聚合釜遠程監控系統的開發

張 焱 郝文生

（中航黎明錦西化工機械（集團）有限責任公司)

聚合釜遠程監控系統的開發

張 焱*郝文生

（中航黎明錦西化工機械（集團）有限責任公司)

對聚合釜設備的遠程監控系統的開發背景、技術基礎、遠程監控的實現以及應用過程進行了闡述，同時分析了聚合釜遠程監控系統的應用效果和作用。

遠程監控系統 聚合釜 實時監控 故障診斷

0 前言

聚合釜是PVC生產裝置中的關鍵設備。隨著國民經濟的發展，PVC的需求也在不斷增加。為了保證大型及核心裝備穩定、企業生產安全、降本增效，應當采用聚合釜遠程監控系統，以便對在役聚合釜裝備運行數據及故障進行動態監控，實時了解設備的運轉狀態，及早預測和排除設備故障。建立完善的聚合釜裝備遠程監控及故障診斷系統，可極大地提高企業管理效率，為企業帶來可觀的經濟效益。本文對聚合釜設備的遠程監控系統的開發背景、技術基礎、遠程監控的實現以及應用過程進行了闡述，同時分析了聚合釜遠程監控系統的應用效果和作用。

1 技術基礎

聚合釜遠程監控系統以計算機技術、通信技術和網絡技術為基礎，將生產自動控制系統與信息管理系統相融合。

聚合釜裝備遠程監測與故障診斷是設備診斷技術和計算機網絡技術的有機融合，是設備故障診斷技術發展的嶄新階段，是實時的在線監測與診斷方式。該系統主要是借助于計算機網絡和通信技術，對現場生產和聚合釜裝備運行的實時連續狀態信號運行數據及故障進行遠程動態監控，實時了解設備的運轉狀態，及早預測和排除設備故障。利用Internet/Intranet網絡技術，對聚合釜裝備生產現場進行智能化數據采集 (包括溫度、壓力、流量等信息)，通過對在役聚合釜裝備的運行狀況、各種參數和工業過程數據的采集、預處理 (濾波、校正等)和分析 (特征提取、模式分類等)，監督整個生產過程，檢測系統的故障信息，診斷故障原因，分析和預測生產過程的動態趨勢，并結合生產的實時調度，實現遠程智能化協同 “會診”式設備故障診斷等工作。

2 遠程監控的實現

2.1 系統結構

適合流程企業的管理系統結構是三層結構的CIMS系統，包括企業資源計劃 (ERP)、制造執行系統 (MES)和過程控制系統 (PCS)。其系統結構如圖1所示。

圖1ERP/MES/PCS三層結構的CIMS系統

2.2 實現功能

2.2.1 實時監控

基于web的聚合釜裝備遠程監控系統的實現過程主要包括兩個部分，第一部分是實時數據的采集，第二部分是遠程監控的實現。第一部分是指聚合釜裝備實時數據由PLC或DCS傳遞到實時數據庫中，然后再傳遞到關系數據庫中。第二部分則是實現遠程監控，主要包括數據的處理、發布及遠程監控。

（1）數據實時采集

數據實時采集過程如圖2所示。數據實時采集過程是指設備運行指標數據從DCS上產生到數據通過網頁被遠程監控的過程，它通過DCS（PLC）-實時數據庫、實時數據庫-關系數據庫和數據處理軟件將數據展示在網頁上，從而實現遠程監控的目的。

圖2 生產數據實時采集過程

①DCS、PLC-實時數據庫：通過數據采集軟件將PLC、DCS中的生產、監控等數據導入到實時數據庫中。這些數據具有原始性和權威性，它是來自生產第一線的數據。有了這些數據，生產情況和設備的運行情況就可一目了然。

②實時數據庫-關系數據庫：通過數據采集軟件或數據庫語句對實時數據庫中的數據進行分析或統計，然后再將其導入到關系數據庫中。

③ 數據軟件的開發：為了便于生產和設備的管理者掌握設備生產和監控數據，及時了解生產和設備的運行情況，需要開發一套軟件。通過這一軟件將數據從關系數據庫中取出，并對數據進行加工，然后加以顯示。

④ 網站的建立：將開發的數據軟件布置到web服務器上，就可實現遠程網絡數據監控，客戶只需打開互聯網上的網頁，輸入網址，數據監控頁面就會顯示出來，并且可以在一段時間內實時進行頁面刷新。

（2）遠程監控

遠程監控信息系統軟件采用三層B/S體系結構，由JSP+spring+hibernate三層模式組成。其中，JSP用于與用戶交互。spring負責通過各種組件接收從JSP傳遞過來的數據，對數據進行業務處理，同時調動hibernate，與數據庫進行交互。此外，它還可以將數據庫中的數據或處理過的數據傳遞給JSP頁面。hibernate主要負責與數據庫進行交互，對數據進行增、刪、改及業務處理。系統軟件結構如圖3所示。

圖3 系統軟件結構

2.2.2 故障診斷

設備故障診斷是一門綜合性很強的學科。本文的遠程監控系統主要是借助計算機網絡和通信技術，對現場生產和設備運行的實時連續的狀態信號、運行數據以及發生的故障等實行遠程動態監控，實時了解聚合釜裝備的運轉狀態，及早預測和排除設備故障。聚合釜裝備遠程實時監控系統框架如圖4所示。

圖4 聚合釜裝備遠程實時監控系統框架

通過對聚合釜裝備過程數據的采集、預處理（濾波、校正等）和分析（特征提取、模式分類等），監督生產過程的運行狀態，檢測系統的故障信息并診斷故障原因，分析和預測生產過程的動態趨勢，從而達到減小產品質量波動、保障系統可靠運行的目的，使生產系統始終處于最佳運行狀態。聚合釜裝備遠程實時監控系統功能模塊如圖5所示。

圖5 聚合釜裝備遠程實時監控系統功能模塊

2.3 關鍵技術和關鍵工藝

（1）故障預測系統的建模。對于一個復雜的工業過程，需要在非線性、多子系統的條件下建立模型。基于數據驅動的方法不需要過程的精確解析模型，因此建模所獲得的理論成果和方法可以直接應用于實際工業生產中。

（2）特征信息的獲取。復雜系統所包含的信息量非常大，若在大容量信息條件下能夠取得有用的信息，就能夠提高故障預測的準確性。基于數據驅動的方法能夠將高維的數據變換成低維的數據，并從大量的數據中獲取有用的信息。

（3）故障預測系統的安全性分析。由于故障預測系統具有不確定性，因此需要對系統自身的不確定性進行分析，以提高對故障預測的準確性。

從上述對遠程智能診斷總體技術的分析可以看出，遠程智能診斷系統是一個大型的、復雜的系統。根據不同的診斷對象和具體要求，該診斷系統的結構可以作相應改變，功能模塊也可以作適當增減，但不論怎樣改變，都必須包括這樣幾個核心功能，即遠程監控、診斷和維護管理。

3 應用過程

遠程監控系統的應用過程包括：數字監控器改造→數據采集→專家及知識庫的建立→遠程監控系統的建立。

數字監控器改造：由于現場的許多監控設備的監控器是由老式的模擬監控設備組成的，只能進行人工數據的采集，所以通過使用先進的DCS系統對監控器進行數字化改造，就可將監控數據自動傳入到實時數據庫中。

數據采集：一是將各監控器的數據自動采集到實時數據庫中；二是按照實際需要將數據傳入到關系數據庫中。

專家及知識庫的建立：主要功能是設定各種技術指標、經驗指標及算法，對傳入數據進行判斷。

遠程監控系統的建立：通過建立遠程監控系統，廠家就可以對現場的各種指標進行監控，從而實現各種故障的遠程診斷并提供有關的操作指導服務。

4 結束語

采用聚合釜裝備智能監控及故障診斷系統后，實現了聚合釜生產裝備的在線遠程監控、故障檢測、故障診斷和維護，有效地避免了系統故障的發生。利用基于Internet的遠程網絡技術，可以有效地實現資源共享、專家異地會診、最優分析，同時還可以方便地實現對企業技術人員進行技術培訓，有效地提高企業的技術管理水平。

Development of Remote Monitoring System for Polymerization Reactor

Zhang Yan Hao Wensheng

Described development background,technical basis,realization and application process of remote monitoring system for polymerization reactor,and analyzed the application effect of the remote monitoring system.

Remote monitoring system;Polymerization reactor;Real-time monitoring;Failure diagnosis

TP 27

2013-02-19）

*張焱，女，1978年生，工程師。葫蘆島市，125001。