一種新型除塵設備智能化遠程監控系統模型

張秋實 杜波 尹洪禹

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司烏蘭浩特卷煙廠 內蒙古自治區烏蘭浩特市 137400）

烏蘭浩特卷煙廠平均每臺除塵設備對應5 套聯合機組，如果其中一臺除塵設備損壞將造成5 臺聯合機組設備停機，故障影響范圍大。并且分別由三個區域進行控制，監控系統位置分散。同時，現除塵設備由三個不同廠家完成電氣控制系統，除塵控制參數顯示不完整，運行數據較復雜，設備的振動參數溫度參數除塵器噴吹閥氣壓變化參數等在系統中沒有采集，不能實現除塵設備故障的早發現與及時報警，影響了設備運行效率。

本文通過多控制系統網絡集成實現除塵現場設備參數實時采集，創新了一種新型除塵設備智能化遠程監控系統，解決了上述問題。

1 多控制系統網絡集成與設備參數實時采集

1.1 檢測裝置設計

除塵風機現場采集參數包含電機震動參數，電機震動可直接反應電機的運行狀態，風機葉輪是否運行正常、電機軸承是否出現磨損或電機安裝是否出現松動或不同心，為了提高檢測震動的準確性對電機的橫向和縱向兩個方向的震動信號進行采集，采用了倍加福品牌的ACY04-F99-2I-V15振動傳感器，輸出為標準的4-20mA信號。

除塵電機溫度采集，溫度控制檢測器最理想安裝位置為電機軸承端蓋上，可以第一時間檢測到軸承溫升，然而通過實際調查發現，在軸承端上安裝溫度檢測不僅對軸承端蓋需要進行重新加工，影響軸承端蓋密封性，同時再重新更換電機時需要對電機進行加工安裝，為此設計了一套鋁制支架，將溫度傳感器直接固定在支架上，檢測架與軸承端蓋貼合將電機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。

除塵器噴吹狀態監測信號采集，除塵器噴吹閥實際運行狀態在原設備中沒有進行狀態監控，噴吹閥是否正常運行沒有及時反饋到控制系統中，為此需要增加對噴吹閥狀態監測控制，對現場實際調查發現噴吹閥正壓腔內的壓力隨著每次配吹動作而發生變化，以此為突破口，增加壓力傳感器監測正壓腔內噴吹閥運行時壓力變化，當正壓腔內壓力無變化時，輸出報警為噴吹閥運行故障，壓力傳感器采用松下品牌的DP-101-M-P 型。

1.2 子站箱設計

現場參數采集包括電機實際運行溫度參數、電機震動參數和除塵器噴吹狀態檢測，通過實際現場調查發現風機電機與對應子站位置較遠，針對溫度和震動為模擬量信號，在遠距離傳輸信號時存在信號干擾問題，為此需要在除塵電機本地安裝除塵現場參數信號采集子站箱，為了實現和新除塵PLC 系統的通訊同樣采用ET200S 作為遠程控制子站，子站內需要配置2 個模擬量模塊、1 個數字量模塊、1 個溫控模塊，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 現場安裝硬件測試

根據檢測裝置外形尺寸設計振動傳感器和溫度傳感器檢測支架，安裝于除塵電機端蓋前端，將壓力傳感器安裝于除塵器前部。在導軌中組裝子站內各個模塊，根據其外形尺寸選用合適的配電箱，將配電箱固定于除塵設備附近支架處，在新除塵控制子站箱和新增子站箱之間敷設電源線和網線，安裝網線、電源線和各模塊和傳感器之間電氣接線。

1.4 程序設計

圖2：上位機畫面組成圖

圖3：除塵監控系統畫面

針對新除塵控制系統的PLC 程序進行上載，在硬件組態中增加新子站模塊主機名151-3PN，網絡地址為192.168.0.120，對硬件進行編譯下載，查看震動傳感器輸入信號PIW512 和PIW516，溫控模塊傳感器輸入信號PIW520，壓力傳感器控制輸入點為I12.2 信號狀態正常，針對控制信號進行軟件編程。針對震動信號標準模擬量處理，同時對溫度信號進行標準化和精確分度位的程序編程，編寫噴吹閥動作采集判斷信號，將判斷結果輸出上位機采集報警。

除塵設備現場采集信號程序編寫如圖1。

2 采用OPC顯示設備多站點參數采集分析展示

2.1 工控機選型

為了實現除塵系統的監控狀態分析為此需要重新增加一套上位機裝置，用于顯示所有除塵設備現場參數和狀態參數，通過分析工控機的實際安裝位置，將工控機安裝于原風力送絲主控制柜面板上，便于操作工及時觀察除塵設備運行狀態。綜合穩定性、易于操作等幾個方面對比，最終選擇了Siemens SIMATIC IPC677D。

2.2 監控軟件選擇

選用Wincc 作為監控組態軟件的原因之一是因為Wincc 是目前所有組態軟件中功能比較強大的一種，二是考慮到下位機選用的是S7-400PLC 及其編程工具STEP7，與Wincc 同為德國SIEMENS公司的產品，Wincc 本身提供S7-400PLC 的驅動軟件，因此使PLC與上位計算機的聯接可以變得非常容易。

2.3 監控畫面配置

按照各站連接設備及完成功能的不同，我們把監控界面按照結構化思想進行了編排。各界面控制功能明確，可以清晰直觀的反映現場情況，便于操作人員進行處理。

上位機畫面組成如圖2。

2.4 監控系統主界面

監控畫面形象直觀的反映了除塵設備運行的現場狀態。點擊各除塵設備彈出該設備的監控信息界面。在畫面中可以直觀的了解到溫度、振動、噴吹閥狀態等所測得的工業現場的數據，也可通過查看實時曲線來了解各個工藝參數的運行狀態。如圖3 所示。

該系統包括：監控信息總覽界面顯示綜合信息，包括除塵設備的實時電機溫度、電機振動、變頻器溫度、變頻器電流值等。報警信息查詢界面顯示當前所有正在進行的過程參數報警，并按報警的時間順序從最新發生的報警開始依次排列，報警優先級用不同的顏色來區別。報警內容包括：報警時間、過程變量名、過程變量的當前值、過程變量說明、報警設定值等。實時曲線和歷史曲線查詢界面在不同坐標平面內顯示電機溫度、電機振動、電機電流三個過程變量的實時曲線，在同一個坐標平面里顯示出三個變量的歷史趨勢記錄曲線，有可供操作工選擇的參數變量、不同顏色和不同的時間間隔，可以對數據軸進行任意放大顯示。報表查詢打印界面可設置查詢條件，生成不同類型的數據報表，提供打印功能以及EXCEL文件格式導出功能。

2.5 針對參數分析與設備故障預警

本除塵設備智能化遠程監控系統的建立，實現了對除塵設備中重要的歷史參數統一歸檔整理，實現數據參數的遠程監控、遠程操作、和動態的問題分析及異常情況報警。同時，將此系統與車間設備管理人員電腦聯網，使設備管理人員通過數據對除塵設備進行宏觀分析，制定科學合理的維修保養計劃，從而實現了對卷接包除塵設備的智能管控。

3 結語

通過安裝除塵設備上位機參數監視屏幕，同時安裝了異常情況的聲光報警，可以對除塵系統的運行狀態、變頻器溫度、電動機溫升、電動機振動頻率、電流運行情況、實時脈沖(脈沖控制儀)狀態、閥門開閉等出現異常狀態進行遠程監控和預警。同時我們還通過在屏幕的趨勢曲線，對長期運行趨勢可以做定量定性分析。實現送絲操作工實時監控到除塵設備有無異常情況，做到設備運行狀態及時監控及時發現，達到早預防早維修的作用，可有效的提高設備的有效作業率。