衡器設備在線監控系統

史冠軍，付建新，潘建雙，李 嘉，蘇海濤，高洪章

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司信息計量部，河北唐山 063200）

0 引言

隨著生產規模的擴大，生產過程對原料、成品運輸的需求量也在不斷增高，汽車衡和軌道衡數量隨之增加。首鋼京唐公司增加多臺汽車衡、軌道衡，以應對現有生產狀況，隨之而來的問題是衡器點檢和巡檢的部位也大大增加，使用目測、手摸、卷尺等檢測手段進行監測，效率低、準確性差等問題日益凸顯，已不能滿足公司專業管理的要求。

1 系統實現技術

1.1 系統接口開發

通過數據庫接口和應用服務接口將現場衡器、監控設備等數據流和信息流采集到衡器設備在線監控系統。

1.2 系統開發

通過使用瀏覽器/服務器（B/S）架構開發支持目前主流的瀏覽器使用的PC 端衡器設備在線監控系統。將現場電渦流位移傳感器、二維傾角傳感器等主要元件測量得到的信號轉換成可識別的數字信號，然后通過網絡傳輸給數據采集軟件，由數據采集軟件傳輸給數據處理軟件。數據處理軟件將處理完成的數據存入衡器設備在線監控系統，實時監測、顯示衡器的運行信息。

2 系統實現方案

2.1 衡器設備改造

（1）安裝垂直度監測部件。將垂直度傳感器通過十字槽盤頭螺釘M3×20 mm 及螺母安裝于垂直度絕緣板上，并將裝有垂直度傳感器部件的絕緣板放置于被測傳感器上，調整好位置及水平后，使用喉箍將絕緣板與被測傳感器進行上下緊固。

（2）安裝軌縫軌距監測部件。利用六角螺栓M8×180 mm、平/彈墊圈和螺母將軌底卡塊Ⅰ、Ⅱ安裝于鋼軌上，安裝時，利用小錘對卡塊進行敲打，確保卡塊與鋼軌聯接緊密，軌底卡塊邊緣距離主梁上頂板及過渡橋上頂板邊緣5～20 mm。

2.2 PLC 改造

（1）將每個傳感器的碼值采集到PLC 中，并將其傳輸到在線管控系統，由系統自動完成每個傳感器當前碼值與其歷史數據的對比。通過對傳感器零點的分析，來查看每只傳感器的工作狀態，還可以對全部的傳感器零點進行橫向比較分析。例如，通過對所有傳感器零點進行橫向比較分析，可以反映出秤體的受力情況和傳感器的工作狀態。

（2）將垂直度監測部件檢測到的傾角采集到PLC 中，并將其傳輸到在線管控系統，實時監測每個傳感器的垂直度。通過對單個傳感器垂直度在一段時間的變化進行分析，確定每個傳感器垂直度是否可靠，還可以對全部的傳感器垂直度進行橫向比較分析。例如，通過對所有傳感器垂直度進行橫向比較分析，可以反映出機械秤體是否發生力轉移等。

（3）將間隙檢測設備檢測到的間隙采集到PLC 中，并將其傳輸到在線管控系統，實時監測每個衡器的間隙。通過對單個間隙在一段時間的變化進行分析，確定衡器運行過程中間隙是否正常，還可以對全部的間隙進行橫向比較分析。例如，通過對軌道衡所有軌縫進行橫向比較分析，可以反映出是否發生稱重軌或引線軌發生竄軌的情況等。

2.3 搭建衡器在線控制服務平臺

服務平臺由服務器、路由器、防火墻、平臺管理軟件等組成。服務平臺通過互聯網接收到所有安裝并正常運行的衡器在線監測設備發回來的所有狀態數據，對這些數據進行相關的ETL（Extract Transform Load，數據倉庫技術）操作，對有效數據進行提取、分析、診斷、預警，為衡器在線監測平臺客戶端做數據支撐。

2.4 系統架構設計

（1）設備層。監測現場儀器儀表、傳感器、機械結構等電氣元器件的實時狀態和數值顯示，提高設備在線運轉率。

（2）控制層。針對設備的預警、報警進行上下限控制，設置監測處理的全流程閉環管理，化被動處理為主動控制。

（3）應用層。將設備信息、傳感器信息、報警信息等數據進行整合，去除信息孤島，形成整體聯動的信息化系統，包括衡器報警管理、報警處置分發和報警數據分析等。

（4）展示層。系統應用不僅在電腦端顯示，也會通過顯示大屏形式直觀、立體地呈現，涵蓋系統中衡器分布及運行狀態。

（5）通信策略。系統綜合有線、無線網絡方式，預留5G 通信接口。

3 系統實現

3.1 預期實現效果

通過PLC 采集傳感器碼值、傾角檢測設備檢測到的傾角和間隙檢測設備檢測到的間隙等數據，傳輸到在線監控系統中，由系統自動完成三者當前值與歷史數據的對比，一旦超出閾值及時報警（圖1）。

圖1 計量數據分析

3.2 其他系統功能

（1）用戶管理。用戶可根據權限對用戶信息進行增刪改查，包括用戶登錄權限配置和用戶所在用戶組配置。

（2）監控參數管理。顯示設備參數顯示，調節預警、報警值上下限，將故障處置由被動處理轉變為主動控制。

（3）報警管理。實時監測采集到的各項數據，當設備運行參數超過設置的預警、報警值時及時響應、進行告警，并按照預定的處理邏輯進行故障處理任務分發、處理、完成、評價機制，實現監測處理的全流程閉環管理。

4 結論

通過搭建衡器設備在線監控系統，將原有的日常點檢、巡檢模式改為實時監測，預判設備的運行狀態；將傳統的等待故障后處理模式轉變為直觀故障提示。不僅縮短故障判別時間和故障處理時間，降低維護工作量，還大大提升了衡器設備的準確性。