CN114185316A - 一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统 - Google Patents

一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，属于车间设备集中监控技术领域，该系统包括除尘设备、交换机、工控机和显示屏，除尘设备分散设置于车间的各处，交换机、工控机和显示屏均设置于值班监控室内，各个除尘设备均配置有控制单元，交换机用于各个控制单元的硬件连接并收集运行数据，交换机包括信号采集单元和数据处理单元，工控机用于数据上层监控设计管理，工控机包括通信驱动、数据储存单元，程序设计单元、运行测试单元和报警单元，该系统将分散的除尘设备控制单元通信连接到交换机，并通过TCP/IP通信协议连接至工控机上，在不改变原有各个控制单元的功能基础上，通过工控机开发集成监控系统对除尘设备进行统一监控管理。

Description

一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统
技术领域
本发明属于车间设备集中监控技术领域，具体而言，涉及一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统。
背景技术
卷烟厂除尘现有制丝除尘、卷包工艺除尘和风力送丝、水膜除尘、复压清扫除尘等系统。每个系统由不同的厂家制作而成，各个系统都有单独的控制柜和人机界面，全部安装在除尘电盘间。系统之间无交互，独立运行，形成了“信息孤岛”，导致操作人员巡检时间长，效率低，每次巡检记录都是手动填写，纸质保存，数据量少，参考价值不高，费时费力，且电盘间与值班室分隔，有报警信号时，由于车间嘈杂，很难第一时间接收到报警信号，导致故障处理滞后，可能引发安全生产事故，危及车间及人员的安全。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，将分散的除尘设备控制单元通信连接到交换机，实现硬件上的互联互通，并通过TCP/IP通信协议连接至工控机上，在不改变原有各个控制单元的功能基础上，通过工控机开发集成监控系统对除尘设备进行统一监控管理。
鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，包括除尘设备、交换机、工控机和显示屏，所述除尘设备分散设置于车间的各处，所述交换机、所述工控机和所述显示屏均设置于值班监控室内，各个所述除尘设备均配置有控制单元，所述交换机用于各个所述控制单元的硬件连接并收集运行数据，所述交换机包括信号采集单元和数据处理单元，所述工控机用于数据上层监控设计管理，所述工控机包括通信驱动、数据储存单元，程序设计单元、运行测试单元和报警单元。
作为本发明的一种优选技术方案，所述交换机与所述控制单元采用千兆以太网通信连接，并采用超六类屏蔽层网线分别连接所述控制单元的以太网接口和所述交换机输入接口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述信号采集单元用于收集所述除尘设备的运行状态和工艺参数，所述数据处理单元用于对所述信号采集单元收集的数据进行过滤处理及统计计算，并转换为统一格式。
作为本发明的一种优选技术方案，所述工控机与所述交换机通信连接，所述交换机将数据上传至所述工控机用于所述除尘设备的运行监控管理，所述工控机与所述显示屏通讯连接，所述显示屏用于以图像和文字的形式展示监控数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通信驱动采用逐个对基于以太网的通讯协议TCP/IP、Modbus-TCP、OPC进行通讯测试，以准确率和开发时间为参考依据，确定使用TCP/IP作为所述工控机与所述控制单元的通信连接方式。
作为本发明的一种优选技术方案，所述工控机配置SIMATIC WinCC过程监视系统，所述程序设计单元和所述运行测试单元均通过SIMATIC WinCC过程监视系统进行，所述程序设计单元包含连接程序设计、画面展示程序设计、脚本程序设计、报警程序设计、趋势图程序设计、数据库程序设计，所述运行测试单元用于与测试所述工控机与各个所述控制单元的通讯功能、画面监控功能、数据显示功能、趋势图功能、报警和数据库功能。
作为本发明的一种优选技术方案，所述数据储存单元采用SQL Server数据库，用于所述除尘设备日常运行信息数据的储存，可匹配多服务器平台使用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述数据储存单元利用SIMATIC WinCC过程监视系统内的online_TableControl控件和online_TrendControl控件将数据库内的数据以报表或者曲线图的形式进行查询和显示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述运行测试单元与所述数据储存单元通信连接，用于将测试结果的最终程序备份储存。
作为本发明的一种优选技术方案，所述报警单元用于发送报警信息至所述显示屏和数据储存单元，提示值班人员及时检修故障点，并将报警信息储存，方便查询。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)通过一个系统完成对分散在车间各处的除尘设备进行运行监控，详细记录参数和运行情况，集成化管理，节省巡检时间，降低工作强度，提高工作效率；
(2)数据库自动储存运行参数，数据记录详细规范，并支持历史数据查询，且数据显示以曲线图等形式展现，简单直观，参考价值高，对后期设备故障研判和分析提供数据支撑；
(3)监控系统设置在值班室，故障发生时，系统快速定位故障点，方便值班人员快速接收到设备报警信号并妥善处理，防止故障导致安全事故的发生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明所公开的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统的结构框图；
图2是本发明所公开的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统的应用效果图；
附图标记说明：100-除尘设备；101-控制单元；200-交换机；201-信号采集单元；202-数据处理单元；300-工控机；301-通信驱动；302-数据储存单元；303-程序设计单元；304-运行测试单元；305-报警单元；400-显示屏。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，包括除尘设备100、交换机200、工控机300和显示屏400，除尘设备100分散设置于车间的各处，交换机200、工控机300和显示屏400均设置于值班监控室内，使值班人员能方便查看除尘设备的运行情况，且在故障发生时，能快速获取故障信息，及时排查解决设备运行故障，各个除尘设备100均配置有控制单元101，控制单元101均由不同的供应商配置，规格型号不一致，无法形成交互，交换机200用于各个控制单元101的硬件连接并收集运行数据，交换机200包括信号采集单元201和数据处理单元202，交换机200将分别独立的控制单元101通过串口连接起来，形成一个统一的数据传输硬件，为集成监控系统打下基础，工控机300用于数据上层监控设计管理，工控机300包括通信驱动301、数据储存单元302，程序设计单元303、运行测试单元304和报警单元305，大大简化系统结构，减少大量接口部件，运行系统稳定可靠，功能完善，测试运行及维护方便。
本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。
在本发明的实施例中，交换机200与控制单元101采用千兆以太网通信连接，并采用超六类屏蔽层网线分别连接控制单元101的以太网接口和交换机200输入接口，实现各个控制单元101硬件上的连接，超六类屏蔽层网线传输速度快，抗串扰、抗衰减性能强。
在本发明的实施例中，信号采集单元201用于收集除尘设备100的运行状态和工艺参数，数据处理单元202用于对信号采集单元201收集的数据进行过滤处理及统计计算，并转换为统一格式，信号采集单元201与控制单元101同步工作，不断收集除尘设备100在运行过程中的状态和工艺值信息，并由数据处理单元202计算整合，方便工控机300读取识别。
在本发明的实施例中，工控机300与交换机200通信连接，交换机200将数据上传至工控机300用于除尘设备100的运行监控管理，工控机300与显示屏400通讯连接，显示屏400用于以图像和文字的形式展示监控数据，显示屏400设置有主监控画面和分监控画面，主监控画面同时显示所有除尘设备100的运行状态和重要工艺参数，分监控画面显示单台设备更详细的参数。
在本发明的实施例中，通信驱动301采用逐个对基于以太网的通讯协议TCP/IP、Modbus-TCP、OPC进行通讯测试，以准确率和开发时间为参考依据，确定使用TCP/IP作为工控机300与控制单元101的通信连接方式，TCP/IP通讯协议兼容性好，可靠性高，使用维护成本低，适用范围广。
在本发明的实施例中，工控机300配置SIMATIC WinCC过程监视系统，程序设计单元303和运行测试单元304均通过SIMATIC WinCC过程监视系统进行，程序设计单元303包含连接程序设计、画面展示程序设计、脚本程序设计、报警程序设计、趋势图程序设计、数据库程序设计，运行测试单元304用于与测试工控机300与各个控制单元101的通讯功能、画面监控功能、数据显示功能、趋势图功能、报警和数据库功能。
其中，工控机300首先利用SIMATIC STEP-7Professional将各个除尘系统的源程序进行数据整合，整理出变量地址、硬件组态等有效信息作为新系统开发的数据建档依据，然后根据各个控制单元101硬件组态的机架号、CPU槽号、IP地址，通过工控机300的WinCC系统建立与各个控制单元101的通信通道，并把所统计的变量地址，全部添加到各个系统的通道中去，再利用程序设计单元303设计监控画面，并通过运行测试单元304对应各个除尘设备100进行运行状态、信息采集等功能的调试，使问题逐一解决，保证监控系统的完美运行。
在本发明的实施例中，数据储存单元302采用Microsoft SQL Server数据库，用于除尘设备100日常运行信息数据的储存，可匹配多服务器平台使用，数据储存单元302利用WinCC系统“变量记录”，将所有的变量地址进行数据库的保存，根据实际需求将一些重要的工艺参数添加到数据库里面，并对变量类型、采集周期、归档周期等参数进行了设置，设置采集周期为1秒/次，归档周期为30秒/次。
在本发明的实施例中，数据储存单元302利用SIMATIC WinCC过程监视系统内的online_TableControl控件和online_TrendControl控件将数据库内的数据以报表或者曲线图的形式进行查询和显示，更加方便值班人员直观的进行观察。
在本发明的实施例中，运行测试单元304与数据储存单元302通信连接，用于将测试结果的最终程序备份储存，防止系统宕机造成运行程序的丢失，同时也可在数据储存单元302调取最终运行程序应用至其他系统上，可扩展性强。
在本发明的实施例中，报警单元305用于发送报警信息至显示屏400和数据储存单元302，报警单元305发送弹窗信息至显示屏400，弹窗信息标注故障点和故障信息，提示值班人员及时检修故障点，并将报警信息储存，方便查询。
具体的，该一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统的工作原理：将分散在车间各处的除尘设备100上的控制单元101通过以太网连接至交换机200上，再将交换机200通过TCP/IP通信协议与工控机300通信连接，在配置有SIMATIC WinCC过程监视系统的工控机300上将各个控制单元101的源程序进行数据整合，建立对应通道，添加变量地址等信息，再通过程序设计单元303设计出监控画面及窗口对象等，并利用运行测试单元304测试工控机300与各个控制单元101的通讯功能、画面监控功能、数据显示功能、趋势图功能、报警和数据库功能是否运行正常，将问题逐一解决，最终运行程序发送至数据储存单元302备份，正常运行后，信号采集单元201实时采集各除尘设备100的运行状态和工艺参数信息，通过数据处理单元202过滤整理后输送至工控机300上，工控机300再将信息转换为图像信息传输至显示屏400上显示，方便值班人员查看，当信号采集单元201采集的信息超出设定变量值时，报警单元305发送故障点和故障原因信息以弹窗形式在显示屏400上显示，及时提示值班人员检修排查。该系统通过以太网、SIMATIC WinCC、TCP/IP、交换机等设计完成了全集成除尘设备监控系统的研发，完成了对除尘设备数据统一采集、处理，有效的实现了除尘装置的监控、统计和报警，整个系统安全、稳定，监测效果好，相比于以前无论是生产质量还是生产效率都将有了很大的进步，具有很好的使用价值和意义。
需要说明的是，交换机200、工控机300和显示屏400的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
需要说明的是，交换机200、工控机300和显示屏400的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，包括除尘设备(100)、交换机(200)、工控机(300)和显示屏(400)，所述除尘设备(100)分散设置于车间的各处，所述交换机(200)、所述工控机(300)和所述显示屏(400)均设置于值班监控室内，各个所述除尘设备(100)均配置有控制单元(101)，所述交换机(200)用于各个所述控制单元(101)的硬件连接并收集运行数据，所述交换机(200)包括信号采集单元(201)和数据处理单元(202)，所述工控机(300)用于数据上层监控设计管理，所述工控机(300)包括通信驱动(301)、数据储存单元(302)，程序设计单元(303)、运行测试单元(304)和报警单元(305)。
2.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述交换机(200)与所述控制单元(101)采用千兆以太网通信连接，并采用超六类屏蔽层网线分别连接所述控制单元(101)的以太网接口和所述交换机(200)输入接口。
3.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述信号采集单元(201)用于收集所述除尘设备(100)的运行状态和工艺参数，所述数据处理单元(202)用于对所述信号采集单元(201)收集的数据进行过滤处理及统计计算，并转换为统一格式。
4.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述工控机(300)与所述交换机(200)通信连接，所述交换机(200)将数据上传至所述工控机(300)用于所述除尘设备(100)的运行监控管理，所述工控机(300)与所述显示屏(400)通讯连接，所述显示屏(400)用于以图像和文字的形式展示监控数据。
5.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述通信驱动(301)采用逐个对基于以太网的通讯协议TCP/IP、Modbus-TCP、OPC进行通讯测试，以准确率和开发时间为参考依据，确定使用TCP/IP作为所述工控机(300)与所述控制单元(101)的通信连接方式。
6.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述工控机(300)配置SIMATIC WinCC过程监视系统，所述程序设计单元(303)和所述运行测试单元(304)均通过SIMATIC WinCC过程监视系统进行，所述程序设计单元(303)包含连接程序设计、画面展示程序设计、脚本程序设计、报警程序设计、趋势图程序设计、数据库程序设计，所述运行测试单元(304)用于与测试所述工控机(300)与各个所述控制单元(101)的通讯功能、画面监控功能、数据显示功能、趋势图功能、报警和数据库功能。
7.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述数据储存单元(302)采用SQL Server数据库，用于所述除尘设备(100)日常运行信息数据的储存，可匹配多服务器平台使用。
8.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述数据储存单元(302)利用SIMATIC WinCC过程监视系统内的online_TableControl控件和online_TrendControl控件将数据库内的数据以报表或者曲线图的形式进行查询和显示。
9.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述运行测试单元(304)与所述数据储存单元(302)通信连接，用于将测试结果的最终程序备份储存。
10.根据权利要求1所述的一种用于分散式除尘设备的全集成监控报警系统，其特征在于，所述报警单元(305)用于发送报警信息至所述显示屏(400)和数据储存单元(302)，提示值班人员及时检修故障点，并将报警信息储存，方便查询。
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