摘 要：為保障煙機(jī)的安全可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)科學(xué)維護(hù)，研究了基于組態(tài)王的大型煙機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。闡述了該系統(tǒng)的組成、監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能，基于組態(tài)王開發(fā)的人機(jī)接口可視化界面等。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)采樣參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)曲線顯示、超限報(bào)警、報(bào)表查詢、歷史曲線顯示、時(shí)頻域分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等功能。基于組態(tài)王設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有界面友好、易于操作、運(yùn)行可靠、便于升級(jí)等特點(diǎn)，組態(tài)化設(shè)計(jì)為監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的研發(fā)提供了一種新方法。 關(guān)鍵詞：大型煙機(jī);組態(tài)王;監(jiān)測(cè);診斷 Abstract: The monitoring and diagnosis system of large stack gas Turbine based on Kingview is studied to ensure the safety and reliability of the equipment running and achieve scientific maintenance. The system structure and the function achieved by the monitoring and diagnosis system and human-machine interface （HMI） are described. The system can achieve sampling parameters setting, real time monitoring, real time curves showing, over-limit alarming, report query, history curves showing, time-frequency field diagnosis, trend predicting etc. The system designed based on Kingview possesses friendly interface, operation easily, running reliably and updating conveniently. Configuration design provides a new way for the research on the monitoring and diagnosis system. Key words: large stack gas turbine Kingview monitoring diagnosis 1.引言 　　大型煙機(jī)機(jī)組是以石油催化裂化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高壓廢煙氣為介質(zhì)，膨脹輸出軸功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，且具有顯著的節(jié)能和環(huán)保效益的大型機(jī)組，是關(guān)鍵性設(shè)備，保證機(jī)組的安全運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)科學(xué)維護(hù)具有很大的經(jīng)濟(jì)效益 。 　　亞控公司的組態(tài)王軟件，是運(yùn)行于Microsoft Windows 98/2000/NT/XP中文平臺(tái)的中文界面的人機(jī)界面軟件，采用了多線程、COM+組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)、軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。具有優(yōu)秀的性能、純中文界面、編程風(fēng)格簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性能好，且與其他應(yīng)用程序交換方便，易調(diào)試，支持?jǐn)?shù)百種國內(nèi)流行的設(shè)備等特點(diǎn)。 　　本文以燕山石化的大型煙機(jī)機(jī)組為對(duì)象進(jìn)行了基于組態(tài)王軟件的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)研究。 2.煙機(jī)發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu) 　　煙機(jī)機(jī)組主要由煙氣輪機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)等組成，煙氣輪機(jī)為 　　YLTV18000GA、減速器PHILADELPHIA、氣輪發(fā)電機(jī)為上海電機(jī)廠QF-20-2、無刷勵(lì)磁機(jī)為上海電機(jī)廠ZLWS6-450＊180，結(jié)構(gòu)如圖1所示。 [align=center] 圖1煙機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)[/align] 　　其中煙氣輪機(jī)的入口出口溫度、冷卻水壓力、煙氣入口出口壓力、煙氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的振動(dòng)、聯(lián)接軸的溫度及軸向位移都是表征機(jī)組正常運(yùn)行與否的重要參數(shù)，為了能夠掌握機(jī)組的運(yùn)行狀況，特別是機(jī)組的振動(dòng)和軸位移狀況，機(jī)組上安裝了振動(dòng)和位移傳感器（主要是非接觸式的電渦流傳感器）等，來監(jiān)測(cè)參數(shù)變化為監(jiān)測(cè)診斷提供數(shù)據(jù)。 3.監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　煙機(jī)工況監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)是一門綜合性和應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)，包括了信號(hào)檢測(cè)、特征提取和故障診斷決策三個(gè)部分 。組態(tài)王軟件在工控領(lǐng)域的成功應(yīng)用為軟件開發(fā)提供了很好的思路，用這種“柔性化”方法開發(fā)的工控軟件具有很好的開發(fā)效率，并且能很好的適應(yīng)外部需求變化。 　　基于組態(tài)王的煙機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能應(yīng)包括：（1）監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集功能。通過高性能、高速I/O驅(qū)動(dòng)程序直接與外設(shè)進(jìn)行通訊，達(dá)到數(shù)據(jù)采集目的;一旦采集到數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和加工，通過動(dòng)畫和數(shù)據(jù)報(bào)表等方式，達(dá)到監(jiān)控目的;（2）人機(jī)界面操作環(huán)境。在開發(fā)系統(tǒng)中采用可視化風(fēng)格界面，并利用強(qiáng)大的數(shù)字、文本、圖像處理，為操作人員提供最完善的人機(jī)界面;在運(yùn)行系統(tǒng)中，提供給操作人員友好直觀的操作界面來改變?cè)O(shè)定值和其他關(guān)鍵值的功能，并與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示圖形相結(jié)合;具有多種直觀的離散值報(bào)警和模擬值報(bào)警，并能以多種途徑將得到的報(bào)警通知操作人員;（3）分析診斷功能。這是監(jiān)測(cè)診斷分析組態(tài)軟件的特點(diǎn)之一;（4）報(bào)表功能。系統(tǒng)以用戶指定的速率采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，用戶在任何時(shí)候都能從數(shù)據(jù)文件中檢查數(shù)據(jù)、創(chuàng)建歷史數(shù)據(jù)的顯示。 　　圖2給出了監(jiān)測(cè)診斷分析系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。 [align=center] 圖2 監(jiān)測(cè)診斷分析系統(tǒng)整體結(jié)[/align] 　　針對(duì)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，在組態(tài)王中新建工程“基于組態(tài)的煙機(jī)研究”，在工程瀏覽器中建立三個(gè)畫面main test、 monitoring test和diagnosis test，定義外部設(shè)備和重要參數(shù)變量，完成數(shù)據(jù)庫構(gòu)造等。切換到“開發(fā)系統(tǒng)”借助于組態(tài)王的工具和編輯功能進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，在“運(yùn)行系統(tǒng)”驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 。 　　3.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　基于組態(tài)王的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖3，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析顯示功能。用戶可以進(jìn)行采樣參數(shù)如監(jiān)視機(jī)組的采樣長(zhǎng)度、采樣通道、數(shù)據(jù)保存的時(shí)間間隔、組數(shù)等設(shè)置;系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，包括煙氣輪機(jī)的入口出口溫度、冷卻水壓力、煙氣入口出口壓力、煙氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的振動(dòng)、聯(lián)接軸的溫度及軸向位移等;用戶在界面上可以通過發(fā)電機(jī)的振動(dòng)、聯(lián)接軸的軸向位移等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪制的波形圖，直觀觀察機(jī)組重要數(shù)據(jù)的變化。 [align=center] 圖3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面[/align] 　　采集、分析顯示是通過調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序完成對(duì)硬件的操作，數(shù)據(jù)采集并不直接與硬件打交道，而是通過驅(qū)動(dòng)程序來控制硬件，完成硬件的初始化、數(shù)據(jù)采集和發(fā)送等與硬件控制有關(guān)的任務(wù)。組態(tài)王提供了封裝好的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模塊負(fù)責(zé)處理與硬件通訊和控制過程，為用戶提供簡(jiǎn)單接口，用戶通過接口就可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。當(dāng)監(jiān)測(cè)要求改變需要更換新的儀器硬件時(shí)，只需更改相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序，那么新儀器就能在原來系統(tǒng)中正常運(yùn)行。 　　大量的機(jī)組起停數(shù)據(jù)，日常數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等，保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)凝聚了數(shù)據(jù)處理最為精華的思想 , 是管理信息的先進(jìn)工具，是數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理的中心。組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫分為兩種：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集的得到數(shù)據(jù)將存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可以通過DDE供其他外部程序調(diào)用。 　　3.2診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　診斷系統(tǒng)建立在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)根據(jù)用戶的選擇從歷史數(shù)據(jù)庫（存放報(bào)警、短期、中期和長(zhǎng)期數(shù)據(jù)庫形成設(shè)備運(yùn)行歷史檔案，供用戶對(duì)其調(diào)用，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視）調(diào)出。基于組態(tài)王設(shè)計(jì)的診斷系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖4，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警、報(bào)表、歷史曲線、診斷分析等功能。報(bào)警窗口記錄了重要參數(shù)的報(bào)警狀況和重要事件的發(fā)生情況等，可以使用戶了解設(shè)備運(yùn)行狀況;用戶可以在報(bào)表查詢面板上選擇所要查詢的報(bào)表，方便用戶查詢數(shù)據(jù)信息;在歷史曲線中可以查看多個(gè)變量的變化情況，可以動(dòng)態(tài)增加和刪除曲線，曲線變量顯示列表給出了參數(shù)變量的統(tǒng)計(jì)信息等描述，還可以進(jìn)行曲線的動(dòng)態(tài)比較和曲線打印等。 　　為了提高設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率, 系統(tǒng)提供了預(yù)處理模塊、時(shí)域分析模塊、頻域分析模塊和小波分析等分析模塊，通過點(diǎn)擊就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。為了更進(jìn)一步了解設(shè)備運(yùn)行的發(fā)展?fàn)顩r,系統(tǒng)提供了趨勢(shì)預(yù)測(cè)模塊, 從而使故障診斷系統(tǒng)具有更大的柔性。 [align=center] 圖4診斷系統(tǒng)界面[/align] 　　診斷系統(tǒng)中完成不同功能的程序代碼被封裝成函數(shù)形式，在組態(tài)王中通過編寫簡(jiǎn)單的“膠水代碼” ，將這些代碼按照診斷系統(tǒng)要求封裝成模塊，完成診斷分析功能開發(fā)。診斷功能采用可擴(kuò)展的接口方式，用戶可以隨意擴(kuò)充模塊功能，便于升級(jí)。 　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)是既相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系，這種獨(dú)立性使得各個(gè)部分可以被重復(fù)使用，提高了可復(fù)用性，還使得可以對(duì)某一部分進(jìn)行單獨(dú)的升級(jí)，卻不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。 4.結(jié)論 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：采用組態(tài)化軟件組態(tài)王對(duì)大型煙機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)進(jìn)行了研究，能很好的實(shí)現(xiàn)大型煙機(jī)的監(jiān)測(cè)和診斷分析要求，大幅提高了系統(tǒng)的研發(fā)效率，可隨意擴(kuò)充監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)功能，升級(jí)方便�；诮M態(tài)王設(shè)計(jì)的大型煙機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，界面友好、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障先兆，為生產(chǎn)和維修提供了決策依據(jù)，是保證煙機(jī)機(jī)組可靠運(yùn)行，防止惡性事故發(fā)生的有效手段，基于組態(tài)王的組態(tài)化設(shè)計(jì)為監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的研發(fā)提供了一種新的發(fā)展方向。 參考文獻(xiàn) 　　1 陳進(jìn),機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷,上海,上海交通大學(xué)出版社,1999 　　2 盧文祥 杜潤生,機(jī)械工程測(cè)試·信息·信號(hào)分析,武漢,華中科技大學(xué)出版社（第二版）,1999 　　3 亞控公司組態(tài)王操作指南、入門手冊(cè) 　　4 龔運(yùn)新,工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)用技術(shù),北京,清華大學(xué)出版社,2005 　　5 徐小力 宋寶華 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