱明飘，席亚宾.DCS系统常见故障分析及处理措施探讨［J］.自动化与仪器仪表，2008（5）：65-68.

［4］陈荣超，崔振武.火力发电厂DCS系统可靠性分析［J］.电力科学与工程，2012（1）：42-45.

［5］翟永杰，张鹏，张悦.火电厂仿真机中的DCS仿真方式与关键技术［J］.电力技术，2010（17）：7-14.

［6］刘立峰，芮立国.一种基于DCS结构的工况监控系统［P］.CN：104731076A，2015-06-24.

Application of DCS in Air Conditioning System of Large Scale Lithium Battery Plant

He ZhiguoZhang LongchaoZhang Hengbin
（China Aviation Lithium Battery Co.,Ltd.，Luoyang Henan 471003）

In the process of lithium ion battery production,it has strict requirements on the temperature,humidity and moisture content of the battery production environment,the parameters are mainly regulated by the air conditioning.In view of the characteristics of the air conditioning equipment in the lithium battery factory,such as many kinds of brands,scattered and uninterrupted operation,there are many problems in the actual operation process,such as tedious data recording,manual time consuming,inconvenient query and analysis of historical data.In this paper,the DCS system was applied to the air conditioning system of the lithium battery factory,which can display and record the parameters of the air conditioning equipment in the whole plant and abnormal operating parameters alarm;can generate data change curve,has the function of historical data query and data analysis;and can also show the air conditioning room control area thumbnail and alarm device on board position.The practical application of the system results show that all the functions can be realized and the system runs well.

DCS；lithium battery plant；air conditioning equipment

TM921.5；TU831

A

1003-5168（2017）04-0100-03

2017-03-12

何治国（1987-），男，硕士，助理工程师，研究方向：自动控制。