屈科科+解軍艷

摘 要：隨著工業(yè)德國“工業(yè)4.0”的進(jìn)程越來越快，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸受到前所未有的關(guān)注，近些年國內(nèi)外學(xué)者在業(yè)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域成果不斷。本文以鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控為例進(jìn)行了分析，這種新興技術(shù)在處理生產(chǎn)任務(wù)、進(jìn)行生產(chǎn)指令和調(diào)度物資方面有極強(qiáng)的優(yōu)勢，在實(shí)際生產(chǎn)中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化生產(chǎn)線；遠(yuǎn)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(jìn)程的推進(jìn)人類進(jìn)入第四次工業(yè)革命，相應(yīng)的我國的“中國制造2025”計(jì)劃也預(yù)示著我國也開始了第四次工業(yè)革命。通過電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、建站技術(shù)、控制技術(shù)等多門學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，工廠才可能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

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

1 鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鋼鐵自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與鋼鐵工藝的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。參照ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可將鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為設(shè)備的監(jiān)控管理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程的監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)三部分。

1.1 設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)

對于鋼鐵生產(chǎn)單位來說生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定是整個(gè)得以生存發(fā)展的前提條件，而生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定和生產(chǎn)活動(dòng)的有序進(jìn)行則取決于管理職能和維護(hù)水平。設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)是將設(shè)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(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，通過特定的處理優(yōu)化方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維修管理，給出正確最優(yōu)化的維修計(jì)劃。對于發(fā)展中的生產(chǎn)企業(yè)而言規(guī)范化的設(shè)備數(shù)據(jù)庫和有效的設(shè)備維護(hù)管理模式在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中有不可取代的作用。（2）通過互聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術(shù)對生產(chǎn)狀態(tài)下的設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎn)計(jì)劃和合理的生產(chǎn)工藝使得人機(jī)能最大化被利用，增加企業(yè)的和單機(jī)的生產(chǎn)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(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)和響應(yīng)的工藝算法保證設(shè)備一直處于最優(yōu)化的生產(chǎn)狀態(tài)，保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.3 生產(chǎn)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(chǎn)值是每個(gè)生產(chǎn)單位的共同目標(biāo)，鋼鐵企業(yè)也不例外。根據(jù)企業(yè)訂單和交貨時(shí)間、單位生產(chǎn)量和生產(chǎn)儲備量的綜合考慮。在能滿足企業(yè)交付計(jì)劃任務(wù)時(shí)盡量晚生產(chǎn)，合理分配資源并監(jiān)督計(jì)劃的實(shí)施是生產(chǎn)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(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式

為了避免在生產(chǎn)過程中某些小失誤帶來的巨大損失，對生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測并在第一時(shí)間做出正確有效的響應(yīng)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(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控并共享設(shè)備信息，操作員根據(jù)共享數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解設(shè)備的工藝參數(shù)和生產(chǎn)狀態(tài)。

2.1 專用裝置功能

專用裝置在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用不可取代，他是生產(chǎn)裝置運(yùn)行狀態(tài)信息的樞紐。根據(jù)其在生產(chǎn)線的功能將其分為中央控制、數(shù)據(jù)通訊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信號采集與控制、驅(qū)動(dòng)模塊、用戶、系統(tǒng)管理、通訊協(xié)議等七大模塊。鋼鐵自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的專用裝置可以通過嵌入式來實(shí)現(xiàn)，例如可以再模塊中嵌入想實(shí)現(xiàn)的功能如按指定方式對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、對生產(chǎn)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(dòng)化生產(chǎn)線信息管理結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)自動(dòng)化生產(chǎn)線各種參數(shù)和生產(chǎn)特可以將信息管理系統(tǒng)在縱向上分為三個(gè)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(chǎn)任務(wù)和下層生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)信息，做出正確迅速的反應(yīng)即使對鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)維護(hù)或者是對其運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整發(fā)出指令，保證生產(chǎn)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(shù)對生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）控制層：控制層是整個(gè)系統(tǒng)的信息采集層，也處于整個(gè)結(jié)構(gòu)的底層。通過各種傳感器和變頻器等對自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集形式的監(jiān)控，同時(shí)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(dòng)化生產(chǎn)線的功能

專用裝置在自動(dòng)化生產(chǎn)線主要有以下兩個(gè)功能：

（1）接收并處理設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，將分析結(jié)果指令通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳遞給生產(chǎn)管理系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)再將收到信息下達(dá)；（2）接受并分析生產(chǎn)任務(wù)信息，將分析結(jié)果反饋給設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)。

2.4 人機(jī)監(jiān)控界面

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

（1）操作人員可以實(shí)時(shí)看通過人機(jī)界得到設(shè)備在生產(chǎn)過程中的參數(shù)。

（2）操作人員可以通過人機(jī)界面查詢并得到歷史運(yùn)行記錄。

（3）人機(jī)界面能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警顯示。

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

3 結(jié)論與展望

生產(chǎn)線的自動(dòng)化及其遠(yuǎn)程監(jiān)控是推進(jìn)工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)需要，是提高我國各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的核心競爭力的關(guān)鍵所在，提高企業(yè)的國際競爭力的核心。生產(chǎn)線的自動(dòng)化及其遠(yuǎn)程監(jiān)控能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的動(dòng)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只是工業(yè)化進(jìn)程中的一個(gè)例子，在接下來的發(fā)展中，各行各業(yè)都可以應(yīng)用這種技術(shù)提高企業(yè)的競爭力，為我國的崛起做出貢獻(xiàn)。

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