探究二氧化碳流量計遠程監控平臺的設計
點(diǎn)擊次數：1609 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 05:43:23
摘要筆者介紹了二氧化碳流量計遠程監控平臺的設計。此平臺實(shí)現了對二氧化碳流量計設備的遠程監控、遠程工藝管理、遠程維護以及遠程報警管理。
前言
隨著(zhù)社會(huì )的高速發(fā)展，傳統制造業(yè)隨著(zhù)智能制造不斷地升級換代，工業(yè)窯爐設備自動(dòng)化程度得到了飛速提高。在大大減輕了人力的同時(shí)，控制系統復雜程度及設備本身安全性能化設計也越來(lái)越高。如何提升設備利用率、加強設備維護維修時(shí)效性、簡(jiǎn)化人工損耗越來(lái)越受到各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和重視。設備的遠程運行狀態(tài)監控、遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設備的重要組成部分。
１ 需求
工業(yè)窯爐燒成過(guò)程屬于一個(gè)時(shí)變性、大滯后、多干擾的熱工過(guò)程，并衍生出多種多樣的復雜配套控制系統。一旦窯爐出現復雜的燒成或工藝故障，若無(wú)專(zhuān)家幫助，很難及時(shí)排除故障，從而影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，將會(huì )帶來(lái)不可預測的損失。二氧化碳流量計遠程監控平臺實(shí)現了遠程監視該設備的運行狀況，并可實(shí)現不受空間、時(shí)間限制的操控該設備，從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理，為預防、處理此類(lèi)故障提供了極大的便利，節約了時(shí)間成本。
２ 平臺架構
二氧化碳流量計遠程監控平臺大致可分為４層。第一層為硬件設備控制層，第二層為設備數據通訊層，第三層為數據網(wǎng)絡(luò )傳輸層，第四層為數據遠程監控管理層（如圖１所示）。
２．１二氧化碳流量計遠程監控平臺硬件設備層
在二氧化碳流量計遠程監控平臺中，第一層完成了設備的所有動(dòng)作性能控制。加熱系統選用泰矽Ｔ７數顯設定調控器控制，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，使設備加熱過(guò)程得以精確控溫；傳動(dòng)系統選用三菱變頻器控制，使回轉速度可以在一定范圍內根據燒成工藝要求進(jìn)行自由調整；進(jìn)氣系統選用山武ＭＱＶ數字質(zhì)量流量計控制，在物料反應或保護過(guò)程中，可以精確控制氣體流量；升降、給出料等系統動(dòng)作的控制，根據經(jīng)濟性、可靠性、可擴展性，具有以太網(wǎng)通訊功能，選用西門(mén)子Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴＰＬＣ控制。
２．２二氧化碳流量計遠程監控平臺設備數據通訊層
由于工業(yè)窯爐設備的固有屬性，在設備現場(chǎng)必須有可靠的監視和控制平臺，所以就地設置了觸摸屏來(lái)實(shí)現。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介，它實(shí)現了信息的內部形式與用戶(hù)可以接受形式之間的轉換。為配合平臺的開(kāi)發(fā)，選用了ＭＣＧＳ觸摸屏，配有兩個(gè)ＲＳ４８５串口和一個(gè)１０／１００Ｍ自適應以太網(wǎng)接口。加熱系統的調功器、傳動(dòng)系統的變頻器以及進(jìn)氣系統的質(zhì)子流量計通過(guò)ＲＳ４８５串口與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，而升降、給出料等系統的ＰＬＣ通過(guò)以太網(wǎng)與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，提取設備所有的數據。經(jīng)過(guò)處理的數據，能夠提供二氧化碳流量計設備的控制、程序、報警、溫度曲線(xiàn)、報警記錄及數據記錄功能，提供更加便捷的人機交互平臺，極大地方便了現場(chǎng)人員對二氧化碳流量計的操控與管理。
２．３二氧化碳流量計遠程監控平臺數據網(wǎng)絡(luò )傳輸層
二氧化碳流量計提取到的全部數據，由ＭＣＧＳ觸摸屏利用ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ／ＩＰ數據轉發(fā)協(xié)議，經(jīng)過(guò)工業(yè)級交換機，傳輸給智能網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)上傳至云平臺端的數據服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò )傳輸層選用的ＨＩＮＥＴＭ１１１Ｔ智能網(wǎng)關(guān)，是一個(gè)集成多種互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，其包含的３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式。為設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(gè)平臺各功能得以實(shí)現提供安全可靠的保障和基礎。
２．４二氧化碳流量計遠程監控平臺數據遠程監控層
二氧化碳流量計遠程監控平臺的數據遠程監控層通過(guò)３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線(xiàn)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，將本設備的所有數據提取出來(lái)，以組態(tài)的形式，將設備的監控畫(huà)面呈現在ＰＣ端、移動(dòng)手機端。同時(shí)也實(shí)現了對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。在監控畫(huà)面中，可以實(shí)時(shí)查看到二氧化碳流量計各個(gè)溫區的設定溫度、實(shí)際溫度、轉速、進(jìn)料量、出料產(chǎn)量、出料溫度、進(jìn)氣流量、爐內壓力等工藝參數，也設置有歷史溫度曲線(xiàn)和數據報表功能。生產(chǎn)方可以根據實(shí)時(shí)的工藝參數分析出當前設備的運行狀態(tài)，判斷設備是否正常運行，工藝工程是否符合當前要求。根據歷史曲線(xiàn)、數據方便的分析出以往設備全面的運行狀態(tài)，優(yōu)化工藝過(guò)程。監控畫(huà)面中還設有報警管理功能，記錄了設備所有異常狀態(tài)的內容、時(shí)間以及處理報警的時(shí)間，并且能在報警的同時(shí)以發(fā)送短信、微信推送等形式，通知相關(guān)人員來(lái)進(jìn)行及時(shí)的處理。在對于現場(chǎng)人員無(wú)法處理，需要修改二氧化碳流量計設備程序，以及需通過(guò)監控程序來(lái)查找故障原因的情況下，不需要工程師到達現場(chǎng)，在遠程就能完成程序的監控、故障診斷、上傳和下載，提高處理故障的效率，降低設備維護成本。
３ 結論
筆者通過(guò)采用互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、工業(yè)ＲＳ４８５以及以太網(wǎng)通訊相結合的系統方式實(shí)現了對二氧化碳流量計設備數據安全、快捷的遠程采集和傳輸。二氧化碳流量計遠程監控平臺達到了遠程監視該設備的運行狀況，并實(shí)現不受空間、時(shí)間限制的操控該設備，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(wèn)題。經(jīng)過(guò)調試、生產(chǎn)證明了平臺的可行性，降低了設備的售后維護成本，并極大地提高了設備商的服務(wù)效率和質(zhì)量，為設備安全正常運行提供了多重保障。
前言
隨著(zhù)社會(huì )的高速發(fā)展，傳統制造業(yè)隨著(zhù)智能制造不斷地升級換代，工業(yè)窯爐設備自動(dòng)化程度得到了飛速提高。在大大減輕了人力的同時(shí)，控制系統復雜程度及設備本身安全性能化設計也越來(lái)越高。如何提升設備利用率、加強設備維護維修時(shí)效性、簡(jiǎn)化人工損耗越來(lái)越受到各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和重視。設備的遠程運行狀態(tài)監控、遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設備的重要組成部分。
１ 需求
工業(yè)窯爐燒成過(guò)程屬于一個(gè)時(shí)變性、大滯后、多干擾的熱工過(guò)程，并衍生出多種多樣的復雜配套控制系統。一旦窯爐出現復雜的燒成或工藝故障，若無(wú)專(zhuān)家幫助，很難及時(shí)排除故障，從而影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，將會(huì )帶來(lái)不可預測的損失。二氧化碳流量計遠程監控平臺實(shí)現了遠程監視該設備的運行狀況，并可實(shí)現不受空間、時(shí)間限制的操控該設備，從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理，為預防、處理此類(lèi)故障提供了極大的便利，節約了時(shí)間成本。
２ 平臺架構
二氧化碳流量計遠程監控平臺大致可分為４層。第一層為硬件設備控制層，第二層為設備數據通訊層，第三層為數據網(wǎng)絡(luò )傳輸層，第四層為數據遠程監控管理層（如圖１所示）。
２．１二氧化碳流量計遠程監控平臺硬件設備層
在二氧化碳流量計遠程監控平臺中，第一層完成了設備的所有動(dòng)作性能控制。加熱系統選用泰矽Ｔ７數顯設定調控器控制，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，使設備加熱過(guò)程得以精確控溫；傳動(dòng)系統選用三菱變頻器控制，使回轉速度可以在一定范圍內根據燒成工藝要求進(jìn)行自由調整；進(jìn)氣系統選用山武ＭＱＶ數字質(zhì)量流量計控制，在物料反應或保護過(guò)程中，可以精確控制氣體流量；升降、給出料等系統動(dòng)作的控制，根據經(jīng)濟性、可靠性、可擴展性，具有以太網(wǎng)通訊功能，選用西門(mén)子Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴＰＬＣ控制。
２．２二氧化碳流量計遠程監控平臺設備數據通訊層
由于工業(yè)窯爐設備的固有屬性，在設備現場(chǎng)必須有可靠的監視和控制平臺，所以就地設置了觸摸屏來(lái)實(shí)現。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介，它實(shí)現了信息的內部形式與用戶(hù)可以接受形式之間的轉換。為配合平臺的開(kāi)發(fā)，選用了ＭＣＧＳ觸摸屏，配有兩個(gè)ＲＳ４８５串口和一個(gè)１０／１００Ｍ自適應以太網(wǎng)接口。加熱系統的調功器、傳動(dòng)系統的變頻器以及進(jìn)氣系統的質(zhì)子流量計通過(guò)ＲＳ４８５串口與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，而升降、給出料等系統的ＰＬＣ通過(guò)以太網(wǎng)與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，提取設備所有的數據。經(jīng)過(guò)處理的數據，能夠提供二氧化碳流量計設備的控制、程序、報警、溫度曲線(xiàn)、報警記錄及數據記錄功能，提供更加便捷的人機交互平臺，極大地方便了現場(chǎng)人員對二氧化碳流量計的操控與管理。
２．３二氧化碳流量計遠程監控平臺數據網(wǎng)絡(luò )傳輸層
二氧化碳流量計提取到的全部數據，由ＭＣＧＳ觸摸屏利用ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ／ＩＰ數據轉發(fā)協(xié)議，經(jīng)過(guò)工業(yè)級交換機，傳輸給智能網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)上傳至云平臺端的數據服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò )傳輸層選用的ＨＩＮＥＴＭ１１１Ｔ智能網(wǎng)關(guān)，是一個(gè)集成多種互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，其包含的３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式。為設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(gè)平臺各功能得以實(shí)現提供安全可靠的保障和基礎。
２．４二氧化碳流量計遠程監控平臺數據遠程監控層
二氧化碳流量計遠程監控平臺的數據遠程監控層通過(guò)３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線(xiàn)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，將本設備的所有數據提取出來(lái)，以組態(tài)的形式，將設備的監控畫(huà)面呈現在ＰＣ端、移動(dòng)手機端。同時(shí)也實(shí)現了對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。在監控畫(huà)面中，可以實(shí)時(shí)查看到二氧化碳流量計各個(gè)溫區的設定溫度、實(shí)際溫度、轉速、進(jìn)料量、出料產(chǎn)量、出料溫度、進(jìn)氣流量、爐內壓力等工藝參數，也設置有歷史溫度曲線(xiàn)和數據報表功能。生產(chǎn)方可以根據實(shí)時(shí)的工藝參數分析出當前設備的運行狀態(tài)，判斷設備是否正常運行，工藝工程是否符合當前要求。根據歷史曲線(xiàn)、數據方便的分析出以往設備全面的運行狀態(tài)，優(yōu)化工藝過(guò)程。監控畫(huà)面中還設有報警管理功能，記錄了設備所有異常狀態(tài)的內容、時(shí)間以及處理報警的時(shí)間，并且能在報警的同時(shí)以發(fā)送短信、微信推送等形式，通知相關(guān)人員來(lái)進(jìn)行及時(shí)的處理。在對于現場(chǎng)人員無(wú)法處理，需要修改二氧化碳流量計設備程序，以及需通過(guò)監控程序來(lái)查找故障原因的情況下，不需要工程師到達現場(chǎng)，在遠程就能完成程序的監控、故障診斷、上傳和下載，提高處理故障的效率，降低設備維護成本。
３ 結論
筆者通過(guò)采用互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、工業(yè)ＲＳ４８５以及以太網(wǎng)通訊相結合的系統方式實(shí)現了對二氧化碳流量計設備數據安全、快捷的遠程采集和傳輸。二氧化碳流量計遠程監控平臺達到了遠程監視該設備的運行狀況，并實(shí)現不受空間、時(shí)間限制的操控該設備，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(wèn)題。經(jīng)過(guò)調試、生產(chǎn)證明了平臺的可行性，降低了設備的售后維護成本，并極大地提高了設備商的服務(wù)效率和質(zhì)量，為設備安全正常運行提供了多重保障。