回轉爐遠程監控平臺的設計*

效 坤 賈 軍

(咸陽陶瓷研究設計院有限公司 陜西 咸陽 712000)

前言

隨著社會的高速發展，傳統制造業隨著智能制造不斷地升級換代，工業窯爐設備自動化程度得到了飛速提高。在大大減輕了人力的同時，控制系統復雜程度及設備本身安全性能化設計也越來越高。如何提升設備利用率、加強設備維護維修時效性、簡化人工損耗越來越受到各個生產企業的關注和重視。設備的遠程運行狀態監控、遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設備的重要組成部分。

1 需求

工業窯爐燒成過程屬于一個時變性、大滯后、多干擾的熱工過程，并衍生出多種多樣的復雜配套控制系統。一旦窯爐出現復雜的燒成或工藝故障,若無專家幫助,很難及時排除故障，從而影響生產正常進行，將會帶來不可預測的損失。回轉爐遠程監控平臺實現了遠程監視該設備的運行狀況，并可實現不受空間、時間限制的操控該設備，從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理，為預防、處理此類故障提供了極大的便利，節約了時間成本。

2 平臺架構

回轉爐遠程監控平臺大致可分為4層。第一層為硬件設備控制層，第二層為設備數據通訊層，第三層為數據網絡傳輸層，第四層為數據遠程監控管理層(如圖1所示)。

圖1 回轉爐遠程監控平臺示意圖

2.1 回轉爐遠程監控平臺硬件設備層

在回轉爐遠程監控平臺中，第一層完成了設備的所有動作性能控制。加熱系統選用泰矽T7數顯設定調控器控制，集成了PID控溫和RS485通訊功能，配合熱電偶信號反饋，形成閉環控制，使設備加熱過程得以精確控溫；傳動系統選用三菱變頻器控制，使回轉速度可以在一定范圍內根據燒成工藝要求進行自由調整；進氣系統選用山武MQV數字質量流量計控制，在物料反應或保護過程中，可以精確控制氣體流量；升降、給出料等系統動作的控制，根據經濟性、可靠性、可擴展性，具有以太網通訊功能，選用西門子S7-200 SMART PLC控制。

2.2 回轉爐遠程監控平臺設備數據通訊層

由于工業窯爐設備的固有屬性，在設備現場必須有可靠的監視和控制平臺，所以就地設置了觸摸屏來實現。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介，它實現了信息的內部形式與用戶可以接受形式之間的轉換。為配合平臺的開發，選用了MCGS觸摸屏，配有兩個RS485串口和一個10/100M自適應以太網接口。加熱系統的調功器、傳動系統的變頻器以及進氣系統的質子流量計通過RS485串口與MCGS觸摸屏通訊，而升降、給出料等系統的PLC通過以太網與MCGS觸摸屏通訊，提取設備所有的數據。經過處理的數據，能夠提供回轉爐設備的控制、程序、報警、溫度曲線、報警記錄及數據記錄功能，提供更加便捷的人機交互平臺，極大地方便了現場人員對回轉爐的操控與管理。

2.3 回轉爐遠程監控平臺數據網絡傳輸層

回轉爐提取到的全部數據，由MCGS觸摸屏利用Modbus TCP /IP數據轉發協議，經過工業級交換機，傳輸給智能網關，再通過智能網關上傳至云平臺端的數據服務器。網絡傳輸層選用的HINET M111T智能網關，是一個集成多種互聯網通訊技術，其包含的3G、4G、WIFI、有線網絡等多種互聯網接入方式。為設備的遠程信息化管理提供高速便捷的安全通訊鏈路，為整個平臺各功能得以實現提供安全可靠的保障和基礎。

2.4 回轉爐遠程監控平臺數據遠程監控層

回轉爐遠程監控平臺的數據遠程監控層通過3G、4G、WIFI、有線網絡等多種方式連接到互聯網中的網絡服務器，將本設備的所有數據提取出來，以組態的形式，將設備的監控畫面呈現在PC端、移動手機端。同時也實現了對PLC等控制器的遠程程序更新、遠程故障診斷以及組態的遠程連接功能。在監控畫面中，可以實時查看到回轉爐各個溫區的設定溫度、實際溫度、轉速、進料量、出料產量、出料溫度、進氣流量、爐內壓力等工藝參數，也設置有歷史溫度曲線和數據報表功能。生產方可以根據實時的工藝參數分析出當前設備的運行狀態，判斷設備是否正常運行，工藝工程是否符合當前要求。根據歷史曲線、數據方便的分析出以往設備全面的運行狀態，優化工藝過程。監控畫面中還設有報警管理功能，記錄了設備所有異常狀態的內容、時間以及處理報警的時間，并且能在報警的同時以發送短信、微信推送等形式，通知相關人員來進行及時的處理。在對于現場人員無法處理，需要修改回轉爐設備程序，以及需通過監控程序來查找故障原因的情況下，不需要工程師到達現場，在遠程就能完成程序的監控、故障診斷、上傳和下載，提高處理故障的效率，降低設備維護成本。

3 結論

筆者通過采用互聯網通訊技術、工業RS485以及以太網通訊相結合的系統方式實現了對回轉爐設備數據安全、快捷的遠程采集和傳輸。回轉爐遠程監控平臺達到了遠程監視該設備的運行狀況，并實現不受空間、時間限制的操控該設備，完成了遠程工藝管理、遠程運行維護管理、遠程報警管理，解決了遠程程序上傳、下載的問題。經過調試、生產證明了平臺的可行性，降低了設備的售后維護成本，并極大地提高了設備商的服務效率和質量，為設備安全正常運行提供了多重保障。