摘要：本文提出了一種基于WinCC的全集成除塵監(jiān)控報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過整合現(xiàn)有的5個不同的除塵控制系統(tǒng)，化分散為統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機界面展示，便于操作。當運行設備出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，立即發(fā)出聲光報警信號，提醒工作人員第一時間處理。此外，該系統(tǒng)還構(gòu)建了除塵系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫，對全部歷史數(shù)據(jù)自動保存建檔，便于后期隨時查詢，并且還可以將所存儲的數(shù)據(jù)形成設備狀態(tài)歷史趨勢圖。通過對歷史數(shù)據(jù)的查詢和分析，我們可以及時地掌握設備運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設備劣化趨勢和不正常狀態(tài)，為設備正常運行和預判性維修提供理論數(shù)據(jù)支撐。

1.引言

    “全集成自動化”是西門子公司為響應工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)的新需求而提出的概念，其核心思想就是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的標準、統(tǒng)一的接口。如今，“全集成自動化”正以不可抵擋的優(yōu)勢逐步滲透到各行各業(yè)當中[1-4]。

    青州卷煙廠作為煙草行業(yè)的一員，在設備自動化和集成化的建設上不斷完善。而集中除塵站作為青州卷煙廠動力車間的重要系統(tǒng)之一，主要負責生產(chǎn)車間的環(huán)境除塵，以及為卷煙生產(chǎn)提供風力送絲。隨著除塵設備的不斷發(fā)展與更新，相應的控制系統(tǒng)也越來越趨向于智能化和數(shù)字化。

    目前，集中除塵站所有除塵機組的監(jiān)控操作分別由5個獨立的不同控制系統(tǒng)來完成，如圖1所示。這5個控制系統(tǒng)是由不同廠家提供，每個控制系統(tǒng)有單獨的控制柜和人機界面，這對操作人員的技能水平要求較高，存在一定的弊端。

圖1除塵機組控制系統(tǒng)

    這些控制系統(tǒng)與設備現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通訊是實時傳輸?shù)?，但是不具備?shù)據(jù)存儲功能，因此采集到的數(shù)據(jù)就會被后傳輸來的數(shù)據(jù)沖洗掉。這就要求操作人員每間隔兩小時填寫一次《巡檢記錄表》，每次都是手動填寫、人工分析，不僅勞動量大、不易保存和查找，而且數(shù)據(jù)時效性差，對設備狀態(tài)的實時檢測基本沒有參考性。

    另外，這些控制系統(tǒng)安裝在電盤間，距離值班室有一定距離。當設備發(fā)生故障時，不能及時地被發(fā)現(xiàn)處理，故障時間長了就會造成設備停機，影響車間的生產(chǎn)工作。

    基于以上問題，本文我們設計了一個全集成除塵監(jiān)控報警系統(tǒng)，它主要將現(xiàn)有的5個控制系統(tǒng)整合，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機界面展示，以此來解決現(xiàn)運行系統(tǒng)所存在的弊端。

2、系統(tǒng)的構(gòu)成

    本系統(tǒng)在現(xiàn)有的基礎上進行創(chuàng)新研發(fā)，運用WinCC進行組態(tài)設計[5]，實現(xiàn)上位機與下位機的通訊操作，主要實現(xiàn)以下幾大功能：

    （1）整合

    將現(xiàn)有的5個控制系統(tǒng)化分散為統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機界面展示，便于操作。

    （2）監(jiān)控

    實現(xiàn)實時監(jiān)控和報警，運行工況可視化率100%。出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，立即發(fā)出聲光報警信號，便于工作人員第一時間處理。

    （3）記錄

    構(gòu)建除塵系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫。對全部歷史數(shù)據(jù)自動保存建檔，便于后期隨時查詢。

    （4）數(shù)據(jù)處理

    將所存儲的數(shù)據(jù)形成設備狀態(tài)歷史趨勢圖，為實現(xiàn)計劃性設備維修奠定基礎。

    此監(jiān)控報警系統(tǒng)主要由硬件和軟件部分構(gòu)成，圖2為此監(jiān)控報警系統(tǒng)的拓撲圖。其中，硬件部分主要包括WinCC上位機、工業(yè)交換機、網(wǎng)線、PLC[6-8]。上位機與工業(yè)交換機通過TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)通訊，交換機與現(xiàn)有的5大除塵系統(tǒng)通過網(wǎng)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。

圖2WinCC全集成除塵監(jiān)控報警系統(tǒng)的拓撲圖

    軟件部分主要實現(xiàn)監(jiān)控、報警、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析等功能，主要的功能程序模塊如圖3所示。

圖3主要的功能程序模塊

3、系統(tǒng)設計實現(xiàn)

3.1前臺展示程序設計

    前臺展示程序主要將除塵大廳所有的除塵機組集成顯示到我們的人機界面上，在界面中我們可以清楚地看到各設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)。具體情況如圖4所示。

圖4青州卷煙廠全集成除塵監(jiān)控報警系統(tǒng)界面

    點擊某一臺除塵機組，便可以查看其具體工作狀態(tài)，其中綠色表示設備運行，紅色表示設備停止，具體信息如圖5所示。

圖5成型環(huán)境除塵機組運行狀態(tài)

3.2實時報警程序設計

    此報警程序可以實現(xiàn)實時監(jiān)控報警功能，當設備參數(shù)發(fā)生異常時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。直至操作人員確認、關(guān)閉報警信息后，報警才會消失，這樣設備發(fā)生故障時不會被錯過。監(jiān)控報警程序如圖6所示。

圖6監(jiān)控報警程序

3.3歷史數(shù)據(jù)庫程序設計

    此程序?qū)崿F(xiàn)了對歷史數(shù)據(jù)的采集與存儲，方便對數(shù)據(jù)的存儲與查詢，完全可以替代紙質(zhì)版記錄，另外還為設備的運行監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支撐。具體情況如圖7所示。

圖7數(shù)據(jù)存儲程序

3.4歷史趨勢圖程序設計

    歷史趨勢圖程序的設計可以實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，并以圖形展示出來。通過對數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢的分析，可以及時地掌握設備運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設備劣化趨勢和不正常狀態(tài)，為設備正常運行和預判性維修提供理論數(shù)據(jù)支撐。具體信息如圖8所示。

圖8歷史趨勢圖程序設計

4、結(jié)論

    此集成系統(tǒng)將現(xiàn)有的5個控制系統(tǒng)整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機界面展示，方便操作人員操作并及時掌握設備運行狀態(tài)。當設備參數(shù)出現(xiàn)異常，立即發(fā)出聲光報警信號，便于工作人員第一時間處理。

    該系統(tǒng)將歷史數(shù)據(jù)自動保存建檔存儲至數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息管理規(guī)范化，完全替代了以往的手寫巡檢記錄表，不僅減輕了工作量，還方便對歷史數(shù)據(jù)進行查詢分析。另外，還可以將數(shù)據(jù)形成設備狀態(tài)歷史趨勢圖，為實現(xiàn)計劃性設備維修奠定基礎。

    此系統(tǒng)雖然完成了對控制系統(tǒng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的采集、存儲與處理，但是由于硬件條件的限制，設備的其他參數(shù)現(xiàn)如今無法采集。因此，下一步工作就是在除塵設備上增加適當?shù)挠布O備，并結(jié)合軟件部分，將設備的一些其他重要參數(shù)一并采集處理，使得設備監(jiān)控運行更加完善。