生產線自動化及遠程監控

屈科科+解軍艷

摘 要：隨著工業德國“工業4.0”的進程越來越快，工業生產設備遠程監控系統逐漸受到前所未有的關注，近些年國內外學者在業生產設備遠程監控系統及其自動化領域成果不斷。本文以鋼鐵自動化生產和遠程監控為例進行了分析，這種新興技術在處理生產任務、進行生產指令和調度物資方面有極強的優勢，在實際生產中取得了良好的效果。

關鍵詞：自動化生產線；遠程監控；信息集成；工業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4.0”進程的推進人類進入第四次工業革命，相應的我國的“中國制造2025”計劃也預示著我國也開始了第四次工業革命。通過電子技術、傳感技術、網絡通信、建站技術、控制技術等多門學科的有機結合，工廠才可能實現生產線的遠程監測。

對鋼鐵生產線上的信息進行全方位全過程地掌握，對各類信息進行分類匯總并有效及時地處理才能保證鋼鐵的生產質量。目前而言我國鋼鐵行業的生產線較前些年有所發展但是相比于發達國家而言差距仍然很大。在鋼鐵生產線上大多存在投資大、操作困難、功能冗余、不抗干擾等缺點使得以PC為終端的信息交流難以實現，本文針對這一現狀和生產實際需要提出了鋼鐵自動化生產線監控管理的新模式。

1 鋼鐵自動化生產線監控系統結構

鋼鐵自動化技術的發展與鋼鐵工藝的發展、互聯網技術的普及以及計算機技術的發展密切相關。參照ISO相關標準可將鋼鐵自動化生產線監控系統結構分為設備的監控管理系統、生產過程的監控系統和生產監控管理系統三部分。

1.1 設備監控管理系統

對于鋼鐵生產單位來說生產設備的穩定是整個得以生存發展的前提條件，而生產設備的穩定和生產活動的有序進行則取決于管理職能和維護水平。設備監控管理系統是將設備的管理和控制一體化處理其功能主要有兩方面：

（1）根據設備的實時狀態信息數據，通過特定的處理優化方法來實現設備的維修管理，給出正確最優化的維修計劃。對于發展中的生產企業而言規范化的設備數據庫和有效的設備維護管理模式在企業生產活動中有不可取代的作用。（2）通過互聯網及傳感器技術對生產狀態下的設備關鍵數據和信息進行實時的監控，通過監測的數據編制整理出最優化的生產計劃和合理的生產工藝使得人機能最大化被利用，增加企業的和單機的生產效率。

1.2 過程監控系統

過程監控系統的存在意義是通過相關監測數據和響應的工藝算法保證設備一直處于最優化的生產狀態，保證生產出的產品的質量。

1.3 生產監控管理系統

以最低的成本最小的資源消耗量來獲得最大的產值是每個生產單位的共同目標，鋼鐵企業也不例外。根據企業訂單和交貨時間、單位生產量和生產儲備量的綜合考慮。在能滿足企業交付計劃任務時盡量晚生產，合理分配資源并監督計劃的實施是生產監控管理系統的主要存在意義。

2 基于專用裝置的鋼鐵自動化生產線監控管理模式

為了避免在生產過程中某些小失誤帶來的巨大損失，對生產設備的實時監測并在第一時間做出正確有效的響應十分重要。由于這一問題的重要性，采用專用裝置對鋼鐵自動化生產線進行監控并共享設備信息，操作員根據共享數據可實時準確地了解設備的工藝參數和生產狀態。

2.1 專用裝置功能

專用裝置在自動化控制系統的作用不可取代，他是生產裝置運行狀態信息的樞紐。根據其在生產線的功能將其分為中央控制、數據通訊、實時數據信號采集與控制、驅動模塊、用戶、系統管理、通訊協議等七大模塊。鋼鐵自動化控制系統中的專用裝置可以通過嵌入式來實現，例如可以再模塊中嵌入想實現的功能如按指定方式對設備進行監控、對生產線中視頻錄像存儲、對監控影響集中管理等功能。

2.2 鋼鐵自動化生產線信息管理結構模型

根據自動化生產線各種參數和生產特可以將信息管理系統在縱向上分為三個層次，即管理層、執行層和控制層。

（1）管理層：通過處理上層生產任務和下層生產線的實時信息，做出正確迅速的反應即使對鋼鐵自動化生產設備的運行狀態維護或者是對其運行狀態調整發出指令，保證生產線的高效性和安全性。

（2）執行層：執行層主要根據上面管理層的指令，通過互聯網技術對生產設備的相關參數進行調整，保障設備的穩定運行和產品質量。

（3）控制層：控制層是整個系統的信息采集層，也處于整個結構的底層。通過各種傳感器和變頻器等對自動化生產設備進行實時數據采集形式的監控，同時將采集的數據傳遞給執行層，然后執行層將接收到的數據再傳遞給管理層。

2.3 專用裝置在鋼鐵自動化生產線的功能

專用裝置在自動化生產線主要有以下兩個功能：

（1）接收并處理設備實時監控信息，將分析結果指令通過互聯網技術傳遞給生產管理系統，生產管理系統再將收到信息下達；（2）接受并分析生產任務信息，將分析結果反饋給設備監控管理系統。

2.4 人機監控界面

人機界面將生產數據形象化數字化，具有很好的操作性。一般的人機監控界面都具有下列四種功能：

（1）操作人員可以實時看通過人機界得到設備在生產過程中的參數。

（2）操作人員可以通過人機界面查詢并得到歷史運行記錄。

（3）人機界面能夠實現自動報警顯示。

（4）人機界面應用了多媒體技術操作界面友好，畫面數據通俗、系統，人機界面同時也提供了語音功能一項。

3 結論與展望

生產線的自動化及其遠程監控是推進工業發展的重要技術需要，是提高我國各個生產企業的核心競爭力的關鍵所在，提高企業的國際競爭力的核心。生產線的自動化及其遠程監控能實現生產成本的動態控制，也可以提高企業的決策水平和資金的利用率。

本文中所闡述的鋼鐵行業的遠程監控系統只是工業化進程中的一個例子，在接下來的發展中，各行各業都可以應用這種技術提高企業的競爭力，為我國的崛起做出貢獻。

參考文獻：

[1]姚程寬，張新華，詹喆.物聯網的應用領域與發展前景[J].科技廣場，2013（11）：78-80.

[2]王建華，黃河清.計算機控制技術[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]王懷宇，趙建軍，李景麗.基于物聯網的溫室大棚遠程控制系統研究[J].農機化研究所，2015（01）：123-127.

[4]武一，包春蘭.基于GSM和ZigBee技術的智能家居系統設計[J].河北工業大學學報，2014（02）：15-18.

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