聚合釜远程监控系统的开发

张 焱 郝文生

（中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司)

聚合釜远程监控系统的开发

张 焱*郝文生

（中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司)

对聚合釜设备的远程监控系统的开发背景、技术基础、远程监控的实现以及应用过程进行了阐述，同时分析了聚合釜远程监控系统的应用效果和作用。

远程监控系统 聚合釜 实时监控 故障诊断

0 前言

聚合釜是PVC生产装置中的关键设备。随着国民经济的发展，PVC的需求也在不断增加。为了保证大型及核心装备稳定、企业生产安全、降本增效，应当采用聚合釜远程监控系统，以便对在役聚合釜装备运行数据及故障进行动态监控，实时了解设备的运转状态，及早预测和排除设备故障。建立完善的聚合釜装备远程监控及故障诊断系统，可极大地提高企业管理效率，为企业带来可观的经济效益。本文对聚合釜设备的远程监控系统的开发背景、技术基础、远程监控的实现以及应用过程进行了阐述，同时分析了聚合釜远程监控系统的应用效果和作用。

1 技术基础

聚合釜远程监控系统以计算机技术、通信技术和网络技术为基础，将生产自动控制系统与信息管理系统相融合。

聚合釜装备远程监测与故障诊断是设备诊断技术和计算机网络技术的有机融合，是设备故障诊断技术发展的崭新阶段，是实时的在线监测与诊断方式。该系统主要是借助于计算机网络和通信技术，对现场生产和聚合釜装备运行的实时连续状态信号运行数据及故障进行远程动态监控，实时了解设备的运转状态，及早预测和排除设备故障。利用Internet/Intranet网络技术，对聚合釜装备生产现场进行智能化数据采集 (包括温度、压力、流量等信息)，通过对在役聚合釜装备的运行状况、各种参数和工业过程数据的采集、预处理 (滤波、校正等)和分析 (特征提取、模式分类等)，监督整个生产过程，检测系统的故障信息，诊断故障原因，分析和预测生产过程的动态趋势，并结合生产的实时调度，实现远程智能化协同 “会诊”式设备故障诊断等工作。

2 远程监控的实现

2.1 系统结构

适合流程企业的管理系统结构是三层结构的CIMS系统，包括企业资源计划 (ERP)、制造执行系统 (MES)和过程控制系统 (PCS)。其系统结构如图1所示。

图1ERP/MES/PCS三层结构的CIMS系统

2.2 实现功能

2.2.1 实时监控

基于web的聚合釜装备远程监控系统的实现过程主要包括两个部分，第一部分是实时数据的采集，第二部分是远程监控的实现。第一部分是指聚合釜装备实时数据由PLC或DCS传递到实时数据库中，然后再传递到关系数据库中。第二部分则是实现远程监控，主要包括数据的处理、发布及远程监控。

（1）数据实时采集

数据实时采集过程如图2所示。数据实时采集过程是指设备运行指标数据从DCS上产生到数据通过网页被远程监控的过程，它通过DCS（PLC）-实时数据库、实时数据库-关系数据库和数据处理软件将数据展示在网页上，从而实现远程监控的目的。

图2 生产数据实时采集过程

①DCS、PLC-实时数据库：通过数据采集软件将PLC、DCS中的生产、监控等数据导入到实时数据库中。这些数据具有原始性和权威性，它是来自生产第一线的数据。有了这些数据，生产情况和设备的运行情况就可一目了然。

②实时数据库-关系数据库：通过数据采集软件或数据库语句对实时数据库中的数据进行分析或统计，然后再将其导入到关系数据库中。

③ 数据软件的开发：为了便于生产和设备的管理者掌握设备生产和监控数据，及时了解生产和设备的运行情况，需要开发一套软件。通过这一软件将数据从关系数据库中取出，并对数据进行加工，然后加以显示。

④ 网站的建立：将开发的数据软件布置到web服务器上，就可实现远程网络数据监控，客户只需打开互联网上的网页，输入网址，数据监控页面就会显示出来，并且可以在一段时间内实时进行页面刷新。

（2）远程监控

远程监控信息系统软件采用三层B/S体系结构，由JSP+spring+hibernate三层模式组成。其中，JSP用于与用户交互。spring负责通过各种组件接收从JSP传递过来的数据，对数据进行业务处理，同时调动hibernate，与数据库进行交互。此外，它还可以将数据库中的数据或处理过的数据传递给JSP页面。hibernate主要负责与数据库进行交互，对数据进行增、删、改及业务处理。系统软件结构如图3所示。

图3 系统软件结构

2.2.2 故障诊断

设备故障诊断是一门综合性很强的学科。本文的远程监控系统主要是借助计算机网络和通信技术，对现场生产和设备运行的实时连续的状态信号、运行数据以及发生的故障等实行远程动态监控，实时了解聚合釜装备的运转状态，及早预测和排除设备故障。聚合釜装备远程实时监控系统框架如图4所示。

图4 聚合釜装备远程实时监控系统框架

通过对聚合釜装备过程数据的采集、预处理（滤波、校正等）和分析（特征提取、模式分类等），监督生产过程的运行状态，检测系统的故障信息并诊断故障原因，分析和预测生产过程的动态趋势，从而达到减小产品质量波动、保障系统可靠运行的目的，使生产系统始终处于最佳运行状态。聚合釜装备远程实时监控系统功能模块如图5所示。

图5 聚合釜装备远程实时监控系统功能模块

2.3 关键技术和关键工艺

（1）故障预测系统的建模。对于一个复杂的工业过程，需要在非线性、多子系统的条件下建立模型。基于数据驱动的方法不需要过程的精确解析模型，因此建模所获得的理论成果和方法可以直接应用于实际工业生产中。

（2）特征信息的获取。复杂系统所包含的信息量非常大，若在大容量信息条件下能够取得有用的信息，就能够提高故障预测的准确性。基于数据驱动的方法能够将高维的数据变换成低维的数据，并从大量的数据中获取有用的信息。

（3）故障预测系统的安全性分析。由于故障预测系统具有不确定性，因此需要对系统自身的不确定性进行分析，以提高对故障预测的准确性。

从上述对远程智能诊断总体技术的分析可以看出，远程智能诊断系统是一个大型的、复杂的系统。根据不同的诊断对象和具体要求，该诊断系统的结构可以作相应改变，功能模块也可以作适当增减，但不论怎样改变，都必须包括这样几个核心功能，即远程监控、诊断和维护管理。

3 应用过程

远程监控系统的应用过程包括：数字监控器改造→数据采集→专家及知识库的建立→远程监控系统的建立。

数字监控器改造：由于现场的许多监控设备的监控器是由老式的模拟监控设备组成的，只能进行人工数据的采集，所以通过使用先进的DCS系统对监控器进行数字化改造，就可将监控数据自动传入到实时数据库中。

数据采集：一是将各监控器的数据自动采集到实时数据库中；二是按照实际需要将数据传入到关系数据库中。

专家及知识库的建立：主要功能是设定各种技术指标、经验指标及算法，对传入数据进行判断。

远程监控系统的建立：通过建立远程监控系统，厂家就可以对现场的各种指标进行监控，从而实现各种故障的远程诊断并提供有关的操作指导服务。

4 结束语

采用聚合釜装备智能监控及故障诊断系统后，实现了聚合釜生产装备的在线远程监控、故障检测、故障诊断和维护，有效地避免了系统故障的发生。利用基于Internet的远程网络技术，可以有效地实现资源共享、专家异地会诊、最优分析，同时还可以方便地实现对企业技术人员进行技术培训，有效地提高企业的技术管理水平。

Development of Remote Monitoring System for Polymerization Reactor

Zhang Yan Hao Wensheng

Described development background,technical basis,realization and application process of remote monitoring system for polymerization reactor,and analyzed the application effect of the remote monitoring system.

Remote monitoring system;Polymerization reactor;Real-time monitoring;Failure diagnosis

TP 27

2013-02-19）

*张焱，女，1978年生，工程师。葫芦岛市，125001。