基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控井下提升機(jī)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王多彥，董元

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦業(yè)分公司，云南 曲靖 654211）

公司礦山井下現(xiàn)有多臺(tái)套盲豎、斜井提升機(jī)系統(tǒng)，主要任務(wù)為井下礦石、石渣、人員和材料物資的運(yùn)輸，屬于公司的重大關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。為此公司每年均會(huì)投入大量人力、物力和財(cái)力保障其安全可靠地運(yùn)行。

由于是井下作業(yè)，提升機(jī)分布范圍廣又位于井下各個(gè)不同中段，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理耗時(shí)較多，加之各維修人員維修能力與經(jīng)驗(yàn)不一，出現(xiàn)復(fù)雜故障時(shí)要快速恢復(fù)存在一定的難度。為了適應(yīng)現(xiàn)代化礦山的生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行與管理的需要，對(duì)提升機(jī)設(shè)備的運(yùn)行情況、生產(chǎn)報(bào)表及故障報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)一管理已顯得十分有必要。為此，擬在地表控制中心建設(shè)一套提升設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控構(gòu)建于當(dāng)前先進(jìn)成熟的Microsoft.NET XML/Web Services，采用WINCC 系統(tǒng)軟件架構(gòu)模式，應(yīng)用PLC 控制系統(tǒng)自帶以太網(wǎng)通訊接口，讀取提升機(jī)控制PLC 的源程序，完成對(duì)所需參數(shù)、信號(hào)的讀取，并通過(guò)光纜傳輸至地表至中央控制室遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，在地表安裝無(wú)線通訊模塊，通過(guò)云平臺(tái)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)，通過(guò)手機(jī)App 即可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行時(shí)間、報(bào)警顯示、報(bào)警記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。本系統(tǒng)全部為PLC 源程序、上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控代碼，通信協(xié)議公開(kāi)透明，本次以某斜井提升設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視為例，并在選用硬件及軟件時(shí)會(huì)預(yù)留數(shù)據(jù)接口，以便后續(xù)其他提升機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)上傳、監(jiān)視與管理。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 監(jiān)控對(duì)象

提升機(jī)各部分運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)地表遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)及手機(jī)在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行時(shí)間、報(bào)警顯示、報(bào)警記錄、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。

2.2 硬件及網(wǎng)絡(luò)配置

（1）利用提升機(jī)原有的控制系統(tǒng)用的PLC 自帶的通信模塊，利用此類通訊模塊讀取及傳輸全部本提升機(jī)控制PLC源程序。

（2）再通過(guò)光纖把信號(hào)傳輸至地表遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，在設(shè)備本身PLC 控制系統(tǒng)與光纖通信系統(tǒng)之間增加一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)，安全網(wǎng)關(guān)通過(guò)自身具有的防火墻、防病毒、入侵檢測(cè)、用戶接入主動(dòng)認(rèn)證等功能，為系統(tǒng)提供全方位的局域網(wǎng)接入安全管理。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)不直接讀取設(shè)備本身PLC 的數(shù)據(jù)，也不直接訪問(wèn)設(shè)備本身PLC-CPU 的IP 地址，訪問(wèn)的是安全網(wǎng)關(guān)的IP 地址，如此不會(huì)對(duì)在用的PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行任何更改，保證不會(huì)影響設(shè)備控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（3）信號(hào)傳輸至地表后，在終端安裝無(wú)線通訊模塊，通過(guò)憑空云平臺(tái)，全面支持移動(dòng)端遠(yuǎn)程訪問(wèn)控制監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看，管理人員和維護(hù)人員可遠(yuǎn)程通過(guò)移動(dòng)端訪問(wèn)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，參數(shù)、報(bào)警信息實(shí)時(shí)推送，在任何危急情況下主動(dòng)警告。

3 系統(tǒng)功能

3.1 在地表監(jiān)控室可以監(jiān)視每套提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件讀取提升機(jī)PLC 控制系統(tǒng)中的運(yùn)行參數(shù)，如高程、運(yùn)行速度、電樞電流、勵(lì)磁電流、運(yùn)行模式、產(chǎn)量鉤數(shù)等關(guān)鍵信息，將這些信息實(shí)時(shí)顯示在遠(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)的監(jiān)視畫(huà)面上。監(jiān)控人員直接通過(guò)計(jì)算機(jī)觀看各提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)，部分信息通過(guò)以WEB 網(wǎng)頁(yè)的方式進(jìn)行發(fā)布，經(jīng)過(guò)授權(quán)的管理人員可在其他計(jì)算機(jī)上登錄查看，做到實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況。監(jiān)視畫(huà)面參照?qǐng)D2。

圖2

3.2 產(chǎn)量數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并生成生產(chǎn)信息報(bào)表

系統(tǒng)直接讀取各提升機(jī)產(chǎn)量數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照設(shè)定的要求自動(dòng)匯總成每班、每日、每月統(tǒng)計(jì)報(bào)表，無(wú)須人工進(jìn)行抄錄和累加計(jì)算，具有更高的準(zhǔn)確性；系統(tǒng)支持報(bào)表導(dǎo)出，報(bào)表格式為EXCELL，根據(jù)需要自行打印。舉例如表1。

表1

3.3 重點(diǎn)產(chǎn)量信息和故障信息以短信方式發(fā)送到個(gè)人手機(jī)終端，故障信息附帶對(duì)應(yīng)維修處理建議

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一套手機(jī)短信發(fā)送裝置，此裝置可將重點(diǎn)產(chǎn)量信息、故障信息按設(shè)定時(shí)間發(fā)送到在系統(tǒng)中注冊(cè)成功的管理人員及技術(shù)人員的手機(jī)上。

（2）系統(tǒng)將對(duì)各故障點(diǎn)進(jìn)行采集并進(jìn)行注釋說(shuō)明，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)推送故障發(fā)生時(shí)間、故障類型等信息，管理人員可根據(jù)提示更好地了解故障類型人，便于匯報(bào)或轉(zhuǎn)發(fā)處理，從而提高故障信息匯報(bào)的準(zhǔn)確性。此功能解決了故障類型判斷不準(zhǔn)確、不及時(shí)，需要專業(yè)技術(shù)人員操作等問(wèn)題，大大提高了處理故障的時(shí)間。

（3）故障信息可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)形成相應(yīng)報(bào)表供相關(guān)管理技術(shù)人員進(jìn)行查閱。

故障信息附帶對(duì)應(yīng)維修處理建議為維護(hù)提供必要的指導(dǎo)與幫助。并且可定期進(jìn)行總結(jié)與完善，為維修人員的專業(yè)培訓(xùn)帶來(lái)便利，同時(shí)，可更好地分享技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

3.4 本系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放性的系統(tǒng)

提升機(jī)以外的生產(chǎn)設(shè)備也可無(wú)縫接入，在同一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)下進(jìn)行統(tǒng)一管理，將有效地提高設(shè)備管理的水平，提升設(shè)備運(yùn)行的安全性，建成后可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)，大大降低維護(hù)成本，提高設(shè)備的使用效率。