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    摘要：本文提出了一種基于WinCC的全集成除塵監控報警系統，該系統通過整合現有的5個不同的除塵控制系統，化分散為統一，實現數據的統一采集、處理，并在同一人機界面展示，便于操作。當運行設備出現數據異常時，立即發出聲光報警信號，提醒工作人員第一時間處理。此外，該系統還構建了除塵系統運行數據庫，對全部歷史數據自動保存建檔，便于后期隨時查詢，并且還可以將所存儲的數據形成設備狀態歷史趨勢圖。通過對歷史數據的查詢和分析，我們可以及時地掌握設備運行狀態，發現設備劣化趨勢和不正常狀態，為設備正常運行和預判性維修提供理論數據支撐。

1.引言

    “全集成自動化”是西門子公司為響應工業自動化過程控制系統的新需求而提出的概念，其核心思想就是統一的數據管理、統一的標準、統一的接口。如今，“全集成自動化”正以不可抵擋的優勢逐步滲透到各行各業當中[1-4]。

    青州卷煙廠作為煙草行業的一員，在設備自動化和集成化的建設上不斷完善。而集中除塵站作為青州卷煙廠動力車間的重要系統之一，主要負責生產車間的環境除塵，以及為卷煙生產提供風力送絲。隨著除塵設備的不斷發展與更新，相應的控制系統也越來越趨向于智能化和數字化。

    目前，集中除塵站所有除塵機組的監控操作分別由5個獨立的不同控制系統來完成，如圖1所示。這5個控制系統是由不同廠家提供，每個控制系統有單獨的控制柜和人機界面，這對操作人員的技能水平要求較高，存在一定的弊端。

圖1除塵機組控制系統

    這些控制系統與設備現場的數據通訊是實時傳輸的，但是不具備數據存儲功能，因此采集到的數據就會被后傳輸來的數據沖洗掉。這就要求操作人員每間隔兩小時填寫一次《巡檢記錄表》，每次都是手動填寫、人工分析，不僅勞動量大、不易保存和查找，而且數據時效性差，對設備狀態的實時檢測基本沒有參考性。

    另外，這些控制系統安裝在電盤間，距離值班室有一定距離。當設備發生故障時，不能及時地被發現處理，故障時間長了就會造成設備停機，影響車間的生產工作。

    基于以上問題，本文我們設計了一個全集成除塵監控報警系統，它主要將現有的5個控制系統整合，對數據進行統一采集、處理，并在同一人機界面展示，以此來解決現運行系統所存在的弊端。

2、系統的構成

    本系統在現有的基礎上進行創新研發，運用WinCC進行組態設計[5]，實現上位機與下位機的通訊操作，主要實現以下幾大功能：

    （1）整合

    將現有的5個控制系統化分散為統一，實現數據的統一采集、處理，并在同一人機界面展示，便于操作。

    （2）監控

    實現實時監控和報警，運行工況可視化率100%。出現數據異常，立即發出聲光報警信號，便于工作人員第一時間處理。

    （3）記錄

    構建除塵系統運行數據庫。對全部歷史數據自動保存建檔，便于后期隨時查詢。

    （4）數據處理

    將所存儲的數據形成設備狀態歷史趨勢圖，為實現計劃性設備維修奠定基礎。

    此監控報警系統主要由硬件和軟件部分構成，圖2為此監控報警系統的拓撲圖。其中，硬件部分主要包括WinCC上位機、工業交換機、網線、PLC[6-8]。上位機與工業交換機通過TCP/IP協議進行數據通訊，交換機與現有的5大除塵系統通過網線實現數據傳輸功能。

圖2WinCC全集成除塵監控報警系統的拓撲圖

    軟件部分主要實現監控、報警、數據存儲、數據分析等功能，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、系統設計實現

3.1前臺展示程序設計

    前臺展示程序主要將除塵大廳所有的除塵機組集成顯示到我們的人機界面上，在界面中我們可以清楚地看到各設備的運行狀態和運行參數。具體情況如圖4所示。

圖4青州卷煙廠全集成除塵監控報警系統界面

    點擊某一臺除塵機組，便可以查看其具體工作狀態，其中綠色表示設備運行，紅色表示設備停止，具體信息如圖5所示。

圖5成型環境除塵機組運行狀態

3.2實時報警程序設計

    此報警程序可以實現實時監控報警功能，當設備參數發生異常時，系統發出聲光報警。直至操作人員確認、關閉報警信息后，報警才會消失，這樣設備發生故障時不會被錯過。監控報警程序如圖6所示。

圖6監控報警程序

3.3歷史數據庫程序設計

    此程序實現了對歷史數據的采集與存儲，方便對數據的存儲與查詢，完全可以替代紙質版記錄，另外還為設備的運行監測提供了數據支撐。具體情況如圖7所示。

圖7數據存儲程序

3.4歷史趨勢圖程序設計

    歷史趨勢圖程序的設計可以實現對歷史數據的統計分析，并以圖形展示出來。通過對數據發展趨勢的分析，可以及時地掌握設備運行狀態，發現設備劣化趨勢和不正常狀態，為設備正常運行和預判性維修提供理論數據支撐。具體信息如圖8所示。

圖8歷史趨勢圖程序設計

4、結論

    此集成系統將現有的5個控制系統整合，實現數據的統一采集、處理，并在同一人機界面展示，方便操作人員操作并及時掌握設備運行狀態。當設備參數出現異常，立即發出聲光報警信號，便于工作人員第一時間處理。

    該系統將歷史數據自動保存建檔存儲至數據庫中，實現數據信息管理規范化，完全替代了以往的手寫巡檢記錄表，不僅減輕了工作量，還方便對歷史數據進行查詢分析。另外，還可以將數據形成設備狀態歷史趨勢圖，為實現計劃性設備維修奠定基礎。

    此系統雖然完成了對控制系統現有數據的采集、存儲與處理，但是由于硬件條件的限制，設備的其他參數現如今無法采集。因此，下一步工作就是在除塵設備上增加適當的硬件設備，并結合軟件部分，將設備的一些其他重要參數一并采集處理，使得設備監控運行更加完善。