智能化理念在工程設計中的應用

中色科技股份有限公司 杜學普

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智能化理念在工程設計中的應用

中色科技股份有限公司 杜學普

【摘要】隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展，業(yè)主對工廠的智能化程度方面的要求越來越高。本文從工程設計的角度，在工程建設期就開始著手制定智能化設計方案，本文從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析及物流跟蹤系統(tǒng)，車間無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，車間監(jiān)控系統(tǒng)，車間門禁系統(tǒng)等方面闡述設計思路。

【關鍵詞】工程設計；智能化設計；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)分析；物流跟蹤

0　前言

隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展，生產(chǎn)管理系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)等得到了廣泛的推廣，業(yè)主對工廠的智能化程度方面的要求越來越高。從后期改造上，不但成本較高，而且施工難度較大，造成諸多不便。于是越來越多的業(yè)主在工程建設期就要求設計單位進行智能化設計，提高工廠的智能化水平，提高效率，便于管理；建立穩(wěn)定和安全的數(shù)據(jù)中心，增加通訊功能，以適應快速變化的電信技術和市場需求；節(jié)能增效，優(yōu)化投資。本文從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與物流跟蹤系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等方面闡述作者的設計思路。

1　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

以工藝生產(chǎn)為主線，通過現(xiàn)場設置的能源計量表計，記錄不同時間段、不同工藝設備的加工內(nèi)容、以及在這個時間段內(nèi)該設備的能源消耗情況，并形成各主要生產(chǎn)設備及公輔設施的能源消耗數(shù)據(jù)庫，為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還具備電能參數(shù)實時查詢、歷史查詢、實時曲線分析、負荷曲線查詢、歷史曲線查詢、開關動作統(tǒng)計、故障分析等功能 。

1.1硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)是由網(wǎng)絡通訊控制器、485/232轉(zhuǎn)換器及其電源、監(jiān)控主機、顯示器、光纖收發(fā)器、智能儀表、通訊機柜等組成。

1.2軟件系統(tǒng)

后臺監(jiān)控軟件：選用專業(yè)的電力系統(tǒng)監(jiān)控軟件EpSynall，該軟件采用Windows XP中文標準平臺，模塊化設計，實時多任務處理，開放式結(jié)構(gòu)，適合電力系統(tǒng)特點的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有靈活的通訊及網(wǎng)絡方式，可實時監(jiān)控并記錄配電室各種正常運行和出現(xiàn)事故情況下的電網(wǎng)參數(shù) 。

數(shù)據(jù)庫軟件：采用數(shù)據(jù)庫SQL Server 2005軟件，對監(jiān)控軟件采集到的數(shù)據(jù)源進行關聯(lián)，供數(shù)據(jù)分析及物流跟蹤系統(tǒng)使用。

圖1　分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

2　數(shù)據(jù)分析及物流跟蹤系統(tǒng)

2.1硬件組成

主要由手持終端、監(jiān)控主機及顯示器、無線路由器、網(wǎng)絡附件等組成。

2.2數(shù)據(jù)分析

具備單項查詢、多項查詢功能，數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)均可作為查詢條件，各個查詢條件之間可組合查詢，按照每個屬性進行組合匯總統(tǒng)計生成的數(shù)據(jù)。對查詢出的報表提供打印、數(shù)據(jù)排序和導出Excel格式文件功能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。生產(chǎn)任務進行中或完成后，能即時查詢每個工序的耗能、耗時，能按各種查詢條件生成能耗報表。

2.3物流跟蹤

系統(tǒng)先對所有工藝過程料卷存放區(qū)域的卷位進行計算機統(tǒng)一編碼，保證卷位的唯一性，系統(tǒng)開始運行時先進行料卷的卷位初始化。當某一工序進行時，操作工可隨時通過手持終端從來源卷位上選擇料卷進行工序加工，工序結(jié)束時，操作工可選擇空置的卷位進行料卷的放置。對卷位的占用情況可隨時進行查詢，根據(jù)卷位可以跟蹤料卷的流轉(zhuǎn)，料卷的放置時間，移除時間，提高卷位的利用率，卷位圖形化信息可以一目了然查看各個區(qū)域的卷位占用情況、各個卷位放置的熔次卷號等。

3　車間無線網(wǎng)絡基于無線控制器的新型解決方案中

在車間無線網(wǎng)絡系統(tǒng)中，每只無線訪問接入點(AP) 僅獨立管理射頻信號和信息傳輸?shù)墓ぷ?，其作用是一個基于硬件的射頻底層傳感設備，所有接入點接收到的射頻信號，通過無線局域網(wǎng)絡制定的標準，隨即經(jīng)由以太網(wǎng)絡并傳輸?shù)綗o線控制器，控制器對其進行加密、檢驗、安全控制等高級工作。

因此，基于無線 AP和無線AC控制器的網(wǎng)絡方案，具有集中控制的特性，并能完成射頻信號管理、檢驗和安全控制等工作。而且無線控制器能提供強大的列表訪問功能，可以為各用戶賦予各不相同的訪問功能。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設計方式相比，無線控制器作為連接無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡的橋梁，可以實現(xiàn)多種方式的無線和有線用戶的互相訪問，控制形式靈活。

4　車間監(jiān)控系統(tǒng)

在車間建立一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控點覆蓋整個車間。由前端攝像機實時采集的數(shù)字視頻信號經(jīng)網(wǎng)絡端口輸出，通過交換機平臺經(jīng) TCP/IP網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控室，各畫面可實時在電視墻上顯示。

該系統(tǒng)基本特點如下：

視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用集中網(wǎng)管方式維護，支持各種IE瀏覽器進行數(shù)據(jù)設置。

監(jiān)控前端為20臺IP網(wǎng)絡攝像機，每臺攝像機配備現(xiàn)場檢修箱，現(xiàn)場IP攝像機到機房采用光纖傳輸。

采用磁盤陣列進行統(tǒng)一存儲，視頻保密性高，存儲時間不少于15天。

調(diào)度室設置3*3 46寸液晶拼接屏，用于顯示監(jiān)控圖像和控制信號圖像。配備網(wǎng)絡鍵盤，可控制到每一個IP網(wǎng)絡攝像機。

圖3　車間監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

5　車間門禁系統(tǒng)

門禁管理系統(tǒng)是非接觸式智能卡安全出入控制系統(tǒng)，具有對門戶出入控制、保安防盜報警等功能，它主要用于管理內(nèi)部員工出入，杜絕外來人員隨意進出。當內(nèi)部員工進出門時需持卡靠近讀卡器讀卡，讀卡器接收到信號后，門禁控制器判斷該卡是否合法，只有持有系統(tǒng)確認是合法、且有效卡的人員，方可開鎖進或出，并將該卡號、日期、時間等信息保存以供查詢；否則，系統(tǒng)會拒絕動作且報警。

各門禁點可以用微機聯(lián)成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)。門禁出入控制系統(tǒng)與微機的聯(lián)網(wǎng)是采用符合工業(yè)通訊標準的RS-485網(wǎng)絡。

圖4　車間監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

6　總結(jié)

智能化設計理念應用到工程設計中是適應現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的一個必然趨勢，本文從數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、物流跟蹤系統(tǒng)、車間無線網(wǎng)絡系統(tǒng)、車間監(jiān)控系統(tǒng)、車間門禁系統(tǒng)等方面闡述作者的觀點，如果設計者在工程設計期間能夠借鑒相關理念，在設備選型，管線敷設，方案布置等方面提前考慮，對以后的工廠智能化升級改造有著非常重要的意義。

參考文獻

[1]王華,郭梅.從傳統(tǒng)工廠到數(shù)字化、智能化工廠[J].電子世界,2013(20).

[2]李朝海.智能化制造技術在智能化工廠中的應用探究[J].建筑工程技術與設計,2014(18).

The Application of Intelligent Ideas in Engineering Design

Du Xuepu
China Non-ferrous Metal Processing Technology Co. ,Ltd. Henan Luoyang 471039

Abstract：With the rapid development of industrial technology，the owners have increasingly demanding to the intelligence aspects of the plant. It is began to develop intelligent design in the project construction period from the view of the engineering design.This paper described design ideas in terms of data collection systems，data analysis and logistics tracking systems，wireless network system，monitoring system，access control systems etc.

Keywords：Engineering design；Intelligent design；Data collection ；Data analysis；Logistics tracking