摘 ?要：本文主要介紹一種備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)，基于西門子PLC及WINCC技術(shù)實(shí)現(xiàn)備用設(shè)備保障能力監(jiān)控，并且分析了備用設(shè)備保障能力系統(tǒng)在現(xiàn)場生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：備用設(shè)備;監(jiān)控系統(tǒng);現(xiàn)場應(yīng)用

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)效率的不斷提升，為了防止因生產(chǎn)設(shè)備故障導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，產(chǎn)生不必要的損失，企業(yè)引入了備用設(shè)備。備用設(shè)備是指在配置上兩套或兩套以上功能相同或相近的設(shè)備，當(dāng)在線運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)異常或故障時(shí)能夠手動(dòng)或自動(dòng)投入運(yùn)行。備用設(shè)備與運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備是相對而言的，例如兩臺設(shè)備開一備一，開著的設(shè)備為運(yùn)行設(shè)備，停著的設(shè)備為備用設(shè)備。

在煉鋼生產(chǎn)過程中，備用設(shè)備主要集中在液壓泵站、供水泵站等生產(chǎn)系統(tǒng)中。當(dāng)這些生產(chǎn)系統(tǒng)中的在用設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，備用設(shè)備要求能夠立即投入生產(chǎn)，確保生產(chǎn)繼續(xù)運(yùn)行，諸如液壓管路壓力和供水管路壓力等生產(chǎn)參數(shù)滿足工藝要求。因此，提高備用設(shè)備保障能力顯得尤為重要。

1備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)的組成

本備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)包括主控制器，以及與主控制器連接的使用策略設(shè)定單元、輪換指令單元、備用狀態(tài)采集單元、備用設(shè)備倒換控制單元、倒換任務(wù)提示單元、信息記錄單元和故障報(bào)警判斷單元。實(shí)現(xiàn)方法是制定了優(yōu)良備用和輪換對等兩種備用設(shè)備使用策略。根據(jù)操作工選定的使用策略，執(zhí)行程序中觸發(fā)條件和觸發(fā)變量，在監(jiān)控畫面上顯示備用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警監(jiān)控信息，提示生產(chǎn)人員進(jìn)行備用設(shè)備的倒換和備用設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)試驗(yàn)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2備用設(shè)備保障能力的監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

唐鋼不銹鋼公司煉鋼區(qū)域廣泛使用西門子PLC。為了系統(tǒng)整合方便，開發(fā)了以西門子PLC為程序邏輯判斷和WINCC為畫面顯示狀態(tài)的備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)。其監(jiān)控畫面如圖2所示。

程序中，備用狀態(tài)采集單元實(shí)時(shí)采集備用設(shè)備A、備用設(shè)備B、備用設(shè)備C的狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合使用策略設(shè)定單元設(shè)定的備用使用策略、輪換指令單元設(shè)定的備用設(shè)備操作要求（輪換方式），發(fā)送給主控制器。主控制器根據(jù)上述數(shù)據(jù)，輸出控制指令給備用設(shè)備倒換控制單元，相應(yīng)備用設(shè)備的控制單元接收控制指令進(jìn)入工作或停止等倒換狀態(tài)。同時(shí)，主控制器控制倒換任務(wù)提示單元在WINCC上顯示倒換任務(wù)，信息記錄單元和故障報(bào)警判斷單元分別進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，提示操作工進(jìn)行備用設(shè)備的倒換和備用設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)試驗(yàn)，并在WINCC畫面上顯示備用設(shè)備A、備用設(shè)備B、備用設(shè)備C運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警監(jiān)控信息，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備周期倒用提示、一鍵設(shè)備倒用和故障報(bào)警顯示。

備用設(shè)備監(jiān)控信息可以通過生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其他生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，供生產(chǎn)調(diào)度人員實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)傳遞。

3備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)的備用設(shè)備使用策略

操作工可以按照現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)選擇備用使用策略，分為優(yōu)良備用模式和輪換對等模式。對應(yīng)開一備一設(shè)備、開一備二設(shè)備、開二備一設(shè)備、開二備二設(shè)備、開三備一設(shè)備等備用設(shè)備狀態(tài)。

在優(yōu)良備用模式下使用策略具體為：

（1）開一備一設(shè)備正常狀態(tài)：以運(yùn)行時(shí)間最短的一臺作為優(yōu)良設(shè)備，另一臺長期使用，15天為一個(gè)周期;運(yùn)行15天后，優(yōu)良設(shè)備啟動(dòng)，運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙倒用長期使用設(shè)備，如此循環(huán)使用;

（2）開一備二設(shè)備正常狀態(tài)：以運(yùn)行時(shí)間短的兩臺作為優(yōu)良設(shè)備，另一臺長期使用，15天為一個(gè)周期;運(yùn)行15天后，其中一臺優(yōu)良設(shè)備啟動(dòng)，運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙倒用為長期使用設(shè)備;運(yùn)行15天后，另一臺優(yōu)良設(shè)備啟動(dòng)，運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙再次倒用為長期使用設(shè)備，如此循環(huán)使用;

（3）開二備一設(shè)備正常狀態(tài)：以運(yùn)行時(shí)間最短的1臺作為優(yōu)良設(shè)備，另兩臺長期使用，15天為一個(gè)周期;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)優(yōu)良設(shè)備，關(guān)閉其中一臺長期運(yùn)行設(shè)備，優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙倒用為長期使用設(shè)備;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)優(yōu)良設(shè)備，關(guān)閉另一臺長期運(yùn)行設(shè)備，優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙再次倒用為長期使用設(shè)備，如此循環(huán)使用;

（4）開二備二設(shè)備正常狀態(tài)：以運(yùn)行時(shí)間短的2臺作為優(yōu)良設(shè)備，另兩臺長期使用，15天為一個(gè)周期;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)1臺優(yōu)良設(shè)備，關(guān)閉其中一臺長期運(yùn)行設(shè)備，優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙倒用為長期使用設(shè)備;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第2臺優(yōu)良設(shè)備，關(guān)閉第2臺長期運(yùn)行設(shè)備，第2臺優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，利用生產(chǎn)間隙再次倒用為長期使用設(shè)備，如此循環(huán)使用;

開三備一設(shè)備正常狀態(tài)：以運(yùn)行時(shí)間最短的1臺作為優(yōu)良設(shè)備，另三臺長期使用，15天為一個(gè)周期;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)優(yōu)良設(shè)備，關(guān)閉第1臺運(yùn)行設(shè)備;優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，啟動(dòng)第1臺設(shè)備，關(guān)閉優(yōu)良設(shè)備;運(yùn)行15天后，關(guān)閉第2臺設(shè)備，啟動(dòng)優(yōu)良設(shè)備;優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，啟動(dòng)第2臺設(shè)備，關(guān)閉優(yōu)良設(shè)備;運(yùn)行15天后，關(guān)閉第3臺設(shè)備，啟動(dòng)優(yōu)良設(shè)備;優(yōu)良設(shè)備運(yùn)行≥8小時(shí)，啟動(dòng)第3臺設(shè)備，關(guān)閉優(yōu)良設(shè)備;設(shè)備倒用操作利用生產(chǎn)間隙執(zhí)行，如此循環(huán)使用。

在輪換對等模式下使用策略具體為：

（1）開一備一設(shè)備正常狀態(tài)：一臺設(shè)備15天為一個(gè)運(yùn)行周期;然后利用生產(chǎn)間隙倒泵，第2臺設(shè)備運(yùn)行15天后，利用生產(chǎn)間隙再次倒用，如此循環(huán)使用;

（2）開一備二設(shè)備正常狀態(tài)：一臺設(shè)備15天為一個(gè)運(yùn)行周期，然后第二臺設(shè)備啟動(dòng)，關(guān)閉第1臺設(shè);第二臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第三臺設(shè)備，關(guān)閉第2臺設(shè)備;每次均利用生產(chǎn)間隙倒用設(shè)備，如此循環(huán)使用;

（3）開二備一設(shè)備正常狀態(tài)：兩臺設(shè)備15天為一個(gè)運(yùn)行周期;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第3臺設(shè)備，關(guān)閉第一臺運(yùn)行設(shè)備，第3臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第1臺設(shè)備，關(guān)閉第2臺設(shè)備;第1臺運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第2臺設(shè)備，關(guān)閉第3臺設(shè)備，如此循環(huán)使用;

（4）開二備二設(shè)備正常狀態(tài)：?15天為一個(gè)周期;第1臺、第2臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第3設(shè)備，關(guān)閉第1臺運(yùn)行設(shè)備;第3臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第4臺設(shè)備;關(guān)閉第2臺運(yùn)行設(shè)備;第4臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第1臺設(shè)備，關(guān)閉第3臺長期運(yùn)行設(shè)備;第1臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第2臺設(shè)備，關(guān)閉第3臺設(shè)備;設(shè)備倒用利用生產(chǎn)間隙進(jìn)行，如此循環(huán)使用;

（5）開三備一設(shè)備正常狀態(tài)：15天為一個(gè)周期;第1、2、3臺設(shè)備運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第4臺設(shè)備，關(guān)閉第1臺運(yùn)行設(shè)備;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第1臺設(shè)備，關(guān)閉第2臺設(shè)備;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第2臺設(shè)備，關(guān)閉第3臺運(yùn)行設(shè)備;運(yùn)行15天后，啟動(dòng)第3臺設(shè)備，關(guān)閉第4臺運(yùn)行設(shè)備，設(shè)備倒用操作利用生產(chǎn)間隙執(zhí)行，如此循環(huán)使用。

優(yōu)良備用模式：操作工設(shè)備倒用操作較為頻繁，一定程度上增加了操作工工作量。但這種運(yùn)行模式能夠保證備用設(shè)備始終處于最優(yōu)狀態(tài)，當(dāng)在線運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，能立即投入運(yùn)行，且較長時(shí)間內(nèi)有效，為設(shè)備維護(hù)提供時(shí)間。適用于現(xiàn)場備件不是很充足或者備件到位不很及時(shí)的生產(chǎn)現(xiàn)場，節(jié)約資金占用。

輪換對等模式：此模式下，當(dāng)一臺運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，其它設(shè)備隨時(shí)可能發(fā)生故障，適用于現(xiàn)場備件充足，發(fā)生異常隨時(shí)可以更換，雖然在資金占用較多，但各臺設(shè)備狀態(tài)基本相同，便于周期管理。

4備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)場的應(yīng)用

唐鋼不銹鋼公司煉鋼區(qū)域共有備用設(shè)備共11套。主要分為3類：

（1）液壓站：有開一備一設(shè)備（如連鑄振動(dòng)液壓站），開二備一設(shè)備（如轉(zhuǎn)爐滑板液壓站），開三備一設(shè)備（如連鑄主液壓站），開一備二設(shè)備（如連鑄振動(dòng)液壓站），開二備二設(shè)備（如精煉液壓站）;

（2）潤滑站：一般為開一備一設(shè)備;

（3）水系統(tǒng)：一般為開一備一設(shè)備;

設(shè)備倒用主要由操作工完成，一級系統(tǒng)沒有時(shí)間記錄，主要依靠職工自覺倒用并記錄，存在不確定性，管理水平不高，智能化程度低，不符合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求。

備用設(shè)備保障能力監(jiān)控系統(tǒng)有效地解決了備用設(shè)備管理存在的操作工忘記設(shè)備倒換的問題，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控備用設(shè)備狀態(tài)，提高了備用設(shè)備的保障能力，而且智能化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他生產(chǎn)信息系統(tǒng)整合，有利于生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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收稿日期：2019-06-26

作者簡介：劉曉進(jìn)（1982—），男，河北唐山人，本科，工程師，研究方向：自動(dòng)化設(shè)備在冶金行業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。