焦爐設備安全監控管理系統

梁淑蓉

（太原重工股份有限公司技術中心， 山西 太原 030024）

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

1 系統組成

焦爐設備安全監控管理系統主要由運行參數監控管理部分和視頻監控部分組成，如圖1所示。在原有設備的PLC系統上，焦爐設備安全監控管理系統需要增加的硬件有：工控機、工業以太網交換機、無線通訊系統、UPS電源等。同時需要以WINCC為數據平臺，自行開發一套焦爐設備安全監控管理系統軟件，來進行設備的安全監控和管理。

圖1 系統組成

2.1 運行參數監控管理

運行參數監控管理部分主要有狀態監測模塊、故障報警模塊、變量趨勢模塊和設備維護保養模塊四部分組成。

1.1.1 狀態監測模塊

狀態監測模塊對焦爐設備的每臺車輛上的各機構運行狀態信息進行采集、處理，對各機構間的聯鎖保護、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：系統狀態畫面，網絡畫面，PLC的I/O狀態畫面，運行機構、推焦機構、取門機構等各機構相應的狀態畫面等。畫面根據用戶需要，選擇PLC內的模擬量和開關量的信號進行監控，數據采樣和刷新率不大于2 s。

圖2是推焦車整個網絡系統的畫面，運行變頻器、推焦變頻器、現場DP操作盒和PLC之間連的是Profibus DP通訊，工控機和CP343之間連的是以太網通訊，從該畫面可以了解推焦車整個網絡的狀態。圖3是推焦車推焦機構狀態畫面，從該畫面可以看到推焦機構的聯鎖信息、推焦的操作狀態、推焦電流、推焦桿的實時行程、推焦報警信息、推焦限位的狀態信息等，從而全面了解推焦機構的運行狀態。

圖2 網絡畫面

圖3 推焦機構狀態畫面

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據庫和歷史故障數據庫中。每條故障信息包括故障代碼、故障名稱、故障信息、發生時間、故障原因等內容。

本系統故障記錄采集參數有：各機構的限位狀態及保護；各機構聯鎖保護；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故障及網絡故障信息；各操作開關、主令控制器的狀態；各機構控制電源斷路器，各機構風機、制動器接觸器等的狀態信息；液壓系統油溫、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內部故障、網絡故障代號N；檢測元件（限位開關、傳感器）故障代號D；執行元件（接觸器、斷路器）故障代號M；基本系統故障代號B。標識符字母后由四位數字組成，分別代表不同的故障內容。表1為節選的部分變頻器故障代碼。

2）故障報表的建立。本系統以WinCC為數據平臺，WinCC軟件中內嵌有SQL Server數據庫，該數據庫具有強大的數據存儲能力，用戶可以利用腳本，將所需數據寫入該數據庫。故障報表的建立分為建立數據庫表、通過ODBC標準接口訪問數據庫、數據歸檔三個步驟。采用SQL Server數據庫，可以在報表編輯器中用ODBC數據源與數據庫進行連接，完成復雜報表設計；也可將數據庫與Excel應用程序連接，在Excel上顯示數據，以及利用Excel強大的數據處理能力來對數據進行處理。

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。

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

1.1.4 設備維護及保養模塊

設備維護及保養模塊主要有兩個功能：

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

2）建立備件信息庫，完成設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、數量、入庫日期等信息。系統根據設備的維護周期，提前提示用戶需要補充的備件型號及數量。

1.2 視頻監控及記錄

設置焦爐設備每臺車輛的安全區域，在該區域和一些重要設備點安裝視頻監控系統，對生產過程實時監控和存儲。圖4為視頻監控系統框圖。

圖4 視頻監控系統框圖

視頻信號通過硬盤錄像機后，模擬信號轉換為數字信號。所有視頻信息通過無線傳輸至公司的交換機上，再經過公司內網輸出至中控室終端PC上，從而實現焦爐生產過程視頻信號的集中管理。

2 結語

焦爐設備安全監控系統主要用于反映四大車實時的運行狀況，并能夠對這些狀況和操作人員的操作指令進行實時的監控、記錄和存儲，實現事故的可追溯，規范用戶的設備安全管理，因此有著廣闊的市場前景。