劉杰 馬永亮

摘 ?要：無人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時性、準(zhǔn)確性和全面性對整個系統(tǒng)的可靠、高效、穩(wěn)定運行起著決定性的作用。如何更好地管理數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)管控整個生產(chǎn)流程是我們重點探討的問題。文章主要以城門山銅礦無人值守泵站系統(tǒng)為例，來探討無人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與管理情況。

關(guān)鍵詞：無人值守;數(shù)據(jù)采集;管理

中圖分類號：TU991.35 ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0187-02

Abstract： The real-time， accuracy and comprehensiveness of unattended system data play a decisive role in the reliable， efficient and stable operation of the whole system. How to better manage data and apply data and use data to control the entire production process is our focus. This paper mainly takes the unattended pumping station system of ChengmenHill Copper Mine as an example to discuss the data acquisition and management of unattended system.

Keywords： unattended; data acquisition; management

1 概述

城門山銅礦是國內(nèi)一家大型露天銅礦山，設(shè)備先進，智能化程度較高。礦區(qū)建設(shè)了完善的供排水系統(tǒng)。共有無人值守泵站六個。因泵站為無人值守泵站，所以對系統(tǒng)運行可靠性要求很高。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時性、準(zhǔn)確性和全面性對整個系統(tǒng)的可靠、高效、穩(wěn)定運行起著決定性的作用。無人值守系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)對整個工業(yè)過程進行管控。通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)控與分析，可以對設(shè)備運行狀態(tài)及故障進行分析和判斷，同時數(shù)據(jù)應(yīng)用在生產(chǎn)管理上也具有重要的指導(dǎo)意義。

2 系統(tǒng)簡介

無人值守數(shù)據(jù)采集和管理系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集與檢測模塊、現(xiàn)場檢測模塊、遠程監(jiān)控模塊。

為了有效對工作現(xiàn)場的各種工作數(shù)據(jù)進行采集，在工作現(xiàn)場布置了較多的傳感器，其可以對各種生產(chǎn)狀態(tài)信息進行提取，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C管理系統(tǒng)當(dāng)中。

現(xiàn)場監(jiān)測與控制模塊。該模塊主要由PLC邏輯控制單元、現(xiàn)場管理軟件和操作面板組成。計算機負責(zé)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的運行控制，其可以對各種傳感器和PLC發(fā)送來的信息進行分析，并在該基礎(chǔ)上進行控制決策，并將生產(chǎn)現(xiàn)場傳輸過來的數(shù)據(jù)進行保存。為了了解操作人員開展工作，現(xiàn)場還配置有手動操作面板，可以及時對現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)進行控制。

為了遠程實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控，配置了專門的遠程監(jiān)控模塊，其由計算機、管理控制軟件、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)所組成。通過計算機網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場進行遠程操作，并實時對各種數(shù)據(jù)完成更新。遠程監(jiān)控模塊還具有開放的接口，非常方便將該系統(tǒng)接入到其它系統(tǒng)當(dāng)中。

3 數(shù)據(jù)類型

根據(jù)作用劃分，無人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要分為三類[3]。

3.1 運行數(shù)據(jù)

電流、電壓、頻率、流量、壓力、溫度、振動等，主要用于系統(tǒng)控制與保護、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控及故障判斷。系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)備運行要求設(shè)定電流、電壓、流量、壓力、溫度等保護值，當(dāng)運行值超限時系統(tǒng)啟動保護程序?qū)\行設(shè)備進行保護動作，同時系統(tǒng)還可根據(jù)生產(chǎn)需求自動調(diào)整電機頻率，以達到供排水平衡。

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)

液位、pH值、濁度，主要用于水位監(jiān)測及水質(zhì)監(jiān)測，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定液位自動啟停設(shè)備，液位數(shù)據(jù)同時用于地下涌水及采坑匯水量的監(jiān)測。pH值、濁度數(shù)據(jù)主要用于水質(zhì)監(jiān)測，生產(chǎn)部門可根據(jù)水質(zhì)變化情況及時調(diào)整生產(chǎn)。

3.3 統(tǒng)計數(shù)據(jù)

設(shè)備運行時間、供排水水量。主要用于能耗分析及供排水水量統(tǒng)計分析。系統(tǒng)自動生成數(shù)據(jù)報表，對設(shè)備運行時間、供排水水量進行統(tǒng)計，并具備報表導(dǎo)出功能，還可與上級數(shù)據(jù)中心進行對接。生產(chǎn)部門根據(jù)報表數(shù)據(jù)對設(shè)備能效、能耗及水量進行統(tǒng)計與分析。

4 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各類傳感器采集的模擬量信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后反饋至PLC控制器，PLC控制器具備通訊接口，通過網(wǎng)絡(luò)與控制計算機進行通訊，實現(xiàn)泵站的集中控制。為保障光纖通訊中斷時，調(diào)度中心仍能夠采集現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)。結(jié)合城門山銅礦4G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)項目，實現(xiàn)PLC控制柜與調(diào)度中心上位機之間的無線通訊。該通訊方式作為一種備用方式，確保對各泵站的不間斷監(jiān)控。主要實現(xiàn)方式為：PLC與無線通訊模塊（CPE）之間可通過以太網(wǎng)實現(xiàn)通訊，通過對無線CPE模塊進行配置，最終可實現(xiàn)PLC與上位機之間的無線通訊，保障了無人值守泵站的穩(wěn)定運行[4]。

5 數(shù)據(jù)曲線分析

點首頁“數(shù)據(jù)曲線”按鈕， 點擊之后即進入如圖1畫面：

此時畫面上顯示的多條曲線，此曲線圖最多同時顯示8條曲線。下面指示器能夠左右移動曲線。將鼠標(biāo)拖動游標(biāo)上的時間，能夠在旁邊筆1-筆8顯示時間點與曲線之間的交叉點值。

點擊曲線圖，出現(xiàn)如圖2曲線選擇界面進行選擇需要投入的曲線：

上面有一列時間顯示，可以進行輸入數(shù)值來進行查看所需要的歷史時間圖顯示。圖表長度一列是顯示圖表長度時間的，可以更改進行查看。標(biāo)記一行有筆#1到筆#8，通過點擊可以進行數(shù)據(jù)類型的選擇。在圖框里面點擊需要查看的名稱的歷史曲線。通過對各類數(shù)據(jù)曲線變化的分析，可對設(shè)備運行狀態(tài)進行預(yù)判，達到預(yù)檢預(yù)修的目的，避免了設(shè)備故障的擴大化，減少維修成本。如：通過對運行電流、壓力、流量等值的曲線變化分析，可以對電機、水泵的性能進行預(yù)判;通過對pH值、濁度、液位數(shù)據(jù)變化的分析，可以實現(xiàn)對采坑涌水量、水質(zhì)變化的分析，生產(chǎn)部門根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況合理調(diào)整生產(chǎn)安排。

6 數(shù)據(jù)報表

數(shù)據(jù)報表主要用于生產(chǎn)管理、設(shè)備能效及能耗的分析，詳見圖3數(shù)據(jù)報表。

7 系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的要求

7.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]

泵站能否實現(xiàn)無人值守，取決于終端設(shè)備的傳感器反饋的信號和基本數(shù)據(jù)是否正確，因此前段輸出信號的設(shè)備質(zhì)量及運行的穩(wěn)定性非常重要。無人值守系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動化工業(yè)過程控制。定期對各類傳感器進行校準(zhǔn)和保養(yǎng)維護是保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定的前提。

7.2 數(shù)據(jù)的實時性

數(shù)據(jù)的實時性指的是數(shù)據(jù)的采集、反饋必須要及時，減少或避免延時是保證系統(tǒng)運行精度的必要條件。無人值守系統(tǒng)根據(jù)實時數(shù)據(jù)的變化情況即時調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如：根據(jù)液位變化自動啟停泵組;電流、壓力、流量變化自動啟動保護程序等。

8 結(jié)束語

隨著工業(yè)技術(shù)的進一步發(fā)展，無人值守系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，建設(shè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，制定和完善設(shè)備維護計劃，并進行規(guī)范化、制度化管理，以使設(shè)備始終能夠保持最佳狀態(tài)。實現(xiàn)遠程對泵站無人或少人值守系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，降低人員及管理成本，從而真正做到泵站的無人值守，也為其他無人值守系統(tǒng)提供了借鑒意義。

參考文獻：

[1]陳海波.實現(xiàn)泵站無人值守的幾個重要環(huán)節(jié)[J].自動化應(yīng)用，2014（9）：62-63.

[2]沈旭.無人值守泵站自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)探討[J].凈水技術(shù)，2019，38（S1）：290-293.

[3]武亞峰.中央水泵房無人值守系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].西部探礦工程，2020，32（05）：147-149.

[4]莫州寒，等.露天礦山無人值守泵站系統(tǒng)設(shè)計[J].銅業(yè)工程，2019（4）：31-33.