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基于互联网+的设备运行自动化探索

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成果主要完成人

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项目概况

中国航发动力所能源动力保障中心作为中国航发动力所科研试验的能源供给保障部门,拥有大小设备950套,其中大中型空气压缩机40台、50000KVA变压器5台,以及油泵、水泵等近百套。现有员工144人,运行人员和维修人员比例为1:3,其中50周岁以上55人,占总职工人数38.2%。2020-2025年将迎来退休高峰,5年内退休42人。从各岗位年龄结构上看,运行人员平均年龄比维修人员高。由于历史原因和实际任务要求需要,目前水泵站和电站实行的4班倒工作制。其中水源地泵站需要运行人员8人,二次泵站需要运行人员8人,三处电站(开闭所)共需要运行人员36人,共计需要运行人员52人。电站、水泵站运行人员近五年将退休人数26人,占该岗位总人数的50%。这将给设备运行方面造成很大的人员缺口。

为解决运行人员缺编、年龄结构老化问题,我们提出运行模式自动化改革设想,具体方案如下:将水源地泵站更改为无人值守站点,将控制和监控集中到相距3km的二次泵站;将现有其中一个电站(355开闭所)改为无人值守站点,将控制和监控集中到所区保卫监控室,同时利用移动互联网和云平台,将实施监控数据传输至电站工作人员的移动设备上,通过移动设备实现设备的在线监护和远程操作。改造完成后仅在白班安排2名工作人员到现场即可对主站和分变电站的设备进行巡视。

水源地泵站采用西门子S7-300系列PLC控制。PLC控制主接触器和软启动器的启停,采集电源柜电压信号、电机电流信号、管路压力信号、接触器状态信号、软启动器故障信号。巨控GRM530模块与PLC通讯,并通过移动互联网将上传、接收云端数据。

先用PLC搭建传统控制系统后,通过GRM530与PLC连接。在GRM模块的卡槽插入中国移动或者中国联通的SIM 卡,并安装好GPRS天线,信号稳定后GRM模块就处于在线状态。

在GrmDev组态开发软件(如图6)上配置模块的变量、云端通讯的地址、历史纪录的保存。配置好GRM530模块以后,可以通过互联网远程更新配置和PLC内的程序。

云端服务器可以选择自己搭建也可以使用商用云服务器,水源地泵站改造采用的是阿里云服务。使用阿里云服务的优点在于成本低、可靠性高、免维护。

在搭建好云端服务以后,先查看一下GRM530模块上传的原始数据是否正确。可以通过云端服务器,以web访问方式直接访问模块内的数据,这种方式可以用来分析HMI程序内的错误,校准应用程式。

使用GrmWebGuidev开发图形界面(图10),在这一部分可以实现监控和云端的自动控制。为了防止二次泵站的水位过高,通过液位计读取的数据设置液位上下限值,用于控制水泵的自动启停。

基于水源地泵站的改造方案和实施效果,对355开闭所进行无人监控改造,方案主要依赖PLC自动监控、手机短信报警、手机电话报警。

基于互联网+的设备运行自动化系统脱离了传输光纤的限制可以将多地、分散的控制系统组成一个可以联动的网络,而且只要有互联网的地方就可以实现监视和操控,方便主管工程师和主管领导在下班以后远程排故。把数据处理服务器架设在云端可靠性、维护性非常好,而且现场只需要一台能够访问互联网的PC机或者平板电脑、智能网络投影机、智能电视都可以实现监视和控制。

通过对设备运行信息化改造后,使用了新的运行系统以后,将水源地泵站和355开闭所的运行与相近站点的运行相结合,将原来工作模式下的16名工作人员,减少至仅需4名工作人员。按照目前动力所工人的人均人力成本10万元算,每年能为节约人力成本120万元。运行成本大幅缩减的同时也减小了人员退休对设备运行人力资源不足造成的影响。