一种新型除尘设备智能化远程监控系统模型

张秋实 杜波 尹洪禹

（红云红河烟草（集团）有限责任公司乌兰浩特卷烟厂 内蒙古自治区乌兰浩特市 137400）

乌兰浩特卷烟厂平均每台除尘设备对应5 套联合机组，如果其中一台除尘设备损坏将造成5 台联合机组设备停机，故障影响范围大。并且分别由三个区域进行控制，监控系统位置分散。同时，现除尘设备由三个不同厂家完成电气控制系统，除尘控制参数显示不完整，运行数据较复杂，设备的振动参数温度参数除尘器喷吹阀气压变化参数等在系统中没有采集，不能实现除尘设备故障的早发现与及时报警，影响了设备运行效率。

本文通过多控制系统网络集成实现除尘现场设备参数实时采集，创新了一种新型除尘设备智能化远程监控系统，解决了上述问题。

1 多控制系统网络集成与设备参数实时采集

1.1 检测装置设计

除尘风机现场采集参数包含电机震动参数，电机震动可直接反应电机的运行状态，风机叶轮是否运行正常、电机轴承是否出现磨损或电机安装是否出现松动或不同心，为了提高检测震动的准确性对电机的横向和纵向两个方向的震动信号进行采集，采用了倍加福品牌的ACY04-F99-2I-V15振动传感器，输出为标准的4-20mA信号。

除尘电机温度采集，温度控制检测器最理想安装位置为电机轴承端盖上，可以第一时间检测到轴承温升，然而通过实际调查发现，在轴承端上安装温度检测不仅对轴承端盖需要进行重新加工，影响轴承端盖密封性，同时再重新更换电机时需要对电机进行加工安装，为此设计了一套铝制支架，将温度传感器直接固定在支架上，检测架与轴承端盖贴合将电机温度直接传递到温度传感器，温度传感器采用的是PT100 7X35/350 型铂电阻。

除尘器喷吹状态监测信号采集，除尘器喷吹阀实际运行状态在原设备中没有进行状态监控，喷吹阀是否正常运行没有及时反馈到控制系统中，为此需要增加对喷吹阀状态监测控制，对现场实际调查发现喷吹阀正压腔内的压力随着每次配吹动作而发生变化，以此为突破口，增加压力传感器监测正压腔内喷吹阀运行时压力变化，当正压腔内压力无变化时，输出报警为喷吹阀运行故障，压力传感器采用松下品牌的DP-101-M-P 型。

1.2 子站箱设计

现场参数采集包括电机实际运行温度参数、电机震动参数和除尘器喷吹状态检测，通过实际现场调查发现风机电机与对应子站位置较远，针对温度和震动为模拟量信号，在远距离传输信号时存在信号干扰问题，为此需要在除尘电机本地安装除尘现场参数信号采集子站箱，为了实现和新除尘PLC 系统的通讯同样采用ET200S 作为远程控制子站，子站内需要配置2 个模拟量模块、1 个数字量模块、1 个温控模块，其具体的子站配置为6ES7 151-3AA23-0A0B、电源模块选择6ES7138-4CB11-0A0B、数字量输入模块采用6ES7 131-4BF00-0AA0、模拟量输入模块6ES7 134-4GB11-0AB0、温控模块6ES7 134-4JB50-0AB0 和终端模块。

1.3 现场安装硬件测试

根据检测装置外形尺寸设计振动传感器和温度传感器检测支架，安装于除尘电机端盖前端，将压力传感器安装于除尘器前部。在导轨中组装子站内各个模块，根据其外形尺寸选用合适的配电箱，将配电箱固定于除尘设备附近支架处，在新除尘控制子站箱和新增子站箱之间敷设电源线和网线，安装网线、电源线和各模块和传感器之间电气接线。

1.4 程序设计

图2：上位机画面组成图

图3：除尘监控系统画面

针对新除尘控制系统的PLC 程序进行上载，在硬件组态中增加新子站模块主机名151-3PN，网络地址为192.168.0.120，对硬件进行编译下载，查看震动传感器输入信号PIW512 和PIW516，温控模块传感器输入信号PIW520，压力传感器控制输入点为I12.2 信号状态正常，针对控制信号进行软件编程。针对震动信号标准模拟量处理，同时对温度信号进行标准化和精确分度位的程序编程，编写喷吹阀动作采集判断信号，将判断结果输出上位机采集报警。

除尘设备现场采集信号程序编写如图1。

2 采用OPC显示设备多站点参数采集分析展示

2.1 工控机选型

为了实现除尘系统的监控状态分析为此需要重新增加一套上位机装置，用于显示所有除尘设备现场参数和状态参数，通过分析工控机的实际安装位置，将工控机安装于原风力送丝主控制柜面板上，便于操作工及时观察除尘设备运行状态。综合稳定性、易于操作等几个方面对比，最终选择了Siemens SIMATIC IPC677D。

2.2 监控软件选择

选用Wincc 作为监控组态软件的原因之一是因为Wincc 是目前所有组态软件中功能比较强大的一种，二是考虑到下位机选用的是S7-400PLC 及其编程工具STEP7，与Wincc 同为德国SIEMENS公司的产品，Wincc 本身提供S7-400PLC 的驱动软件，因此使PLC与上位计算机的联接可以变得非常容易。

2.3 监控画面配置

按照各站连接设备及完成功能的不同，我们把监控界面按照结构化思想进行了编排。各界面控制功能明确，可以清晰直观的反映现场情况，便于操作人员进行处理。

上位机画面组成如图2。

2.4 监控系统主界面

监控画面形象直观的反映了除尘设备运行的现场状态。点击各除尘设备弹出该设备的监控信息界面。在画面中可以直观的了解到温度、振动、喷吹阀状态等所测得的工业现场的数据，也可通过查看实时曲线来了解各个工艺参数的运行状态。如图3 所示。

该系统包括：监控信息总览界面显示综合信息，包括除尘设备的实时电机温度、电机振动、变频器温度、变频器电流值等。报警信息查询界面显示当前所有正在进行的过程参数报警，并按报警的时间顺序从最新发生的报警开始依次排列，报警优先级用不同的颜色来区别。报警内容包括：报警时间、过程变量名、过程变量的当前值、过程变量说明、报警设定值等。实时曲线和历史曲线查询界面在不同坐标平面内显示电机温度、电机振动、电机电流三个过程变量的实时曲线，在同一个坐标平面里显示出三个变量的历史趋势记录曲线，有可供操作工选择的参数变量、不同颜色和不同的时间间隔，可以对数据轴进行任意放大显示。报表查询打印界面可设置查询条件，生成不同类型的数据报表，提供打印功能以及EXCEL文件格式导出功能。

2.5 针对参数分析与设备故障预警

本除尘设备智能化远程监控系统的建立，实现了对除尘设备中重要的历史参数统一归档整理，实现数据参数的远程监控、远程操作、和动态的问题分析及异常情况报警。同时，将此系统与车间设备管理人员电脑联网，使设备管理人员通过数据对除尘设备进行宏观分析，制定科学合理的维修保养计划，从而实现了对卷接包除尘设备的智能管控。

3 结语

通过安装除尘设备上位机参数监视屏幕，同时安装了异常情况的声光报警，可以对除尘系统的运行状态、变频器温度、电动机温升、电动机振动频率、电流运行情况、实时脉冲(脉冲控制仪)状态、阀门开闭等出现异常状态进行远程监控和预警。同时我们还通过在屏幕的趋势曲线，对长期运行趋势可以做定量定性分析。实现送丝操作工实时监控到除尘设备有无异常情况，做到设备运行状态及时监控及时发现，达到早预防早维修的作用，可有效的提高设备的有效作业率。