探究智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺的設(shè)計
點擊次數(shù):2009 發(fā)布時間:2021-01-06 11:47:54
摘要筆者介紹了智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺的設(shè)計。此平臺實現(xiàn)了對智能渦街流量計設(shè)備的遠程監(jiān)控、遠程工藝管理、遠程維護以及遠程報警管理。
前言
隨著社會的高速發(fā)展,傳統(tǒng)制造業(yè)隨著智能制造不斷地升級換代,工業(yè)窯爐設(shè)備自動化程度得到了飛速提高。在大大減輕了人力的同時,控制系統(tǒng)復(fù)雜程度及設(shè)備本身安全性能化設(shè)計也越來越高。如何提升設(shè)備利用率、加強設(shè)備維護維修時效性、簡化人工損耗越來越受到各個生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和重視。設(shè)備的遠程運行狀態(tài)監(jiān)控、遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設(shè)備的重要組成部分。
1 需求
工業(yè)窯爐燒成過程屬于一個時變性、大滯后、多干擾的熱工過程,并衍生出多種多樣的復(fù)雜配套控制系統(tǒng)。一旦窯爐出現(xiàn)復(fù)雜的燒成或工藝故障,若無專家?guī)椭茈y及時排除故障,從而影響生產(chǎn)正常進行,將會帶來不可預(yù)測的損失。智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺實現(xiàn)了遠程監(jiān)視該設(shè)備的運行狀況,并可實現(xiàn)不受空間、時間限制的操控該設(shè)備,從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理,為預(yù)防、處理此類故障提供了*大的便利,節(jié)約了時間成本。
2 平臺架構(gòu)
智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺大致可分為4層。*一層為硬件設(shè)備控制層,*二層為設(shè)備數(shù)據(jù)通訊層,*三層為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸層,*四層為數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控管理層(如圖1所示)。
2.1智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺硬件設(shè)備層
在智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺中,*一層完成了設(shè)備的所有動作性能控制。加熱系統(tǒng)選用泰矽T7數(shù)顯設(shè)定調(diào)控器控制,集成了PID控溫和RS485通訊功能,配合熱電偶信號反饋,形成閉環(huán)控制,使設(shè)備加熱過程得以精確控溫;傳動系統(tǒng)選用三菱變頻器控制,使回轉(zhuǎn)速度可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)燒成工藝要求進行自由調(diào)整;進氣系統(tǒng)選用山武MQV?jǐn)?shù)字質(zhì)量流量計控制,在物料反應(yīng)或保護過程中,可以精確控制氣體流量;升降、給出料等系統(tǒng)動作的控制,根據(jù)經(jīng)濟性、可靠性、可擴展性,具有以太網(wǎng)通訊功能,選用西門子S7-200SMARTPLC控制。
2.2智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺設(shè)備數(shù)據(jù)通訊層
由于工業(yè)窯爐設(shè)備的固有屬性,在設(shè)備現(xiàn)場必須有可靠的監(jiān)視和控制平臺,所以就地設(shè)置了觸摸屏來實現(xiàn)。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介,它實現(xiàn)了信息的內(nèi)部形式與用戶可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。為配合平臺的開發(fā),選用了MCGS觸摸屏,配有兩個RS485串口和一個10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口。加熱系統(tǒng)的調(diào)功器、傳動系統(tǒng)的變頻器以及進氣系統(tǒng)的質(zhì)子流量計通過RS485串口與MCGS觸摸屏通訊,而升降、給出料等系統(tǒng)的PLC通過以太網(wǎng)與MCGS觸摸屏通訊,提取設(shè)備所有的數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù),能夠提供智能渦街流量計設(shè)備的控制、程序、報警、溫度曲線、報警記錄及數(shù)據(jù)記錄功能,提供更加便捷的人機交互平臺,*大地方便了現(xiàn)場人員對智能渦街流量計的操控與管理。
2.3智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸層
智能渦街流量計提取到的全部數(shù)據(jù),由MCGS觸摸屏利用ModbusTCP/IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議,經(jīng)過工業(yè)級交換機,傳輸給智能網(wǎng)關(guān),再通過智能網(wǎng)關(guān)上傳至云平臺端的數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)傳輸層選用的HINETM111T智能網(wǎng)關(guān),是一個集成多種互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù),其包含的3G、4G、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)等多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式。為設(shè)備的遠程信息化管理提供高速便捷的安全通訊鏈路,為整個平臺各功能得以實現(xiàn)提供安全可靠的保障和基礎(chǔ)。
2.4智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控層
智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控層通過3G、4G、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)等多種方式連接到互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,將本設(shè)備的所有數(shù)據(jù)提取出來,以組態(tài)的形式,將設(shè)備的監(jiān)控畫面呈現(xiàn)在PC端、移動手機端。同時也實現(xiàn)了對PLC等控制器的遠程程序更新、遠程故障診斷以及組態(tài)的遠程連接功能。在監(jiān)控畫面中,可以實時查看到智能渦街流量計各個溫區(qū)的設(shè)定溫度、實際溫度、轉(zhuǎn)速、進料量、出料產(chǎn)量、出料溫度、進氣流量、爐內(nèi)壓力等工藝參數(shù),也設(shè)置有歷史溫度曲線和數(shù)據(jù)報表功能。生產(chǎn)方可以根據(jù)實時的工藝參數(shù)分析出當(dāng)前設(shè)備的運行狀態(tài),判斷設(shè)備是否正常運行,工藝工程是否符合當(dāng)前要求。根據(jù)歷史曲線、數(shù)據(jù)方便的分析出以往設(shè)備全面的運行狀態(tài),優(yōu)化工藝過程。監(jiān)控畫面中還設(shè)有報警管理功能,記錄了設(shè)備所有異常狀態(tài)的內(nèi)容、時間以及處理報警的時間,并且能在報警的同時以發(fā)送短信、微信推送等形式,通知相關(guān)人員來進行及時的處理。在對于現(xiàn)場人員無法處理,需要修改智能渦街流量計設(shè)備程序,以及需通過監(jiān)控程序來查找故障原因的情況下,不需要工程師到達現(xiàn)場,在遠程就能完成程序的監(jiān)控、故障診斷、上傳和下載,提高處理故障的效率,降低設(shè)備維護成本。
3 結(jié)論
筆者通過采用互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、工業(yè)RS485以及以太網(wǎng)通訊相結(jié)合的系統(tǒng)方式實現(xiàn)了對智能渦街流量計設(shè)備數(shù)據(jù)安全、快捷的遠程采集和傳輸。智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺達到了遠程監(jiān)視該設(shè)備的運行狀況,并實現(xiàn)不受空間、時間限制的操控該設(shè)備,完成了遠程工藝管理、遠程運行維護管理、遠程報警管理,解決了遠程程序上傳、下載的問題。經(jīng)過調(diào)試、生產(chǎn)證明了平臺的可行性,降低了設(shè)備的售后維護成本,并*大地提高了設(shè)備商的服務(wù)效率和質(zhì)量,為設(shè)備安全正常運行提供了多重保障。
前言
隨著社會的高速發(fā)展,傳統(tǒng)制造業(yè)隨著智能制造不斷地升級換代,工業(yè)窯爐設(shè)備自動化程度得到了飛速提高。在大大減輕了人力的同時,控制系統(tǒng)復(fù)雜程度及設(shè)備本身安全性能化設(shè)計也越來越高。如何提升設(shè)備利用率、加強設(shè)備維護維修時效性、簡化人工損耗越來越受到各個生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和重視。設(shè)備的遠程運行狀態(tài)監(jiān)控、遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設(shè)備的重要組成部分。
1 需求
工業(yè)窯爐燒成過程屬于一個時變性、大滯后、多干擾的熱工過程,并衍生出多種多樣的復(fù)雜配套控制系統(tǒng)。一旦窯爐出現(xiàn)復(fù)雜的燒成或工藝故障,若無專家?guī)椭茈y及時排除故障,從而影響生產(chǎn)正常進行,將會帶來不可預(yù)測的損失。智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺實現(xiàn)了遠程監(jiān)視該設(shè)備的運行狀況,并可實現(xiàn)不受空間、時間限制的操控該設(shè)備,從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理,為預(yù)防、處理此類故障提供了*大的便利,節(jié)約了時間成本。
2 平臺架構(gòu)
智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺大致可分為4層。*一層為硬件設(shè)備控制層,*二層為設(shè)備數(shù)據(jù)通訊層,*三層為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸層,*四層為數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控管理層(如圖1所示)。
2.1智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺硬件設(shè)備層
在智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺中,*一層完成了設(shè)備的所有動作性能控制。加熱系統(tǒng)選用泰矽T7數(shù)顯設(shè)定調(diào)控器控制,集成了PID控溫和RS485通訊功能,配合熱電偶信號反饋,形成閉環(huán)控制,使設(shè)備加熱過程得以精確控溫;傳動系統(tǒng)選用三菱變頻器控制,使回轉(zhuǎn)速度可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)燒成工藝要求進行自由調(diào)整;進氣系統(tǒng)選用山武MQV?jǐn)?shù)字質(zhì)量流量計控制,在物料反應(yīng)或保護過程中,可以精確控制氣體流量;升降、給出料等系統(tǒng)動作的控制,根據(jù)經(jīng)濟性、可靠性、可擴展性,具有以太網(wǎng)通訊功能,選用西門子S7-200SMARTPLC控制。
2.2智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺設(shè)備數(shù)據(jù)通訊層
由于工業(yè)窯爐設(shè)備的固有屬性,在設(shè)備現(xiàn)場必須有可靠的監(jiān)視和控制平臺,所以就地設(shè)置了觸摸屏來實現(xiàn)。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介,它實現(xiàn)了信息的內(nèi)部形式與用戶可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。為配合平臺的開發(fā),選用了MCGS觸摸屏,配有兩個RS485串口和一個10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口。加熱系統(tǒng)的調(diào)功器、傳動系統(tǒng)的變頻器以及進氣系統(tǒng)的質(zhì)子流量計通過RS485串口與MCGS觸摸屏通訊,而升降、給出料等系統(tǒng)的PLC通過以太網(wǎng)與MCGS觸摸屏通訊,提取設(shè)備所有的數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù),能夠提供智能渦街流量計設(shè)備的控制、程序、報警、溫度曲線、報警記錄及數(shù)據(jù)記錄功能,提供更加便捷的人機交互平臺,*大地方便了現(xiàn)場人員對智能渦街流量計的操控與管理。
2.3智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸層
智能渦街流量計提取到的全部數(shù)據(jù),由MCGS觸摸屏利用ModbusTCP/IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議,經(jīng)過工業(yè)級交換機,傳輸給智能網(wǎng)關(guān),再通過智能網(wǎng)關(guān)上傳至云平臺端的數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)傳輸層選用的HINETM111T智能網(wǎng)關(guān),是一個集成多種互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù),其包含的3G、4G、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)等多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式。為設(shè)備的遠程信息化管理提供高速便捷的安全通訊鏈路,為整個平臺各功能得以實現(xiàn)提供安全可靠的保障和基礎(chǔ)。
2.4智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控層
智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控層通過3G、4G、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)等多種方式連接到互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,將本設(shè)備的所有數(shù)據(jù)提取出來,以組態(tài)的形式,將設(shè)備的監(jiān)控畫面呈現(xiàn)在PC端、移動手機端。同時也實現(xiàn)了對PLC等控制器的遠程程序更新、遠程故障診斷以及組態(tài)的遠程連接功能。在監(jiān)控畫面中,可以實時查看到智能渦街流量計各個溫區(qū)的設(shè)定溫度、實際溫度、轉(zhuǎn)速、進料量、出料產(chǎn)量、出料溫度、進氣流量、爐內(nèi)壓力等工藝參數(shù),也設(shè)置有歷史溫度曲線和數(shù)據(jù)報表功能。生產(chǎn)方可以根據(jù)實時的工藝參數(shù)分析出當(dāng)前設(shè)備的運行狀態(tài),判斷設(shè)備是否正常運行,工藝工程是否符合當(dāng)前要求。根據(jù)歷史曲線、數(shù)據(jù)方便的分析出以往設(shè)備全面的運行狀態(tài),優(yōu)化工藝過程。監(jiān)控畫面中還設(shè)有報警管理功能,記錄了設(shè)備所有異常狀態(tài)的內(nèi)容、時間以及處理報警的時間,并且能在報警的同時以發(fā)送短信、微信推送等形式,通知相關(guān)人員來進行及時的處理。在對于現(xiàn)場人員無法處理,需要修改智能渦街流量計設(shè)備程序,以及需通過監(jiān)控程序來查找故障原因的情況下,不需要工程師到達現(xiàn)場,在遠程就能完成程序的監(jiān)控、故障診斷、上傳和下載,提高處理故障的效率,降低設(shè)備維護成本。
3 結(jié)論
筆者通過采用互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、工業(yè)RS485以及以太網(wǎng)通訊相結(jié)合的系統(tǒng)方式實現(xiàn)了對智能渦街流量計設(shè)備數(shù)據(jù)安全、快捷的遠程采集和傳輸。智能渦街流量計遠程監(jiān)控平臺達到了遠程監(jiān)視該設(shè)備的運行狀況,并實現(xiàn)不受空間、時間限制的操控該設(shè)備,完成了遠程工藝管理、遠程運行維護管理、遠程報警管理,解決了遠程程序上傳、下載的問題。經(jīng)過調(diào)試、生產(chǎn)證明了平臺的可行性,降低了設(shè)備的售后維護成本,并*大地提高了設(shè)備商的服務(wù)效率和質(zhì)量,為設(shè)備安全正常運行提供了多重保障。