CN114995273A - 一种水泥生产中针对plc的远程集中维护管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，属于水泥生产技术领域，其特征在于，所述一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统至少包括：控制单台或多台执行设备工作状态的子PLC系统；与所述子PLC系统进行数据交互的车间通讯站；与所述子PLC系统、车间通讯站进行数据交互的终端服务器及其集中维护管理平台；其中：所述子PLC系统同车间通讯站、集中维护管理平台形成一个独立的针对PLC的远程集中维护系统。通过统一PLC控制模块，统一软件，统一网络协议的“三统一”要求，可形成具备在线常态化维护、预警诊断、故障诊断及处理的三大模块化功能可以推广使用。

Description

一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统

技术领域

本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统。

背景技术

目前，在水泥生产过程中，常见多种PLC子系统独立存在，作为独立系统，其仅将必须的工艺参数通讯传输到工艺过程控制系统中，PLC子系统作为一个黑盒运行状态未知，且子系统PLC品牌为施耐德、ABB、西门子等多个，通讯方式及协议也不统一，无法实时获知PLC的运行状态。

同时，由于由于扫描周期不同、中断时间不同、子系统特殊模块调用、安全性等原因，无法将子系统PLC完全取消并入整个工厂级的DCS系统中，因此子系统PLC在水泥生产中大量存在，且分散布置在工厂的各个车间，距离较远且内部控制程序也不透明，对于工厂级管理来说，形成了一个个独立的黑盒系统。一旦在生产过程中各子系统PLC突发故障，需自动化维护人员到子系统控制柜旁，使用专用设备、专用调试软件和专用调试电缆去连接读取子系统PLC程序以判断故障原因，给实时解决故障带来困难，也不利于工厂级统一管理。

发明内容

本发明提供一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，将各子系统PLC的设备维护信息连接在一起，可以实时在线的读取各子系统PLC状态，将全厂的设备子系统PLC管理透明化。

日常状态下，本系统根据一定的采样周期，实时收集各子PLC的状态信息，包括但不限于PLC运行时间、PLC内存占比、电池电量、报警代码及信息等，实时评估相关子系统状态，进行数字化常态管理。

根据不同子PLC运行的特点，IO读取类型及读取频率的不同，本系统结合PLC的连续运行时间、内存占比、报警代码形成一套预警办法，在常态化运行过程中，提前就PLC可能出现的故障做出预警。同时，结合无故障运行一段时间的数据累积，本系统也可以自适应调整相应的判断系数。

一旦子系统PLC出现故障，本系统搭建了一套透明的网络结构，可以从顶层监控平台直接进入各个子PLC内部，实时在线的分析子系统问题并远程解决。

通过以上几点，可以解决上述背景技术中提出的子系统PLC常态化运行以及发生故障调试时的问题。

本发明的目的是提供一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，包括：

水泥工厂中分布在不同车间的子PLC系统；

与所述子PLC系统进行数据交互的车间通讯站；

与所述子PLC系统、车间通讯站进行数据交互的终端服务器及其集中维护管理平台；

其中：

所述子PLC系统同车间通讯站采用星型连接，车间通讯站同终端服务器及其集中维护管理平台通过网络交换机、环形光纤网络进行数据交互。

优选地，本系统独立于原PLC工艺和控制参数所在的工艺过程控制系统之外，为单独的PLC远程集中维护管理系统。

优选地，所述子PLC系统的编程软件为西门子SIMATIC TIA Portal V15.1版本。根据对水泥工厂生产用的各子PLC功能进行综合分析调研，此软件可满足上述各PLC子系统的功能需求，并均有实际应用案例。

优选地，所述子系统的PLC包括三种类型PLC控制器，SIMATIC S7-300 DP/PN，SIMATIC S7-1500与SIMATIC S7-1200。根据对水泥工厂生产用的各子PLC功能进行综合分析调研，此三种类型的PLC控制器可满足上述各PLC子系统的功能需求，并均有实际应用案例。

优选地，所有子PLC系统除保持同正常工艺控制系统通讯之外，在本远程维护系统中均单独采用Profinet通讯协议。

优选地，采用以上约定的PLC控制器硬件、软件系统及通讯协议，将所有的子系统PLC组成一个透明的网络架构，从硬件及网络结构上避免了黑盒子系统的产生，因此上次监控平台可以实时访问获取底层黑盒子PLC的状态并透明控制底层PLC程序。

优选地，所述针对PLC的远程集中维护管理系统包括在线常态化维护、预警诊断、故障诊断及处理三大功能模块。

优选地，所述在线常态化维护模块，通过透明的交互网络在线读取各子系统PLC的状态信息，包括PLC运行时间、PLC内存占比、电池电量、报警代码及信息等，将读取的数据进行数据分类，根据不同设备PLC运行的特点，实时评估及记录。

优选地，所述预警诊断模块，根据不同子PLC系统运行的特点，IO读取类型及读取频率的不同，结合PLC的连续运行时间、内存占比、报警代码形成一套预警办法，在常态化运行过程中，提前就PLC可能出现的故障做出预警。同时，结合无故障运行一段时间的数据累积，本系统也可以自适应调整相应的判断系数。以期常态化进行分级别预警、故障分析及记录、维保提醒。

优选地，所述故障诊断及处理模块，由于本系统采用了控制器PLC、PLC软件及通讯协议“三统一”的网络架构，形成了一个全透明的网络，因此当子PLC系统出现故障停机时，本系统可以在中央控制室远程进入各个子PLC的内部运行逻辑中进行故障分析，并结合中控室中工艺控制系统的参数综合判断，进而远程调整程序并解决故障。

优选地，所述可以连接至Internet网络，可以实现远程云诊断和监控功能。

本发明具有的优点和积极效果是：

简单概述为“一独立、三统一、三模块”。即一套独立于工艺控制系统之外的独立专项针对于子系统PLC的远程集中维护管理系统，可以有效避免扫描周期不同，中断时间不同等问题，并很好的解决特殊模块调用，安全性等问题。同时，由于设计了控制器PLC、PLC软件及通讯协议“三统一”的网络架构，形成了一个全透明的网络，避免了黑盒子系统的大量存在。因此可以远程集中的完成在线常态化维护、预警诊断，故障诊断及处理三大功能模块。同时，本发明设计了连接至Internet网络的功能，从而可以实现随时随地的远程云监控，进而长期监控和记录各子系统PLC的自身运行状态信息，以达到降低维护量，提升智能化，保证工业生产的连续稳定运行。

附图说明

图1为本发明优选实施例的原理图。

图2为本发明优选实施例的操作画面。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1和图2所示，本发明的技术方案为：

一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，整体采用工业以太网环网结构；包括：

水泥工厂中不同区域的车间通讯站；例如：石灰石破碎通讯站、原料粉磨通讯站、烧成窑尾通讯站、煤磨通讯站、烧成窑头通讯站、一号水泥磨通讯站和二号水泥磨通讯站；

控制单台或多台工艺执行设备的子PLC系统；子PLC系统包括PLC硬件和其内嵌的功能模块；

与所述子PLC系统进行数据交互的终端服务器；

终端服务器中的集中维护管理平台。

其中：所述子PLC系统、车间通讯站通过网络交换机、光纤网络与终端服务器及其中的集中维护管理平台进行数据交互。

在本优选实施例中，

车间通讯站包括如下七部分：石灰石破碎、原料粉磨、烧成窑尾、煤磨、烧成窑头、一号水泥磨和二号水泥磨；每部分配备有一个现场通讯站，现场通讯站内设置有网络交换机；

子PLC系统包括如下：石灰石破碎通讯站下挂的石灰石长皮带控制柜、石灰石振动筛控制柜、石灰石堆料机控制柜、石灰石取料机控制柜；原料粉磨通讯站下挂的原料磨控制柜、增湿塔喷水控制柜、窑尾收尘器控制柜；烧成窑尾通讯站下挂的窑液压挡轮控制柜、窑大齿圈润滑控制柜、生料库控制柜；煤磨通讯站下挂的煤磨收尘器控制柜、煤磨控制柜；烧成窑头通讯站下挂的窑头收尘器控制柜，辊式破碎机控制柜、冷却机液压控制柜；一号水泥磨通讯站下挂的#1辊压机控制柜、#1水泥磨收尘器控制柜、#1水泥磨减速机润滑控制柜、#1水泥库控制柜、#2水泥库控制柜、#3水泥库控制柜；二号水泥磨通讯站下挂的#2辊压机控制柜、#2水泥磨收尘器控制柜、#2水泥磨减速机润滑控制柜、#4水泥库控制柜、#5水泥库控制柜、#6水泥库控制柜。

所述PLC远程集中维护管理系统包括在线常态化维护模块，即全厂统一管理维护的工厂级子PLC系统的在线状态读取功能。本系统通过读取系统中各子PLC系统的状态信息、具体维保参数等，实时评估及记录。

根据不同类型子系统PLC的状态信息，将其进行数据分类、数据清洗后，在达到不同预定寿命限值的情况下，可实现分级别预警、预先分析及记录、维保提醒等功能。

所述子PLC系统包括述故障诊断及处理模块，即子PLC系统故障时内部运行逻辑及算法的诊断功能。由于本平台采用透明的网络通讯架构，因此在子PLC系统出现故障停机时，可以直接进入子PLC的内部运行逻辑中进行分析，针对水泥工厂常用的子PLC控制系统，本平台集成了对应的分析算法，可实时调用对PLC内部逻辑进行分析，同时结合相应的水泥工艺特点设定不同的故障报警门槛，进而在普通错误代码的基础上更加深入和准确的判断故障位置、故障原因等，同时结合本平台的数据清洗和统计功能，将故障日志同工艺流程和时间节点相互印证，结合故障发生的频率和原因，更加精准的解决子系统运行故障问题。

本优选实施例采用Profinet通讯协议。

本优选实施例基于TIA博图全集成自动化软件。

为了实现高效管控，所有设备PLC控制器要求统一为西门子品牌，编程软件统一规定为西门子SIMATIC TIA Portal V15.1版本。基于设备控制复杂程度不同分为三种类型PLC控制器，SIMATIC S7-300 DP/PN，SIMATIC S7-1500与SIMATIC S7-1200。

本申请利用连接至Internet网络，可实现PLC集中维护管理的远程在线监控与维护工作。

本发明不仅实现了子系统PLC的集中维护管理，也实现了子系统设备、运行逻辑等故障判断、预警、维护管理等多种功能，可以推广使用。

在上述优选实施例的基础上：通讯主子站的交换机型号均为RS20系列，增加石灰石筛分、石灰石堆场等车间通讯站，同相近的车间通讯站连接，将筛分机子系统、堆取料机子系统等接入该PLC远程集中维护管理系统内。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，至少包括：

控制单台或多台执行设备工作状态的子PLC系统；

与所述子PLC系统进行数据交互的车间通讯站；

与所述子PLC系统、车间通讯站进行数据交互的终端服务器及其集中维护管理平台；其中：

所述子PLC系统同车间通讯站采用星型连接，车间通讯站同终端服务器及其集中维护管理平台通过网络交换机、环形光纤网络进行数据交互，形成独立于工艺过程控制系统之外的单独PLC远程集中维护管理系统。

2.根据权利要求1所述的水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，采用Profinet通讯协议。

3.根据权利要求1所述的水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，所述子PLC系统的PLC为西门子，编程软件为西门子SIMATIC TIA Portal V15.1版本。

4.根据权利要求1所述的水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，所述子PLC系统包括三种类型PLC控制器，SIMATIC S7-300 DP/PN，SIMATIC S7-1500与SIMATIC S7-1200。

5.根据权利要求1所述的水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，所述远程集中维护管理系统包括在线常态化维护、预警诊断、故障诊断及处理三大功能模块。

6.根据权利要求1所述的水泥生产中针对PLC的远程集中维护管理系统，其特征在于，所述远程集中维护管理系统连接至Internet网络，实现远程云诊断和监控功能。

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