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摘要：為了提升設備故障預判能力，降低故障率，保障機組正常生產，將生產線關鍵崗位的控制PLC、專用采集模塊、云終端遠程登陸顯示及監控服務器接入同一局域網，并利用服務器對PLC、專用模塊采集到的電壓、電流、溫度、流量等設備運行參數和停車時間、產量等生產信息在監控Web界面上進行匯總、歸類和集中顯示，實現了對設備運行狀態的實時掌握和監控，進一步完善了系統功能，提高設備運行信息監控的準確性和設備故障的預判能力。

關鍵詞：焊管生產線；設備；維修；運行狀態

焊管生產是離散與連續并存的多階段混合式生產，是一個典型的流程工業生產過程，具有生產線長、工序多、設備復雜等特點[1]。目前，設備運行狀態點檢主要依靠維修工人的定時巡檢，人為影響因素大，無法實時掌握設備運行狀態、及時發現設備隱患，影響設備的使用效率及壽命。經過近幾年焊管生產設備升級改造，生產現場自動化程度有了一定的提高，實現了部分單機及某些加工過程自動化[2]。同時，由于工控網絡也已經初具規模，生產線重要工序都采用可編程控制器（PLC）控制，設備的運行電壓、電流、壓力、位移等數據都可以從PLC中讀取。很多新式傳感器及新的測量方式在現場應用，使焊管生產設備具備數據采集條件。生產線實現了以太網覆蓋，為遠程數據通訊提供了必要的硬件支撐。基于以上現狀，本研究開發了設備在線遠程監控系統，以實時掌握設備運行參數，降低設備的故障率[3]。

1遠程監控系統設計

設備在線遠程監控系統由數據采集、監控服務和訪問終端組成，系統結構如圖1所示。數據采集模塊負責采集現場設備運行數據，并將數據傳送到監控服務器。監控服務器將收到的數據整理、分類，在監控界面進行顯示，此外數據存儲、報警、提示功能也是由服務器完成。監控終端面向監控系統用戶，可通過網絡瀏覽器查看服務器上的監控界面。數據采集層：在挖掘現有傳感器、變頻器、PLC功能的基礎上進行本地化改造，以實現數據采集設計要求。監控服務器層：硬件使用設備升級替換舊服務器，軟件由自主編程設計，包括監控Web界面編制、數據變量組態、報警提示和短信功能設定。監控終端層：除了實現聯網電腦主機的訪問以外，還可在維修崗位安裝小型化訪問設備，進行界面本地化定制，以滿足維修的使用需求。

2遠程監控系統建設

2.1在用數據采集焊管生產線安裝有數量眾多的傳感器、控制器和PLC，許多設備運行參數，比如矯平機電流、矯平機油缸位移、遞送機電流、銑邊機電流、遞送機速度、焊接電流、焊接弧壓、成型周長、水壓機水壓及水壓機油壓等，早已作為重要的控制參數被各自PLC采集。采用共享數據塊作為監控數據存儲區，在每個PLC站點增加數據傳送語句，將需要的所有數據（包括變頻器狀態字、傳感器測量值及溫度模塊采集量等）傳送到監控數據塊中。增加西門子CP343以太網通訊模塊，用網線將其接入監控系統局域網，并配置唯一的IP地址。

2.2新增數據采集2.2.1以太網采集模塊對于某些距離PLC較遠區域內的設備和傳感器，若采用通過線纜連接PLC輸入模塊的方式，存在許多缺點：①每個采集點一般需要一根3芯線纜，長距離布線操作困難，材耗過大；②過長的電信號傳輸線路會導致如干擾、衰減等問題的產生[4]。通過安裝以太網采集模塊方案，將模塊就近安裝在采集目標區域內，區域內所有采集點先通過線纜將電氣信號傳送到模塊，采集模塊再通過網線接入監控局域網，每個采集模塊擁有不同的IP地址，在服務器上可以采集到各模塊所有輸入點的信號數據。2.2.2無線測溫系統無線測溫系統采用Zigbee無線網絡技術，基于IEEE802.15.4標準[5]。可工作在高電磁干擾環境中，系統包括無線溫度傳感器和無線接入模塊。無線溫度傳感器具有功耗低、體積小、安裝方便等特點。測量溫度范圍-20~80℃，測量距離10~100m，電池工作時間大于5年。無線測溫接入模塊，可接入傳感器64只，帶LCD現場顯示，支持RS485總線接口。由于無線溫度接入模塊不支持Profibus-DP標準，為了將溫度數據傳送到監控服務器，需要先接入網關設備進行中轉，再接入PLC總線。之后通過PLC編程，將每個溫度值傳送到監控數據塊中，PLC組態如圖2所示。2.2.3潤滑油路流量檢測生產線關鍵設備除了安裝多個無線測溫模塊外，還在減速機潤滑油路上安裝了液體流量傳感器，實現了潤滑油路狀態的定量監測。采用的管道式渦輪液體流量計測量精度達到0.5%R，介質溫度-20~80℃，量程0.45~9m3/h，滿足現場需要，通過PLC模擬量輸入模塊可實現測量數據的采集。

2.3監控服務器建設在服務器上應用西門子SIMATICWinCC軟件，進行監控界面的設計編程。首先建立變量表，對每個變量進行IP地址、數據塊地址定義，實現對數據的采集。然后進行監控界面設計編程，包括各級界面顯示內容設計、組件屬性設置、變量定義及代碼編程。監控界面主頁分為4個區塊，分別顯示機組狀態、工程名稱、機組產量以及停止時間等重要生產信息。每個生產線區塊下還有3個鏈接按鈕，分別是“工業參數設定”、“生產過程信息”和“設備運轉狀況”，點擊按鈕，可打開相應的頁面來查看更具體的狀態數據。在完成所有編程后，對WinCC監控界面進行Web。Web方式的主要優勢在于監控客戶機不必安裝WinCC軟件，只需安裝十幾兆的客戶端程序，就可以通過瀏覽器查看監控界面。對各個監控數據的上下限閾值進行定義，當數據超過設置閾值時，監控界面數據框將改變顏色進行報警提示，將報警結果以直觀、清晰的方式反饋給維護人員[6]，設備運轉狀況界面如圖3所示。為了充分發揮設備在線遠程監控系統的數據優勢，提高監控系統的使用效率，設計開發了手機短信提示功能，與其他無線通訊業務相比，此功能具有成本低、適用面寬、支持存儲和重發等優點，非常適合小數據量、弱實時性、低成本要求的數據通訊，符合大多數超遠距離信息集成的需求[7]。手機短信模塊是基于移動GSM短信平臺的工業級通訊終端，它內嵌GSM核心單元的無線Modem，可實現發送中英文短信的功能，模塊采用標準工業規格設計，提供RS232標準接口，通過轉接線與監控服務器連接。在服務器上進行編程以滿足設計要求。短信平臺以各生產線為基本單位，根據發送短信內容的不同，分為生產類短信和故障類短信，可對各生產線接收兩類短信的手機號碼分別設置，實現有效內容的準確推送，提高了數據傳輸效率。

2.4監控終端層建設設備在線遠程監控Web界面是在監控網絡服務器上進行編程組態的，任意一臺接入監控網絡的PC主機都可以通過IE瀏覽器訪問。同時，在路由器上進行端口映射，實現了辦公PC主機的訪問，打開IE瀏覽器，輸入地址，根據系統提示安裝WinCCWeb功能客戶端程序后，就可以瀏覽監控界面。設備運轉狀況監控主要服務于設備維修崗位，以便于維修人員及時發現設備不良狀態。考慮到維修崗位人員只需要查看監控界面，不需要其他的辦公功能，因此在維修崗位安裝小型化主機，采用云終端方案，達到了不間斷對設備運行狀況監控，對故障類型及時診斷處理的目的[8]。在系統安全方面，硬件上云終端采用用戶無法修改的嵌入式固件系統，安全性高，監控系統網絡與辦公網絡之間安裝有網閘設備，可有效避免兩個網絡間的相互攻擊或感染。軟件上監控服務器安裝病毒防護和防火墻軟件，對云終端遠程登陸賬號進行了權限設置，具有防止非法操作的功能[9]。

3結束語

設備在線遠程監控系統實現了對電壓、電流、溫度、流量等設備運行參數以及停車時間、產量等生產信息的實時監測，改變了以前主要依靠維修人員定時定點觀察、檢測設備的巡檢狀態，實現了對設備運行狀態的實時掌握，提升了設備故障預判能力，有效降低設備故障率，保障了機組正常生產[10]。隨著系統功能的進一步豐富和完善，將會發揮更大的作用。

參考文獻：

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作者：劉晶晶 單位：渤海裝備華油鋼管公司