梁淑蓉

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心， 山西 太原 030024）

隨著焦化設(shè)備大型化、自動化程度的提高，焦化企業(yè)對焦爐機械設(shè)備控制的要求也越來越高，焦爐設(shè)備四大車智能化操作、設(shè)備全自動運行已經(jīng)成為焦化設(shè)備發(fā)展的必然趨勢和用戶關(guān)注的重點，其中焦爐設(shè)備的安全監(jiān)控管理就變得尤為重要。焦爐設(shè)備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)可以給用戶的安全管理提供技術(shù)支持，從而更好地進行設(shè)備管理。

1 系統(tǒng)組成

焦爐設(shè)備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由運行參數(shù)監(jiān)控管理部分和視頻監(jiān)控部分組成，如圖1所示。在原有設(shè)備的PLC系統(tǒng)上，焦爐設(shè)備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)需要增加的硬件有：工控機、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、無線通訊系統(tǒng)、UPS電源等。同時需要以WINCC為數(shù)據(jù)平臺，自行開發(fā)一套焦爐設(shè)備安全監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件，來進行設(shè)備的安全監(jiān)控和管理。

圖1 系統(tǒng)組成

2.1 運行參數(shù)監(jiān)控管理

運行參數(shù)監(jiān)控管理部分主要有狀態(tài)監(jiān)測模塊、故障報警模塊、變量趨勢模塊和設(shè)備維護保養(yǎng)模塊四部分組成。

1.1.1 狀態(tài)監(jiān)測模塊

狀態(tài)監(jiān)測模塊對焦爐設(shè)備的每臺車輛上的各機構(gòu)運行狀態(tài)信息進行采集、處理，對各機構(gòu)間的聯(lián)鎖保護、裝煤量、推焦力、運行里程、操作指令等信息進行采集、處理、存儲及控制，并在工控機上顯示。

該模塊包括如下子畫面：系統(tǒng)狀態(tài)畫面，網(wǎng)絡(luò)畫面，PLC的I/O狀態(tài)畫面，運行機構(gòu)、推焦機構(gòu)、取門機構(gòu)等各機構(gòu)相應(yīng)的狀態(tài)畫面等。畫面根據(jù)用戶需要，選擇PLC內(nèi)的模擬量和開關(guān)量的信號進行監(jiān)控，數(shù)據(jù)采樣和刷新率不大于2 s。

圖2是推焦車整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的畫面，運行變頻器、推焦變頻器、現(xiàn)場DP操作盒和PLC之間連的是Profibus DP通訊，工控機和CP343之間連的是以太網(wǎng)通訊，從該畫面可以了解推焦車整個網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。圖3是推焦車推焦機構(gòu)狀態(tài)畫面，從該畫面可以看到推焦機構(gòu)的聯(lián)鎖信息、推焦的操作狀態(tài)、推焦電流、推焦桿的實時行程、推焦報警信息、推焦限位的狀態(tài)信息等，從而全面了解推焦機構(gòu)的運行狀態(tài)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)畫面

圖3 推焦機構(gòu)狀態(tài)畫面

1.1.2 故障報警模塊

故障報警模塊主要完成焦爐車輛上故障報警信息的顯示及記錄，車輛故障的查詢及分析。該模塊能給用戶的故障排除帶來方便，大大縮短故障排除時間。所有車輛故障報警信息均保存在實時故障數(shù)據(jù)庫和歷史故障數(shù)據(jù)庫中。每條故障信息包括故障代碼、故障名稱、故障信息、發(fā)生時間、故障原因等內(nèi)容。

本系統(tǒng)故障記錄采集參數(shù)有：各機構(gòu)的限位狀態(tài)及保護；各機構(gòu)聯(lián)鎖保護；運行軌道的防撞裝置；電機的過流、熱繼保護；變頻器裝置故障信息；PLC故障及網(wǎng)絡(luò)故障信息；各操作開關(guān)、主令控制器的狀態(tài)；各機構(gòu)控制電源斷路器，各機構(gòu)風(fēng)機、制動器接觸器等的狀態(tài)信息；液壓系統(tǒng)油溫、壓力等信息，全套車共計約采集1 200個故障點。

1）故障代碼分類。根據(jù)不同的故障類型，把故障分為五大類型，并用不同的故障標識符來表示：傳動故障代號 F；PLC內(nèi)部故障、網(wǎng)絡(luò)故障代號N；檢測元件（限位開關(guān)、傳感器）故障代號D；執(zhí)行元件（接觸器、斷路器）故障代號M；基本系統(tǒng)故障代號B。標識符字母后由四位數(shù)字組成，分別代表不同的故障內(nèi)容。表1為節(jié)選的部分變頻器故障代碼。

2）故障報表的建立。本系統(tǒng)以WinCC為數(shù)據(jù)平臺，WinCC軟件中內(nèi)嵌有SQL Server數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫具有強大的數(shù)據(jù)存儲能力，用戶可以利用腳本，將所需數(shù)據(jù)寫入該數(shù)據(jù)庫。故障報表的建立分為建立數(shù)據(jù)庫表、通過ODBC標準接口訪問數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)歸檔三個步驟。采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，可以在報表編輯器中用ODBC數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)庫進行連接，完成復(fù)雜報表設(shè)計；也可將數(shù)據(jù)庫與Excel應(yīng)用程序連接，在Excel上顯示數(shù)據(jù)，以及利用Excel強大的數(shù)據(jù)處理能力來對數(shù)據(jù)進行處理。

表1 變頻器故障代碼[4]

1.1.3 變量趨勢回放模塊

變量趨勢回放模塊主要有兩個功能：

1）可以實時記錄推焦電流、裝煤電流等變量的變化趨勢，能夠根據(jù)推焦最大電流反算出最大推焦力，從而確定推焦最大電流是否在合理的范圍內(nèi)。

2）能夠存儲推焦、裝煤電流的歷史曲線，在故障發(fā)生時，用戶能根據(jù)故障發(fā)生的時間，自行截取時間段，來顯示與故障發(fā)生有關(guān)的變量的變化曲線，查找故障產(chǎn)生的具體原因，實現(xiàn)故障事件的可追溯。

1.1.4 設(shè)備維護及保養(yǎng)模塊

設(shè)備維護及保養(yǎng)模塊主要有兩個功能：

1）建立設(shè)備信息庫，在設(shè)備信息庫中輸入并存儲焦爐車輛所用電氣設(shè)備的型號、廠家、銘牌參數(shù)、允許運行時間、允許動作次數(shù)、累計運行時間、累計動作次數(shù)等信息。設(shè)備運行時，該系統(tǒng)自動累計電氣設(shè)備的運行時間、動作次數(shù)等信息，并實時存入設(shè)備信息庫中。

2）建立備件信息庫，完成設(shè)備維護提示及備件管理。在備件管理庫中，記錄所有電氣備件的型號、數(shù)量、入庫日期等信息。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的維護周期，提前提示用戶需要補充的備件型號及數(shù)量。

1.2 視頻監(jiān)控及記錄

設(shè)置焦爐設(shè)備每臺車輛的安全區(qū)域，在該區(qū)域和一些重要設(shè)備點安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程實時監(jiān)控和存儲。圖4為視頻監(jiān)控系統(tǒng)框圖。

圖4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)框圖

視頻信號通過硬盤錄像機后，模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。所有視頻信息通過無線傳輸至公司的交換機上，再經(jīng)過公司內(nèi)網(wǎng)輸出至中控室終端PC上，從而實現(xiàn)焦爐生產(chǎn)過程視頻信號的集中管理。

2 結(jié)語

焦爐設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用于反映四大車實時的運行狀況，并能夠?qū)@些狀況和操作人員的操作指令進行實時的監(jiān)控、記錄和存儲，實現(xiàn)事故的可追溯，規(guī)范用戶的設(shè)備安全管理，因此有著廣闊的市場前景。