一種新型除塵設(shè)備智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型

張秋實(shí) 杜波 尹洪禹

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司烏蘭浩特卷煙廠 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭浩特市 137400）

烏蘭浩特卷煙廠平均每臺(tái)除塵設(shè)備對(duì)應(yīng)5 套聯(lián)合機(jī)組，如果其中一臺(tái)除塵設(shè)備損壞將造成5 臺(tái)聯(lián)合機(jī)組設(shè)備停機(jī)，故障影響范圍大。并且分別由三個(gè)區(qū)域進(jìn)行控制，監(jiān)控系統(tǒng)位置分散。同時(shí)，現(xiàn)除塵設(shè)備由三個(gè)不同廠家完成電氣控制系統(tǒng)，除塵控制參數(shù)顯示不完整，運(yùn)行數(shù)據(jù)較復(fù)雜，設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)溫度參數(shù)除塵器噴吹閥氣壓變化參數(shù)等在系統(tǒng)中沒(méi)有采集，不能實(shí)現(xiàn)除塵設(shè)備故障的早發(fā)現(xiàn)與及時(shí)報(bào)警，影響了設(shè)備運(yùn)行效率。

本文通過(guò)多控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成實(shí)現(xiàn)除塵現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)實(shí)時(shí)采集，創(chuàng)新了一種新型除塵設(shè)備智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，解決了上述問(wèn)題。

1 多控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成與設(shè)備參數(shù)實(shí)時(shí)采集

1.1 檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)采集參數(shù)包含電機(jī)震動(dòng)參數(shù)，電機(jī)震動(dòng)可直接反應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)葉輪是否運(yùn)行正常、電機(jī)軸承是否出現(xiàn)磨損或電機(jī)安裝是否出現(xiàn)松動(dòng)或不同心，為了提高檢測(cè)震動(dòng)的準(zhǔn)確性對(duì)電機(jī)的橫向和縱向兩個(gè)方向的震動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，采用了倍加福品牌的ACY04-F99-2I-V15振動(dòng)傳感器，輸出為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號(hào)。

除塵電機(jī)溫度采集，溫度控制檢測(cè)器最理想安裝位置為電機(jī)軸承端蓋上，可以第一時(shí)間檢測(cè)到軸承溫升，然而通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在軸承端上安裝溫度檢測(cè)不僅對(duì)軸承端蓋需要進(jìn)行重新加工，影響軸承端蓋密封性，同時(shí)再重新更換電機(jī)時(shí)需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行加工安裝，為此設(shè)計(jì)了一套鋁制支架，將溫度傳感器直接固定在支架上，檢測(cè)架與軸承端蓋貼合將電機(jī)溫度直接傳遞到溫度傳感器，溫度傳感器采用的是PT100 7X35/350 型鉑電阻。

除塵器噴吹狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)采集，除塵器噴吹閥實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)在原設(shè)備中沒(méi)有進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，噴吹閥是否正常運(yùn)行沒(méi)有及時(shí)反饋到控制系統(tǒng)中，為此需要增加對(duì)噴吹閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)噴吹閥正壓腔內(nèi)的壓力隨著每次配吹動(dòng)作而發(fā)生變化，以此為突破口，增加壓力傳感器監(jiān)測(cè)正壓腔內(nèi)噴吹閥運(yùn)行時(shí)壓力變化，當(dāng)正壓腔內(nèi)壓力無(wú)變化時(shí)，輸出報(bào)警為噴吹閥運(yùn)行故障，壓力傳感器采用松下品牌的DP-101-M-P 型。

1.2 子站箱設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集包括電機(jī)實(shí)際運(yùn)行溫度參數(shù)、電機(jī)震動(dòng)參數(shù)和除塵器噴吹狀態(tài)檢測(cè)，通過(guò)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)電機(jī)與對(duì)應(yīng)子站位置較遠(yuǎn)，針對(duì)溫度和震動(dòng)為模擬量信號(hào)，在遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)時(shí)存在信號(hào)干擾問(wèn)題，為此需要在除塵電機(jī)本地安裝除塵現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)信號(hào)采集子站箱，為了實(shí)現(xiàn)和新除塵PLC 系統(tǒng)的通訊同樣采用ET200S 作為遠(yuǎn)程控制子站，子站內(nèi)需要配置2 個(gè)模擬量模塊、1 個(gè)數(shù)字量模塊、1 個(gè)溫控模塊，其具體的子站配置為6ES7 151-3AA23-0A0B、電源模塊選擇6ES7138-4CB11-0A0B、數(shù)字量輸入模塊采用6ES7 131-4BF00-0AA0、模擬量輸入模塊6ES7 134-4GB11-0AB0、溫控模塊6ES7 134-4JB50-0AB0 和終端模塊。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝硬件測(cè)試

根據(jù)檢測(cè)裝置外形尺寸設(shè)計(jì)振動(dòng)傳感器和溫度傳感器檢測(cè)支架，安裝于除塵電機(jī)端蓋前端，將壓力傳感器安裝于除塵器前部。在導(dǎo)軌中組裝子站內(nèi)各個(gè)模塊，根據(jù)其外形尺寸選用合適的配電箱，將配電箱固定于除塵設(shè)備附近支架處，在新除塵控制子站箱和新增子站箱之間敷設(shè)電源線和網(wǎng)線，安裝網(wǎng)線、電源線和各模塊和傳感器之間電氣接線。

1.4 程序設(shè)計(jì)

圖2：上位機(jī)畫(huà)面組成圖

圖3：除塵監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面

針對(duì)新除塵控制系統(tǒng)的PLC 程序進(jìn)行上載，在硬件組態(tài)中增加新子站模塊主機(jī)名151-3PN，網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.0.120，對(duì)硬件進(jìn)行編譯下載，查看震動(dòng)傳感器輸入信號(hào)PIW512 和PIW516，溫控模塊傳感器輸入信號(hào)PIW520，壓力傳感器控制輸入點(diǎn)為I12.2 信號(hào)狀態(tài)正常，針對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行軟件編程。針對(duì)震動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)模擬量處理，同時(shí)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和精確分度位的程序編程，編寫(xiě)噴吹閥動(dòng)作采集判斷信號(hào)，將判斷結(jié)果輸出上位機(jī)采集報(bào)警。

除塵設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)程序編寫(xiě)如圖1。

2 采用OPC顯示設(shè)備多站點(diǎn)參數(shù)采集分析展示

2.1 工控機(jī)選型

為了實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)的監(jiān)控狀態(tài)分析為此需要重新增加一套上位機(jī)裝置，用于顯示所有除塵設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)分析工控機(jī)的實(shí)際安裝位置，將工控機(jī)安裝于原風(fēng)力送絲主控制柜面板上，便于操作工及時(shí)觀察除塵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。綜合穩(wěn)定性、易于操作等幾個(gè)方面對(duì)比，最終選擇了Siemens SIMATIC IPC677D。

2.2 監(jiān)控軟件選擇

選用Wincc 作為監(jiān)控組態(tài)軟件的原因之一是因?yàn)閃incc 是目前所有組態(tài)軟件中功能比較強(qiáng)大的一種，二是考慮到下位機(jī)選用的是S7-400PLC 及其編程工具STEP7，與Wincc 同為德國(guó)SIEMENS公司的產(chǎn)品，Wincc 本身提供S7-400PLC 的驅(qū)動(dòng)軟件，因此使PLC與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)接可以變得非常容易。

2.3 監(jiān)控畫(huà)面配置

按照各站連接設(shè)備及完成功能的不同，我們把監(jiān)控界面按照結(jié)構(gòu)化思想進(jìn)行了編排。各界面控制功能明確，可以清晰直觀的反映現(xiàn)場(chǎng)情況，便于操作人員進(jìn)行處理。

上位機(jī)畫(huà)面組成如圖2。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)主界面

監(jiān)控畫(huà)面形象直觀的反映了除塵設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。點(diǎn)擊各除塵設(shè)備彈出該設(shè)備的監(jiān)控信息界面。在畫(huà)面中可以直觀的了解到溫度、振動(dòng)、噴吹閥狀態(tài)等所測(cè)得的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，也可通過(guò)查看實(shí)時(shí)曲線來(lái)了解各個(gè)工藝參數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)。如圖3 所示。

該系統(tǒng)包括：監(jiān)控信息總覽界面顯示綜合信息，包括除塵設(shè)備的實(shí)時(shí)電機(jī)溫度、電機(jī)振動(dòng)、變頻器溫度、變頻器電流值等。報(bào)警信息查詢(xún)界面顯示當(dāng)前所有正在進(jìn)行的過(guò)程參數(shù)報(bào)警，并按報(bào)警的時(shí)間順序從最新發(fā)生的報(bào)警開(kāi)始依次排列，報(bào)警優(yōu)先級(jí)用不同的顏色來(lái)區(qū)別。報(bào)警內(nèi)容包括：報(bào)警時(shí)間、過(guò)程變量名、過(guò)程變量的當(dāng)前值、過(guò)程變量說(shuō)明、報(bào)警設(shè)定值等。實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線查詢(xún)界面在不同坐標(biāo)平面內(nèi)顯示電機(jī)溫度、電機(jī)振動(dòng)、電機(jī)電流三個(gè)過(guò)程變量的實(shí)時(shí)曲線，在同一個(gè)坐標(biāo)平面里顯示出三個(gè)變量的歷史趨勢(shì)記錄曲線，有可供操作工選擇的參數(shù)變量、不同顏色和不同的時(shí)間間隔，可以對(duì)數(shù)據(jù)軸進(jìn)行任意放大顯示。報(bào)表查詢(xún)打印界面可設(shè)置查詢(xún)條件，生成不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)報(bào)表，提供打印功能以及EXCEL文件格式導(dǎo)出功能。

2.5 針對(duì)參數(shù)分析與設(shè)備故障預(yù)警

本除塵設(shè)備智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了對(duì)除塵設(shè)備中重要的歷史參數(shù)統(tǒng)一歸檔整理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作、和動(dòng)態(tài)的問(wèn)題分析及異常情況報(bào)警。同時(shí)，將此系統(tǒng)與車(chē)間設(shè)備管理人員電腦聯(lián)網(wǎng)，使設(shè)備管理人員通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行宏觀分析，制定科學(xué)合理的維修保養(yǎng)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)卷接包除塵設(shè)備的智能管控。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)安裝除塵設(shè)備上位機(jī)參數(shù)監(jiān)視屏幕，同時(shí)安裝了異常情況的聲光報(bào)警，可以對(duì)除塵系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變頻器溫度、電動(dòng)機(jī)溫升、電動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率、電流運(yùn)行情況、實(shí)時(shí)脈沖(脈沖控制儀)狀態(tài)、閥門(mén)開(kāi)閉等出現(xiàn)異常狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警。同時(shí)我們還通過(guò)在屏幕的趨勢(shì)曲線，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行趨勢(shì)可以做定量定性分析。實(shí)現(xiàn)送絲操作工實(shí)時(shí)監(jiān)控到除塵設(shè)備有無(wú)異常情況，做到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)，達(dá)到早預(yù)防早維修的作用，可有效的提高設(shè)備的有效作業(yè)率。