基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)

馮職文

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510000)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)

馮職文

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510000)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的越來(lái)越深入，將熱處理生產(chǎn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠極大的促進(jìn)我國(guó)熱處理行業(yè)的信息化和自動(dòng)化發(fā)展。在當(dāng)今以節(jié)能減排為主流的社會(huì)環(huán)境下，提升熱處理行業(yè)的整體自動(dòng)化水平，加快粗放型生產(chǎn)向精細(xì)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，是未來(lái)不可避免的趨勢(shì)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能監(jiān)控系統(tǒng)；RFID標(biāo)識(shí)；生產(chǎn)調(diào)度

熱處理是現(xiàn)代裝備制造業(yè)的重要組成部分，通過(guò)熱處理對(duì)金屬材料的改變，充分挖掘金屬材料的潛能，保證產(chǎn)品的使用性能。目前,我國(guó)的熱處理行業(yè)相對(duì)落后，不管在車(chē)間生產(chǎn)還是生產(chǎn)管理上，都存在諸多問(wèn)題。主要表現(xiàn)在工藝制訂時(shí)隨意性大,大多數(shù)是根據(jù)生產(chǎn)人員的經(jīng)驗(yàn)積累；工藝管理混亂,沒(méi)有形成統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)；重復(fù)性工作多,缺乏最新的資料作指導(dǎo)；生產(chǎn)設(shè)備落后，特別是控溫技術(shù),精度不高，經(jīng)常出現(xiàn)跑溫現(xiàn)象；在生產(chǎn)管理方面，文件的命名、管理和記錄不夠科學(xué),導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性差；設(shè)備維護(hù)維修缺少記錄,設(shè)備不能保證一直在良好的工作狀態(tài)下運(yùn)行,沒(méi)能對(duì)有可能出現(xiàn)問(wèn)題的零部件進(jìn)行及時(shí)檢修或者更換，再加上整個(gè)熱處理行業(yè)自動(dòng)化、信息化水平低，嚴(yán)重影響了我國(guó)熱處理行業(yè)的發(fā)展。

本文研究的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)，是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整個(gè)智能系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)模塊組成：(1)以KingView6.55組態(tài)軟件為平臺(tái)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)控子系統(tǒng)，主要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備、工藝參數(shù)、工藝執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把重要的工藝參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和管理子系統(tǒng)的執(zhí)行層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息共享。(2)生產(chǎn)管理子系統(tǒng)以SQL2005數(shù)據(jù)庫(kù)為平臺(tái)，以PHP.NET為編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。主要功能是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、信息化和規(guī)范化管理。通過(guò)應(yīng)用RFID標(biāo)識(shí)技術(shù)，對(duì)熱處理加工件進(jìn)行在線(xiàn)生產(chǎn)與庫(kù)存跟蹤，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行單元的各個(gè)層次得到合理的協(xié)同，能夠有效解決熱處理工件生產(chǎn)、管理和物流精益化的問(wèn)題。(3)數(shù)字視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，對(duì)重要生產(chǎn)場(chǎng)所、設(shè)備和工件以及操作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像，以便現(xiàn)場(chǎng)管理和責(zé)任追溯。整個(gè)智能監(jiān)控系統(tǒng)是以物聯(lián)網(wǎng)模式對(duì)三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。

1 實(shí)時(shí)測(cè)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)是整個(gè)智能監(jiān)控系統(tǒng)的最重要組成部分，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)的獲取，數(shù)據(jù)的處理以及控制輸出的執(zhí)行，其按照三級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，中央級(jí)和遠(yuǎn)程級(jí)。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

測(cè)控子系統(tǒng)主要是對(duì)熱處理生產(chǎn)車(chē)間的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。如需要采集和控制的參數(shù)主要有溫度、液體流量、壓力、碳勢(shì)、氣體流量和真空度等。

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)主要是實(shí)時(shí)采集各生產(chǎn)爐的工藝參數(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將工藝參數(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制端；采用集散控制系統(tǒng)，把多個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)爐通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)爐參數(shù)的集中測(cè)控管理；

中央級(jí)主要是在中央控制室，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集傳輸進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊反饋到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并且能夠把監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，數(shù)據(jù)相互共享。在控制室的主控PC機(jī)上，設(shè)計(jì)友好人機(jī)界面，人機(jī)界面集成了熱處理爐的模擬量采集模塊系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)智能儀表的數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警信息于一體，各個(gè)熱處理爐之間的實(shí)時(shí)工況可以通過(guò)切換畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)組態(tài)王畫(huà)面還與智能車(chē)間系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)連接在一起，在系統(tǒng)畫(huà)面中便可以快捷查詢(xún)相關(guān)產(chǎn)品的信息，如產(chǎn)品的名稱(chēng)、批號(hào)、加工過(guò)程參數(shù)以及加工工藝表等信息。

圖1 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

遠(yuǎn)程級(jí)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的形式，把實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息和組態(tài)畫(huà)面發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，客戶(hù)可以通過(guò)IE客戶(hù)端瀏覽，并且根據(jù)客戶(hù)擁有的相應(yīng)權(quán)限實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 生產(chǎn)管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)能讓管理人員在電腦前就可以了解企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)情況。每件(批)加工件對(duì)應(yīng)一個(gè)RFID標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的批次號(hào)，從客戶(hù)來(lái)料到產(chǎn)品生產(chǎn)完成出庫(kù)的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都對(duì)其寫(xiě)入相關(guān)數(shù)據(jù)信息。通過(guò)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽號(hào)，可以追溯其入庫(kù)、來(lái)料自檢、生產(chǎn)記錄、檢驗(yàn)、出庫(kù)等全程信息。

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)由三部分組成：收發(fā)管理、加工管理、經(jīng)營(yíng)管理。整個(gè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)原理圖如圖2：

圖2 生產(chǎn)管理原理圖

2.1 收發(fā)管理

收發(fā)管理就是在產(chǎn)品到廠(chǎng)時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行信息登記，形成產(chǎn)品標(biāo)識(shí)卡，標(biāo)識(shí)卡跟隨產(chǎn)品貫穿整個(gè)熱處理生產(chǎn)過(guò)程，主要是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)追蹤。系統(tǒng)應(yīng)用RFID技術(shù)，給每批產(chǎn)品配備一張ID卡，ID卡里填寫(xiě)了每批產(chǎn)品的信息，如廠(chǎng)家、材料、產(chǎn)品批號(hào)、生產(chǎn)日期、工藝要求等信息。經(jīng)過(guò)RFID卡與貨物的綁定后，通過(guò)刷卡來(lái)查看貨物的具體狀態(tài)和進(jìn)行生產(chǎn)流程的操作。

2.2 加工管理

加工管理主要針對(duì)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的信息管理，如來(lái)料自檢及自檢不及格的處理，工藝編制，外協(xié)加工的流程化處理、按設(shè)備加工能力、工件的工藝要求等因素進(jìn)行拼爐或分爐排產(chǎn)，設(shè)備點(diǎn)檢、生產(chǎn)記錄、交接班記錄、首末巡檢、送檢、檢驗(yàn)報(bào)告、不合格品處理、車(chē)間生產(chǎn)調(diào)度等，這些工作都均通過(guò)軟件完成，取代工廠(chǎng)以前的紙質(zhì)管理模式。

在加工管理的環(huán)節(jié)中，車(chē)間生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)作業(yè)生產(chǎn)高效率、高柔性、快速響應(yīng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。良好的車(chē)間作業(yè)生產(chǎn)調(diào)度可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)和環(huán)境的狀態(tài)，在盡可能滿(mǎn)足約束條件的前提下，按照工藝規(guī)程和計(jì)劃，通過(guò)下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度指令對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的可用資源進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)配，以達(dá)到縮短產(chǎn)品的制造周期、減少在制品、降低庫(kù)存、以達(dá)到提高生產(chǎn)資源的利用率和提高制造系統(tǒng)生產(chǎn)率的目的。

本系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)，因此，車(chē)間調(diào)度系統(tǒng)將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)反饋，形成一個(gè)半封閉的調(diào)度系統(tǒng)。整個(gè)生產(chǎn)調(diào)度過(guò)程中，既滿(mǎn)足最小加工成本，最短期交貨，設(shè)備最大負(fù)荷等多生產(chǎn)調(diào)度指標(biāo)，而且還考慮工件工序間的約束、設(shè)備共享帶來(lái)的沖突、車(chē)間作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋的作業(yè)實(shí)況動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃等實(shí)際生產(chǎn)情況。

2.3 經(jīng)營(yíng)管理

實(shí)時(shí)了解企業(yè)的經(jīng)營(yíng)情況。包括資產(chǎn)、人員、產(chǎn)值、廢品率、能耗、客戶(hù)等信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)匯總、報(bào)表生成等。特別是生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)能夠根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)統(tǒng)計(jì)的信息，經(jīng)過(guò)分析，數(shù)據(jù)處理，最終形成生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)圖表，給管理人員最直觀的操作。圖3是為經(jīng)營(yíng)管理設(shè)計(jì)的產(chǎn)品標(biāo)示卡。

圖3 熱處理產(chǎn)品標(biāo)識(shí)卡界面圖

3 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)主要是對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和主要部門(mén)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)視頻可以代替專(zhuān)門(mén)人員的巡查，特別是在晚間作業(yè)時(shí)間，能夠很好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控，如圖4所示。整個(gè)子系統(tǒng)主要功能包括：視頻瀏覽、視頻錄像、圖像抓拍、錄像查詢(xún)、錄像回放、云鏡控制等。

圖4 視頻監(jiān)控圖

通過(guò)錄像回放的方式，可以對(duì)平時(shí)出現(xiàn)的一些問(wèn)題可以進(jìn)行原因追溯，這對(duì)公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的管理方式。

4 三大子系統(tǒng)的功能融合

熱處理智能管理系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)、后臺(tái)生產(chǎn)管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，三個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取工藝參數(shù)，在組態(tài)軟件通過(guò)SQL編程語(yǔ)言與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)相連，能把現(xiàn)場(chǎng)采集到的工藝參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于保存和記錄。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的工藝控制參數(shù)也可以通過(guò)SQL語(yǔ)言從生產(chǎn)管理子系統(tǒng)獲取，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載到現(xiàn)場(chǎng)儀表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，客戶(hù)可以通過(guò)IE瀏覽器遠(yuǎn)程登錄進(jìn)行監(jiān)控。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng)，由于能實(shí)現(xiàn)熱處理裝備、工藝、生產(chǎn)過(guò)程的精益化管理，實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)執(zhí)行層的可控性達(dá)到精密控制，以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行單元的各個(gè)層次的合理的協(xié)同，能夠極大的提升工廠(chǎng)熱處理生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)的信息化、自動(dòng)化和智能化管理，從而提升企業(yè)生產(chǎn)效益。

[1] 朱萬(wàn)山.熱處理工藝系統(tǒng)研發(fā)[D].電子科技大學(xué), 2012.

[2] 閻承沛. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)熱處理工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展[J].金屬熱處理, 2000,25(10):26-29.

[3] 王桂棠，劉文豪. 基于B/S結(jié)構(gòu)體系的熱處理企業(yè)信息管理系統(tǒng)[J]. 熱加工工藝，2005(1)：64-65.

[4] 胡 錚.物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[5] 張偉民,陳乃錄,胡明娟,等.熱處理智能技術(shù)[J].熱處理, 2004, 19(1):1-5.

[6] 徐俊剛，戴國(guó)忠，王宏安.生產(chǎn)調(diào)度理論和方法研究綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2004,41(2)：257-267.

[7] 劉桂雄. 基于IEEE1451的智能傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2012.

(本文文獻(xiàn)格式：馮職文.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱處理智能監(jiān)控系統(tǒng) [J].山東化工，2016，45(14)：95-97，99.)

Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things

FengZhiwen

(Guangdong Huanqiu-guangye Contracting&Engineering Co.,Ltd., Guangzhou 510000,China)

The Internet of Things technology is more and more deeply used in the industrial application. With combination of heat treatment production and the Internet of Things, the Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things technology can be developed, which would advance the development of heat treatment industry with informatization and automation in our country. Nowadays, under energy conservation and emission reduction as mainstream environment, it is an inevitable trend to enhance the overall automation level and speed up the transformation from extensive production to fine production in the future.

the Internet of things technology, the intelligent monitoring system, RFID label, production scheduling

2016-05-11

馮職文(1986—)，廣東清遠(yuǎn)人，助理工程師，主要從事石油化工儀表自控設(shè)計(jì)。

TG155.92; TP399

A

1008-021X(2016)14-0095-03