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

1.引言

“全集成自動(dòng)化”是西門子公司為響應(yīng)工業(yè)自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的接口。如今，“全集成自動(dòng)化”正以不可抵擋的優(yōu)勢(shì)逐步滲透到各行各業(yè)當(dāng)中[1-4]。

青州卷煙廠作為煙草行業(yè)的一員，在設(shè)備自動(dòng)化和集成化的建設(shè)上不斷完善。而集中除塵站作為青州卷煙廠動(dòng)力車間的重要系統(tǒng)之一，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)車間的環(huán)境除塵，以及為卷煙生產(chǎn)提供風(fēng)力送絲。隨著除塵設(shè)備的不斷發(fā)展與更新，相應(yīng)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(jī)組的監(jiān)控操作分別由5個(gè)獨(dú)立的不同控制系統(tǒng)來完成，如圖1所示。這5個(gè)控制系統(tǒng)是由不同廠家提供，每個(gè)控制系統(tǒng)有單獨(dú)的控制柜和人機(jī)界面，這對(duì)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(jī)組控制系統(tǒng)

這些控制系統(tǒng)與設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)傳輸?shù)模遣痪邆鋽?shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，因此采集到的數(shù)據(jù)就會(huì)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(shí)填寫一次《巡檢記錄表》，每次都是手動(dòng)填寫、人工分析，不僅勞動(dòng)量大、不易保存和查找，而且數(shù)據(jù)時(shí)效性差，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)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(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，不能及時(shí)地被發(fā)現(xiàn)處理，故障時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)造成設(shè)備停機(jī)，影響車間的生產(chǎn)工作。

基于以上問題，本文我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)全集成除塵監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，它主要將現(xiàn)有的5個(gè)控制系統(tǒng)整合，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機(jī)界面展示，以此來解決現(xiàn)運(yùn)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(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，運(yùn)用WinCC進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)[5]，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通訊操作，主要實(shí)現(xiàn)以下幾大功能：

（1）整合

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

（2）監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，運(yùn)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(bào)警信號(hào)，便于工作人員第一時(shí)間處理。

（3）記錄

構(gòu)建除塵系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)全部歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)保存建檔，便于后期隨時(shí)查詢。

（4）數(shù)據(jù)處理

將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)形成設(shè)備狀態(tài)歷史趨勢(shì)圖，為實(shí)現(xiàn)計(jì)劃性設(shè)備維修奠定基礎(chǔ)。

此監(jiān)控報(bào)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(bào)警系統(tǒng)的拓?fù)鋱D。其中，硬件部分主要包括WinCC上位機(jī)、工業(yè)交換機(jī)、網(wǎng)線、PLC[6-8]。上位機(jī)與工業(yè)交換機(jī)通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，交換機(jī)與現(xiàn)有的5大除塵系統(tǒng)通過網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。

圖2WinCC全集成除塵監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的拓?fù)鋱D

軟件部分主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1前臺(tái)展示程序設(shè)計(jì)

前臺(tái)展示程序主要將除塵大廳所有的除塵機(jī)組集成顯示到我們的人機(jī)界面上，在界面中我們可以清楚地看到各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)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(bào)警系統(tǒng)界面

點(diǎn)擊某一臺(tái)除塵機(jī)組，便可以查看其具體工作狀態(tài)，其中綠色表示設(shè)備運(yùn)行，紅色表示設(shè)備停止，具體信息如圖5所示。

圖5成型環(huán)境除塵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)

3.2實(shí)時(shí)報(bào)警程序設(shè)計(jì)

此報(bào)警程序可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備參數(shù)發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。直至操作人員確認(rèn)、關(guān)閉報(bào)警信息后，報(bào)警才會(huì)消失，這樣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)不會(huì)被錯(cuò)過。監(jiān)控報(bào)警程序如圖6所示。

圖6監(jiān)控報(bào)警程序

3.3歷史數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)

此程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)歷史數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，方便對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查詢，完全可以替代紙質(zhì)版記錄，另外還為設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)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(chǔ)程序

3.4歷史趨勢(shì)圖程序設(shè)計(jì)

歷史趨勢(shì)圖程序的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，并以圖形展示出來。通過對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)的分析，可以及時(shí)地掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備劣化趨勢(shì)和不正常狀態(tài)，為設(shè)備正常運(yùn)行和預(yù)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(shì)圖程序設(shè)計(jì)

4、結(jié)論

此集成系統(tǒng)將現(xiàn)有的5個(gè)控制系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理，并在同一人機(jī)界面展示，方便操作人員操作并及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備參數(shù)出現(xiàn)異常，立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，便于工作人員第一時(shí)間處理。

該系統(tǒng)將歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)保存建檔存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)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(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析。另外，還可以將數(shù)據(jù)形成設(shè)備狀態(tài)歷史趨勢(shì)圖，為實(shí)現(xiàn)計(jì)劃性設(shè)備維修奠定基礎(chǔ)。

此系統(tǒng)雖然完成了對(duì)控制系統(tǒng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與處理，但是由于硬件條件的限制，設(shè)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(shè)備上增加適當(dāng)?shù)挠布O(shè)備，并結(jié)合軟件部分，將設(shè)備的一些其他重要參數(shù)一并采集處理，使得設(shè)備監(jiān)控運(yùn)行更加完善。