焦炉设备安全监控管理系统

梁淑蓉

（太原重工股份有限公司技术中心， 山西 太原 030024）

随着焦化设备大型化、自动化程度的提高，焦化企业对焦炉机械设备控制的要求也越来越高，焦炉设备四大车智能化操作、设备全自动运行已经成为焦化设备发展的必然趋势和用户关注的重点，其中焦炉设备的安全监控管理就变得尤为重要。焦炉设备安全监控管理系统可以给用户的安全管理提供技术支持，从而更好地进行设备管理。

1 系统组成

焦炉设备安全监控管理系统主要由运行参数监控管理部分和视频监控部分组成，如图1所示。在原有设备的PLC系统上，焦炉设备安全监控管理系统需要增加的硬件有：工控机、工业以太网交换机、无线通讯系统、UPS电源等。同时需要以WINCC为数据平台，自行开发一套焦炉设备安全监控管理系统软件，来进行设备的安全监控和管理。

图1 系统组成

2.1 运行参数监控管理

运行参数监控管理部分主要有状态监测模块、故障报警模块、变量趋势模块和设备维护保养模块四部分组成。

1.1.1 状态监测模块

状态监测模块对焦炉设备的每台车辆上的各机构运行状态信息进行采集、处理，对各机构间的联锁保护、装煤量、推焦力、运行里程、操作指令等信息进行采集、处理、存储及控制，并在工控机上显示。

该模块包括如下子画面：系统状态画面，网络画面，PLC的I/O状态画面，运行机构、推焦机构、取门机构等各机构相应的状态画面等。画面根据用户需要，选择PLC内的模拟量和开关量的信号进行监控，数据采样和刷新率不大于2 s。

图2是推焦车整个网络系统的画面，运行变频器、推焦变频器、现场DP操作盒和PLC之间连的是Profibus DP通讯，工控机和CP343之间连的是以太网通讯，从该画面可以了解推焦车整个网络的状态。图3是推焦车推焦机构状态画面，从该画面可以看到推焦机构的联锁信息、推焦的操作状态、推焦电流、推焦杆的实时行程、推焦报警信息、推焦限位的状态信息等，从而全面了解推焦机构的运行状态。

图2 网络画面

图3 推焦机构状态画面

1.1.2 故障报警模块

故障报警模块主要完成焦炉车辆上故障报警信息的显示及记录，车辆故障的查询及分析。该模块能给用户的故障排除带来方便，大大缩短故障排除时间。所有车辆故障报警信息均保存在实时故障数据库和历史故障数据库中。每条故障信息包括故障代码、故障名称、故障信息、发生时间、故障原因等内容。

本系统故障记录采集参数有：各机构的限位状态及保护；各机构联锁保护；运行轨道的防撞装置；电机的过流、热继保护；变频器装置故障信息；PLC故障及网络故障信息；各操作开关、主令控制器的状态；各机构控制电源断路器，各机构风机、制动器接触器等的状态信息；液压系统油温、压力等信息，全套车共计约采集1 200个故障点。

1）故障代码分类。根据不同的故障类型，把故障分为五大类型，并用不同的故障标识符来表示：传动故障代号 F；PLC内部故障、网络故障代号N；检测元件（限位开关、传感器）故障代号D；执行元件（接触器、断路器）故障代号M；基本系统故障代号B。标识符字母后由四位数字组成，分别代表不同的故障内容。表1为节选的部分变频器故障代码。

2）故障报表的建立。本系统以WinCC为数据平台，WinCC软件中内嵌有SQL Server数据库，该数据库具有强大的数据存储能力，用户可以利用脚本，将所需数据写入该数据库。故障报表的建立分为建立数据库表、通过ODBC标准接口访问数据库、数据归档三个步骤。采用SQL Server数据库，可以在报表编辑器中用ODBC数据源与数据库进行连接，完成复杂报表设计；也可将数据库与Excel应用程序连接，在Excel上显示数据，以及利用Excel强大的数据处理能力来对数据进行处理。

表1 变频器故障代码[4]

1.1.3 变量趋势回放模块

变量趋势回放模块主要有两个功能：

1）可以实时记录推焦电流、装煤电流等变量的变化趋势，能够根据推焦最大电流反算出最大推焦力，从而确定推焦最大电流是否在合理的范围内。

2）能够存储推焦、装煤电流的历史曲线，在故障发生时，用户能根据故障发生的时间，自行截取时间段，来显示与故障发生有关的变量的变化曲线，查找故障产生的具体原因，实现故障事件的可追溯。

1.1.4 设备维护及保养模块

设备维护及保养模块主要有两个功能：

1）建立设备信息库，在设备信息库中输入并存储焦炉车辆所用电气设备的型号、厂家、铭牌参数、允许运行时间、允许动作次数、累计运行时间、累计动作次数等信息。设备运行时，该系统自动累计电气设备的运行时间、动作次数等信息，并实时存入设备信息库中。

2）建立备件信息库，完成设备维护提示及备件管理。在备件管理库中，记录所有电气备件的型号、数量、入库日期等信息。系统根据设备的维护周期，提前提示用户需要补充的备件型号及数量。

1.2 视频监控及记录

设置焦炉设备每台车辆的安全区域，在该区域和一些重要设备点安装视频监控系统，对生产过程实时监控和存储。图4为视频监控系统框图。

图4 视频监控系统框图

视频信号通过硬盘录像机后，模拟信号转换为数字信号。所有视频信息通过无线传输至公司的交换机上，再经过公司内网输出至中控室终端PC上，从而实现焦炉生产过程视频信号的集中管理。

2 结语

焦炉设备安全监控系统主要用于反映四大车实时的运行状况，并能够对这些状况和操作人员的操作指令进行实时的监控、记录和存储，实现事故的可追溯，规范用户的设备安全管理，因此有着广阔的市场前景。