CN101738974A

CN101738974A - 辅机设备状态监测系统

Info

Publication number: CN101738974A
Application number: CN200910311679A
Authority: CN
Inventors: 唐洪; 王春林; 何军; 杨勇; 彭进; 廖永刚; 黄平
Original assignee: SICHUAN ZHONGDING AUTOMATIC CONTROL CO Ltd
Current assignee: SICHUAN ZHONGDING AUTOMATIC CONTROL CO Ltd
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明公开了一种辅机设备状态监测系统，包括：计算机和两套可编程控制器，两套可编程控制器通过各自的I/O模块与工业现场辅机设备相连接，两套可编程控制器与网络交换机连接，通过网络交换机接入以太网，与接入以太网的计算机和数据服务器连接，本发明的积极效果是：由于利用了两套相同的可编程控制器作为主站、从站的切换，一旦主站出现控制或通讯故障，从站自动切换为主站，并实现数据互传与同步的功能。当原来的从站切换为主站后，计算机亦自动无缝接驳到新的主站，并立即实现数据同步，用户不会感知到切换与同步的变化，达到真正意义上的冗余功能。

Description

辅机设备状态监测系统

技术领域

本发明涉及一种测控系统，尤其是涉及一种工业现场辅机设备状态监测系统。

背景技术

工业控制领域的主设备一般价格昂贵，主设备出现故障或事故后，会给企业造成重大的经济损失，而对设备的检修维护费用高，劳动强度大，因此企业很关心主设备的健康状况，目前也有较多的状态监测系统应用于主设备。

为了保证工业现场主、辅设备的安全稳定运行，减少对辅机设备的计划性检修次数，提高辅机设备的可利用率，辅机设备的运行状况应当引起企业的高度重视。企业急需提高辅机设备的运行安全性和使用寿命，同时有效避免因辅机设备的故障而引起主设备停止运行，或因排水系统故障停运而发生水淹厂房等事故。随着网络通讯技术、计算机技术和自动化技术的发展，在一些工业控制领域已经开始应用该等先进技术，并且取得了很好的效果。但截至目前，在工业现场辅机设备的状态监测中，仍然采用传统的人工值守方法，由人工对工业现场的各种辅机设备的运行状态进行监测、记录各种数据，并由人工进行故障诊断、设备检修、管理和维护等，既耗费人工、增加劳动力成本，而且监测结果的准确性、可靠性和实时性也较差，很难保证工业现场设备运行的可靠性及设备维护的有效针对性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种辅机设备状态监测系统，能对工业现场辅机设备的运行状态及健康状况进行实时、准确地监测，并为后续故障分析提供强有力的数据支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种辅机设备状态监测系统，包括：计算机和两套可编程控制器，两套可编程控制器通过各自的I/O模块与工业现场辅机设备相连接，两套可编程控制器与网络交换机连接，通过网络交换机接入以太网，与接入以太网的计算机和数据服务器连接；所述可编程控制器包括中央处理器，所述中央处理器分别与存储器、电源模块、输入接口、输出接口、外部设备接口和扩展接口连接，所述存储器和外部设备编程器连接，所述电源模块分别和中央处理器、输入接口和输出接口连接。

所述两套可编程控制器可通过主备切换装置与网络交换机连接。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：由于利用了两套相同的可编程控制器作为主站、从站的切换，一旦主站出现控制或通讯故障，从站自动切换为主站，并实现数据互传与同步的功能。当原来的从站切换为主站后，计算机亦自动无缝接驳到新的主站，并立即实现数据同步，用户不会感知到切换与同步的变化，达到真正意义上的冗余功能。

在现场可以通过手动或自动进行主备切换，由于对主站和从站采用了星形供电模式，两套可编程控制器独立供电，因此对从站的可编程控制器进行故障处理及维护过程中，不会影响到主站正常运行。

由于采用以太网通讯，主控级与辅机设备的现地控制系统之间分层布置，网络结构采用总线或环形，能满足工业现场辅机设备的现地控制系统对实时数据的采集，且当各系统之间在数据交换时能避免网络阻塞而造成数据丢失和影响控制命令执行的实时性等方面的要求。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明。

图1是本发明实施例一的系统结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一：如图1所示，一种辅机设备状态监测系统，包括：计算机1、数据服务器2、以太网3、网络交换机4、主备切换装置6、第一可编程控制器10和第二可编程控制器20，第一可编程控制器10和第二可编程控制器20均与主备切换装置6连接，主备切换装置6通过网络交换机4接入以太网3，与接入以太网3的计算机1和数据服务器2连接，第一可编程控制器10和第二可编程控制器20均与工业现场辅机设备5相连接。

由于主备切换装置6带有多路串口和以太网口，分别与带串口和以太网口的两套可编程控制器连接，主备切换装置6的以太网口通过网络交换机实现与计算机及数据服务器的连接；因此计算机能方便地获取两套可编程控制器涉及主备切换的运行参数、系统参数，并进行判断，实现两套可编程控制器主备切换的功能。

第一可编程控制器10包括第一中央处理器(CPU)11、第一存储器12、第一电源模块13、第一输入接口14、第一输出接口15、第一外部设备接口16、第一扩展接口17和第一外部设备编程器18；第一中央处理器11分别与第一存储器12、第一电源模块13、第一输入接口14、第一输出接口15、第一外部设备接口16和第一扩展接口17连接，第一外部设备编程器18和第一存储器12连接，第一电源模块13分别和第一中央处理器11、第一输入接口14和第一输出接口15连接。

第一中央处理器11为第一可编程控制器10的核心部分，主要完成从第一存储器12中读取指令，执行指令，顺序取指令，处理中断；

第一电源模块13为第一可编程控制器内部电路提供能源；

第一存储器12分为ROM和RAM，用于存储系统程序、用户程序和各种数据；

第一输入接口14，包括：开关量输入接口，用于将工业现场现地辅机设备的状态变化量转换成可编程控制器可以接收的输入信息；模拟量输入接口，用于把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合可编程控制器内部处理的由若干位二进制数字表示的信号；

第一输出接口15包括：开关量输出接口，用于把可编程控制器内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号；模拟量输出接口，用于将可编程控制器运算处理后的数字量信号转换为模拟量输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求；

第一可编程控制器10还带有通讯接口，主要实现与现场总线或以太网络进行连接，与计算机1进行数据交换，接受用户指令等。

第二可编程控制器20的结构和功能与第一可编程控制器10的完全相同，包括第二中央处理器21、第二存储器22、第二电源模块23、第二输入接口24、第二输出接口25、第二外部设备接口26、第二扩展接口27和第二外部设备编程器28。

本系统的工作原理是：来至于工业现场的辅机设备的状态数据送入作为主站的那套可编程控制器中，在两套可编程控制器中均编写有运行逻辑、控制命令、运行参数统计及处理程序等；主站收集和整理辅机设备的运行、检修参数，如运行时间、运行次数、停机时间、参数设置、电机工作电流、温度等，由于辅机是为主机系统服务的，所以主站亦同时采集主机相关参数，为分析辅机设备的状态提供充分的依据；作为主站的可编程控制器将采集到的所有数据通过以太网传输给数据服务器进行存贮或直接传输给计算机进行分析处理。当主站出现控制或通讯故障，通过主备切换装置6，自动将从站切换为主站，同时，在计算机3的系统中有具备主备切换功能的软件，通过该软件计算机可以获取现地控制器上送主、备切换的标志位，自动无缝接驳到新的主站，立即实现与原来的主站数据互传与同步的功能。

通过软件系统，计算机可以实现以下功能：

1)集中管理各辅机控制单元的运行参数、定值设置、梯度限制值修改等，同时对辅机设备的动作次数、运行时间等值进行统计、分析处理；

2)在计算机中设置有工业现场辅机设备监控范围内完整的数据库，并对主站上传的实时数据进行分类存储，形成历史数据库，系统再对数据进行加工处理，完成对生产过程的实时监测，优化运行模式，建立全厂设备信息的共享数据平台；

3)实现全方位的故障报警处理及报警记录存储，不仅针对某台辅机设备的故障、而且可以针对几个相关设备进行综合报警，用户对报警进行确认及列表打印，还可实现辅机设备的事故及故障预警；

4)计算机还可对事故和故障信息进行分类和过滤，根据事故的紧急性和重要程度进行相关的处理和排除，把一些无关重要的信息屏蔽掉，对剩下的信息进行综合分析；根据预先存储的操作规程、事故处理规程、过去处理事故的经验和实例以及一些准则，自动寻找最佳的处理对策，自动处理事故和故障，达到最佳的效果；

5)计算机可对各个辅机控制单元的每一个受控设备的工况进行比较分析，如：对某台水泵每次运行时间、每次启停的间隔时间、某段时间内的动作次数、电机电流、电机温度等参数值进行记录，当出现频率启停、温度升高等非正常工况时，根据参照值预见性找出问题的原因，为判断水泵及电机的工作状况提供依据；

6)对各个辅机控制单元的历史工作状况进行记录和评估，并通过用户界面生成监测量的趋势曲线及相关数据趋势分析；

7)对各个辅机控制单元的各种正常和不正常的状态进行相关性分析，从获取的数据中提取能为用户提供对设备运行状况的参考数据，对所提取的数据进行分析，制作成棒图、饼图、曲线分析图等；

8)实现灵活的查询功能，可按设备、工况、时间等关键字查询和组合查询；

9)结合设备运行规程在对设备点检等工作中，系统可按用户要求触发报表记录，可实现报表数据转存与打印；

10)统计设备的运行时间、运行次数、故障次数、维护次数等，为用户提供设备检修与维护的策略与间隔时间；

11)系统具备对外通信接口，方便数据共享及数据传输，通过远程实现对各辅机控制单元可编程控制器的程序修改和保存，通讯协议采用TCP/IP；

12)系统对辅助控制系统的电机等运行设备的运行时间、运行次数进行统计，当运行次数或时间达到用户设定值，系统自动提示用户对该设备进行定期的维护和检修工作；

13)实现事故追忆功能，采集与设备运行相关的模拟量实时值，采样周期可调，模拟量有突变与缓变情况，当突变时与之相关的状态量有化变化，可进行相关的分析判断，找出问题原因，为用户提供检修、维护的一个指南；

14)系统用户界面可采用棒图、饼图、曲线、报表等多种手段，直观友好地为用户提供分析与查询的功能，系统基于浏览器模式界面，在各终端电脑的IE地址栏输入辅机设备状态监测及分析系统服务器的IP地址，可在远程或局域网任何终端进行数据监视与查看。

实施例二：与实施例一的区别是系统中没有作为硬件之一的主备切换装置6，第一可编程控制器和第二可编程控制器与网络交换机连接，通过网络交换机接入以太网，与计算机和数据服务器连接。两套可编程控制器的主备切换在两套可编程控制器中通过逻辑程序实现。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种辅机设备状态监测系统，其特征在于：包括：计算机和两套可编程控制器，两套可编程控制器通过各自的I/O模块与工业现场辅机设备相连接，两套可编程控制器与网络交换机连接，通过网络交换机接入以太网，与接入以太网的计算机和数据服务器连接；所述可编程控制器包括中央处理器，所述中央处理器分别与存储器、电源模块、输入接口、输出接口、外部设备接口和扩展接口连接，所述存储器和外部设备编程器连接，所述电源模块分别和中央处理器、输入接口和输出接口连接。

2.根据权利要求1所述的辅机设备状态监测系统，其特征在于：包括：所述两套可编程控制器通过主备切换装置与网络交换机连接。