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摘要：為了提升設備故障預判能力，降低故障率，保障機組正常生產(chǎn)，將生產(chǎn)線關鍵崗位的控制PLC、專用采集模塊、云終端遠程登陸顯示及監(jiān)控服務器接入同一局域網(wǎng)，并利用服務器對PLC、專用模塊采集到的電壓、電流、溫度、流量等設備運行參數(shù)和停車時間、產(chǎn)量等生產(chǎn)信息在監(jiān)控Web界面上進行匯總、歸類和集中顯示，實現(xiàn)了對設備運行狀態(tài)的實時掌握和監(jiān)控，進一步完善了系統(tǒng)功能，提高設備運行信息監(jiān)控的準確性和設備故障的預判能力。

關鍵詞：焊管生產(chǎn)線；設備；維修；運行狀態(tài)

焊管生產(chǎn)是離散與連續(xù)并存的多階段混合式生產(chǎn)，是一個典型的流程工業(yè)生產(chǎn)過程，具有生產(chǎn)線長、工序多、設備復雜等特點[1]。目前，設備運行狀態(tài)點檢主要依靠維修工人的定時巡檢，人為影響因素大，無法實時掌握設備運行狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)設備隱患，影響設備的使用效率及壽命。經(jīng)過近幾年焊管生產(chǎn)設備升級改造，生產(chǎn)現(xiàn)場自動化程度有了一定的提高，實現(xiàn)了部分單機及某些加工過程自動化[2]。同時，由于工控網(wǎng)絡也已經(jīng)初具規(guī)模，生產(chǎn)線重要工序都采用可編程控制器（PLC）控制，設備的運行電壓、電流、壓力、位移等數(shù)據(jù)都可以從PLC中讀取。很多新式傳感器及新的測量方式在現(xiàn)場應用，使焊管生產(chǎn)設備具備數(shù)據(jù)采集條件。生產(chǎn)線實現(xiàn)了以太網(wǎng)覆蓋，為遠程數(shù)據(jù)通訊提供了必要的硬件支撐?；谝陨犀F(xiàn)狀，本研究開發(fā)了設備在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以實時掌握設備運行參數(shù)，降低設備的故障率[3]。

1遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

設備在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控服務和訪問終端組成，系統(tǒng)結(jié)構如圖1所示。數(shù)據(jù)采集模塊負責采集現(xiàn)場設備運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控服務器。監(jiān)控服務器將收到的數(shù)據(jù)整理、分類，在監(jiān)控界面進行顯示，此外數(shù)據(jù)存儲、報警、提示功能也是由服務器完成。監(jiān)控終端面向監(jiān)控系統(tǒng)用戶，可通過網(wǎng)絡瀏覽器查看服務器上的監(jiān)控界面。數(shù)據(jù)采集層：在挖掘現(xiàn)有傳感器、變頻器、PLC功能的基礎上進行本地化改造，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設計要求。監(jiān)控服務器層：硬件使用設備升級替換舊服務器，軟件由自主編程設計，包括監(jiān)控Web界面編制、數(shù)據(jù)變量組態(tài)、報警提示和短信功能設定。監(jiān)控終端層：除了實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)電腦主機的訪問以外，還可在維修崗位安裝小型化訪問設備，進行界面本地化定制，以滿足維修的使用需求。

2遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設

2.1在用數(shù)據(jù)采集焊管生產(chǎn)線安裝有數(shù)量眾多的傳感器、控制器和PLC，許多設備運行參數(shù)，比如矯平機電流、矯平機油缸位移、遞送機電流、銑邊機電流、遞送機速度、焊接電流、焊接弧壓、成型周長、水壓機水壓及水壓機油壓等，早已作為重要的控制參數(shù)被各自PLC采集。采用共享數(shù)據(jù)塊作為監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲區(qū)，在每個PLC站點增加數(shù)據(jù)傳送語句，將需要的所有數(shù)據(jù)（包括變頻器狀態(tài)字、傳感器測量值及溫度模塊采集量等）傳送到監(jiān)控數(shù)據(jù)塊中。增加西門子CP343以太網(wǎng)通訊模塊，用網(wǎng)線將其接入監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)，并配置唯一的IP地址。

2.2新增數(shù)據(jù)采集2.2.1以太網(wǎng)采集模塊對于某些距離PLC較遠區(qū)域內(nèi)的設備和傳感器，若采用通過線纜連接PLC輸入模塊的方式，存在許多缺點：①每個采集點一般需要一根3芯線纜，長距離布線操作困難，材耗過大；②過長的電信號傳輸線路會導致如干擾、衰減等問題的產(chǎn)生[4]。通過安裝以太網(wǎng)采集模塊方案，將模塊就近安裝在采集目標區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)所有采集點先通過線纜將電氣信號傳送到模塊，采集模塊再通過網(wǎng)線接入監(jiān)控局域網(wǎng)，每個采集模塊擁有不同的IP地址，在服務器上可以采集到各模塊所有輸入點的信號數(shù)據(jù)。2.2.2無線測溫系統(tǒng)無線測溫系統(tǒng)采用Zigbee無線網(wǎng)絡技術，基于IEEE802.15.4標準[5]?？晒ぷ髟诟唠姶鸥蓴_環(huán)境中，系統(tǒng)包括無線溫度傳感器和無線接入模塊。無線溫度傳感器具有功耗低、體積小、安裝方便等特點。測量溫度范圍-20~80℃，測量距離10~100m，電池工作時間大于5年。無線測溫接入模塊，可接入傳感器64只，帶LCD現(xiàn)場顯示，支持RS485總線接口。由于無線溫度接入模塊不支持Profibus-DP標準，為了將溫度數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控服務器，需要先接入網(wǎng)關設備進行中轉(zhuǎn)，再接入PLC總線。之后通過PLC編程，將每個溫度值傳送到監(jiān)控數(shù)據(jù)塊中，PLC組態(tài)如圖2所示。2.2.3潤滑油路流量檢測生產(chǎn)線關鍵設備除了安裝多個無線測溫模塊外，還在減速機潤滑油路上安裝了液體流量傳感器，實現(xiàn)了潤滑油路狀態(tài)的定量監(jiān)測。采用的管道式渦輪液體流量計測量精度達到0.5%R，介質(zhì)溫度-20~80℃，量程0.45~9m3/h，滿足現(xiàn)場需要，通過PLC模擬量輸入模塊可實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的采集。

2.3監(jiān)控服務器建設在服務器上應用西門子SIMATICWinCC軟件，進行監(jiān)控界面的設計編程。首先建立變量表，對每個變量進行IP地址、數(shù)據(jù)塊地址定義，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。然后進行監(jiān)控界面設計編程，包括各級界面顯示內(nèi)容設計、組件屬性設置、變量定義及代碼編程。監(jiān)控界面主頁分為4個區(qū)塊，分別顯示機組狀態(tài)、工程名稱、機組產(chǎn)量以及停止時間等重要生產(chǎn)信息。每個生產(chǎn)線區(qū)塊下還有3個鏈接按鈕，分別是“工業(yè)參數(shù)設定”、“生產(chǎn)過程信息”和“設備運轉(zhuǎn)狀況”，點擊按鈕，可打開相應的頁面來查看更具體的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在完成所有編程后，對WinCC監(jiān)控界面進行Web。Web方式的主要優(yōu)勢在于監(jiān)控客戶機不必安裝WinCC軟件，只需安裝十幾兆的客戶端程序，就可以通過瀏覽器查看監(jiān)控界面。對各個監(jiān)控數(shù)據(jù)的上下限閾值進行定義，當數(shù)據(jù)超過設置閾值時，監(jiān)控界面數(shù)據(jù)框?qū)⒏淖冾伾M行報警提示，將報警結(jié)果以直觀、清晰的方式反饋給維護人員[6]，設備運轉(zhuǎn)狀況界面如圖3所示。為了充分發(fā)揮設備在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，提高監(jiān)控系統(tǒng)的使用效率，設計開發(fā)了手機短信提示功能，與其他無線通訊業(yè)務相比，此功能具有成本低、適用面寬、支持存儲和重發(fā)等優(yōu)點，非常適合小數(shù)據(jù)量、弱實時性、低成本要求的數(shù)據(jù)通訊，符合大多數(shù)超遠距離信息集成的需求[7]。手機短信模塊是基于移動GSM短信平臺的工業(yè)級通訊終端，它內(nèi)嵌GSM核心單元的無線Modem，可實現(xiàn)發(fā)送中英文短信的功能，模塊采用標準工業(yè)規(guī)格設計，提供RS232標準接口，通過轉(zhuǎn)接線與監(jiān)控服務器連接。在服務器上進行編程以滿足設計要求。短信平臺以各生產(chǎn)線為基本單位，根據(jù)發(fā)送短信內(nèi)容的不同，分為生產(chǎn)類短信和故障類短信，可對各生產(chǎn)線接收兩類短信的手機號碼分別設置，實現(xiàn)有效內(nèi)容的準確推送，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。

2.4監(jiān)控終端層建設設備在線遠程監(jiān)控Web界面是在監(jiān)控網(wǎng)絡服務器上進行編程組態(tài)的，任意一臺接入監(jiān)控網(wǎng)絡的PC主機都可以通過IE瀏覽器訪問。同時，在路由器上進行端口映射，實現(xiàn)了辦公PC主機的訪問，打開IE瀏覽器，輸入地址，根據(jù)系統(tǒng)提示安裝WinCCWeb功能客戶端程序后，就可以瀏覽監(jiān)控界面。設備運轉(zhuǎn)狀況監(jiān)控主要服務于設備維修崗位，以便于維修人員及時發(fā)現(xiàn)設備不良狀態(tài)?？紤]到維修崗位人員只需要查看監(jiān)控界面，不需要其他的辦公功能，因此在維修崗位安裝小型化主機，采用云終端方案，達到了不間斷對設備運行狀況監(jiān)控，對故障類型及時診斷處理的目的[8]。在系統(tǒng)安全方面，硬件上云終端采用用戶無法修改的嵌入式固件系統(tǒng)，安全性高，監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡與辦公網(wǎng)絡之間安裝有網(wǎng)閘設備，可有效避免兩個網(wǎng)絡間的相互攻擊或感染。軟件上監(jiān)控服務器安裝病毒防護和防火墻軟件，對云終端遠程登陸賬號進行了權限設置，具有防止非法操作的功能[9]。

3結(jié)束語

設備在線遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對電壓、電流、溫度、流量等設備運行參數(shù)以及停車時間、產(chǎn)量等生產(chǎn)信息的實時監(jiān)測，改變了以前主要依靠維修人員定時定點觀察、檢測設備的巡檢狀態(tài)，實現(xiàn)了對設備運行狀態(tài)的實時掌握，提升了設備故障預判能力，有效降低設備故障率，保障了機組正常生產(chǎn)[10]。隨著系統(tǒng)功能的進一步豐富和完善，將會發(fā)揮更大的作用。

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作者：劉晶晶 單位：渤海裝備華油鋼管公司