生產線自動化及遠程監(jiān)控

屈科科+解軍艷

摘 要：隨著工業(yè)德國“工業(yè)4.0”的進程越來越快，工業(yè)生產設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸受到前所未有的關注，近些年國內外學者在業(yè)生產設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)及其自動化領域成果不斷。本文以鋼鐵自動化生產和遠程監(jiān)控為例進行了分析，這種新興技術在處理生產任務、進行生產指令和調度物資方面有極強的優(yōu)勢，在實際生產中取得了良好的效果。

關鍵詞：自動化生產線；遠程監(jiān)控；信息集成；工業(yè)4.0

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.152

0 引言

近些年來隨著德國“工業(yè)4.0”進程的推進人類進入第四次工業(yè)革命，相應的我國的“中國制造2025”計劃也預示著我國也開始了第四次工業(yè)革命。通過電子技術、傳感技術、網(wǎng)絡通信、建站技術、控制技術等多門學科的有機結合，工廠才可能實現(xiàn)生產線的遠程監(jiān)測。

對鋼鐵生產線上的信息進行全方位全過程地掌握，對各類信息進行分類匯總并有效及時地處理才能保證鋼鐵的生產質量。目前而言我國鋼鐵行業(yè)的生產線較前些年有所發(fā)展但是相比于發(fā)達國家而言差距仍然很大。在鋼鐵生產線上大多存在投資大、操作困難、功能冗余、不抗干擾等缺點使得以PC為終端的信息交流難以實現(xiàn)，本文針對這一現(xiàn)狀和生產實際需要提出了鋼鐵自動化生產線監(jiān)控管理的新模式。

1 鋼鐵自動化生產線監(jiān)控系統(tǒng)結構

鋼鐵自動化技術的發(fā)展與鋼鐵工藝的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)技術的普及以及計算機技術的發(fā)展密切相關。參照ISO相關標準可將鋼鐵自動化生產線監(jiān)控系統(tǒng)結構分為設備的監(jiān)控管理系統(tǒng)、生產過程的監(jiān)控系統(tǒng)和生產監(jiān)控管理系統(tǒng)三部分。

1.1 設備監(jiān)控管理系統(tǒng)

對于鋼鐵生產單位來說生產設備的穩(wěn)定是整個得以生存發(fā)展的前提條件，而生產設備的穩(wěn)定和生產活動的有序進行則取決于管理職能和維護水平。設備監(jiān)控管理系統(tǒng)是將設備的管理和控制一體化處理其功能主要有兩方面：

（1）根據(jù)設備的實時狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，通過特定的處理優(yōu)化方法來實現(xiàn)設備的維修管理，給出正確最優(yōu)化的維修計劃。對于發(fā)展中的生產企業(yè)而言規(guī)范化的設備數(shù)據(jù)庫和有效的設備維護管理模式在企業(yè)生產活動中有不可取代的作用。（2）通過互聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術對生產狀態(tài)下的設備關鍵數(shù)據(jù)和信息進行實時的監(jiān)控，通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)編制整理出最優(yōu)化的生產計劃和合理的生產工藝使得人機能最大化被利用，增加企業(yè)的和單機的生產效率。

1.2 過程監(jiān)控系統(tǒng)

過程監(jiān)控系統(tǒng)的存在意義是通過相關監(jiān)測數(shù)據(jù)和響應的工藝算法保證設備一直處于最優(yōu)化的生產狀態(tài)，保證生產出的產品的質量。

1.3 生產監(jiān)控管理系統(tǒng)

以最低的成本最小的資源消耗量來獲得最大的產值是每個生產單位的共同目標，鋼鐵企業(yè)也不例外。根據(jù)企業(yè)訂單和交貨時間、單位生產量和生產儲備量的綜合考慮。在能滿足企業(yè)交付計劃任務時盡量晚生產，合理分配資源并監(jiān)督計劃的實施是生產監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要存在意義。

2 基于專用裝置的鋼鐵自動化生產線監(jiān)控管理模式

為了避免在生產過程中某些小失誤帶來的巨大損失，對生產設備的實時監(jiān)測并在第一時間做出正確有效的響應十分重要。由于這一問題的重要性，采用專用裝置對鋼鐵自動化生產線進行監(jiān)控并共享設備信息，操作員根據(jù)共享數(shù)據(jù)可實時準確地了解設備的工藝參數(shù)和生產狀態(tài)。

2.1 專用裝置功能

專用裝置在自動化控制系統(tǒng)的作用不可取代，他是生產裝置運行狀態(tài)信息的樞紐。根據(jù)其在生產線的功能將其分為中央控制、數(shù)據(jù)通訊、實時數(shù)據(jù)信號采集與控制、驅動模塊、用戶、系統(tǒng)管理、通訊協(xié)議等七大模塊。鋼鐵自動化控制系統(tǒng)中的專用裝置可以通過嵌入式來實現(xiàn)，例如可以再模塊中嵌入想實現(xiàn)的功能如按指定方式對設備進行監(jiān)控、對生產線中視頻錄像存儲、對監(jiān)控影響集中管理等功能。

2.2 鋼鐵自動化生產線信息管理結構模型

根據(jù)自動化生產線各種參數(shù)和生產特可以將信息管理系統(tǒng)在縱向上分為三個層次，即管理層、執(zhí)行層和控制層。

（1）管理層：通過處理上層生產任務和下層生產線的實時信息，做出正確迅速的反應即使對鋼鐵自動化生產設備的運行狀態(tài)維護或者是對其運行狀態(tài)調整發(fā)出指令，保證生產線的高效性和安全性。

（2）執(zhí)行層：執(zhí)行層主要根據(jù)上面管理層的指令，通過互聯(lián)網(wǎng)技術對生產設備的相關參數(shù)進行調整，保障設備的穩(wěn)定運行和產品質量。

（3）控制層：控制層是整個系統(tǒng)的信息采集層，也處于整個結構的底層。通過各種傳感器和變頻器等對自動化生產設備進行實時數(shù)據(jù)采集形式的監(jiān)控，同時將采集的數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行層，然后執(zhí)行層將接收到的數(shù)據(jù)再傳遞給管理層。

2.3 專用裝置在鋼鐵自動化生產線的功能

專用裝置在自動化生產線主要有以下兩個功能：

（1）接收并處理設備實時監(jiān)控信息，將分析結果指令通過互聯(lián)網(wǎng)技術傳遞給生產管理系統(tǒng)，生產管理系統(tǒng)再將收到信息下達；（2）接受并分析生產任務信息，將分析結果反饋給設備監(jiān)控管理系統(tǒng)。

2.4 人機監(jiān)控界面

人機界面將生產數(shù)據(jù)形象化數(shù)字化，具有很好的操作性。一般的人機監(jiān)控界面都具有下列四種功能：

（1）操作人員可以實時看通過人機界得到設備在生產過程中的參數(shù)。

（2）操作人員可以通過人機界面查詢并得到歷史運行記錄。

（3）人機界面能夠實現(xiàn)自動報警顯示。

（4）人機界面應用了多媒體技術操作界面友好，畫面數(shù)據(jù)通俗、系統(tǒng)，人機界面同時也提供了語音功能一項。

3 結論與展望

生產線的自動化及其遠程監(jiān)控是推進工業(yè)發(fā)展的重要技術需要，是提高我國各個生產企業(yè)的核心競爭力的關鍵所在，提高企業(yè)的國際競爭力的核心。生產線的自動化及其遠程監(jiān)控能實現(xiàn)生產成本的動態(tài)控制，也可以提高企業(yè)的決策水平和資金的利用率。

本文中所闡述的鋼鐵行業(yè)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)只是工業(yè)化進程中的一個例子，在接下來的發(fā)展中，各行各業(yè)都可以應用這種技術提高企業(yè)的競爭力，為我國的崛起做出貢獻。

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作者簡介：屈科科（1985-），男，河南濟源人，碩士，助教，研究方向：機械電子工程。