衡器在線智能監測管理系統的研究與應用

魏斌 任國明

(唐山鋼鐵集團微爾自動化有限公司，河北唐山 063000)

中國制造2025是中國政府實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領，隨著該戰略的提出，企業自動化信息化不斷深入發展，企業衡器行業也在不斷進行著信息化變革，我們研究小組針對企業尤其是大型企業衡器數量多且分布范圍廣、設備點檢和維護效率低下、設備故障無法及時獲知等問題，聯合衡器制造廠家特別研發了衡器在線智能管理系統，通過智能化的方式實現遠程衡器管理。

1 整體設計思想

該系統功能設計依據企業計量業務特點進行，在規范物資計量流程的前提下，能夠通過局域網、互聯網，通過遠程訪問和遠程控制技術，實現遠程集中監控和協助作業，實現對衡器重量數據和傳感器數據的實時監控、故障報警、標定管理等功能，能夠滿足不同場合的對數字秤臺監控的需求，實時監控衡器設備的運行狀態，傳感器或儀表故障時能夠及時報警，可進行遠程點檢、故障診斷和維護。

2 系統設計原則

2.1 可行性和適應性

項目在建設過程中，應緊扣項目的要求，密切結合實際業務情況，具有高度可行性，能滿足實際業務需求，同時對內外部環境變化具有較強適應能力。

2.2 可靠性和穩定性

系統要求基于主流開發框架平臺，采用模塊化設計，充分考慮可靠性、兼容性、開放性和穩定性，保證人為和外部的異常事件不會引起系統的紊亂或者整體崩潰；當出現問題后能在較短的時間內恢復，并能保證系統數據的完整和一致。

2.3 安全性和高效性

具有完整的安全和控制管理機制，支持多種授權和多級安全控制等安全機制和措施，具備安全手段，保障信息和數據的安全。支持大量用戶并發訪問，且一般操作的響應時間小于3s。

2.4 先進性

采用當前先進的基于計算機網絡的軟件、硬件產品，從而保證系統在技術上領先。在實用的前提下，應從投資保護及長遠觀點做適當考慮，在技術上要保持五至十年左右的先進性。

2.5 系統友好易用性

界面設計美觀大方，操作簡便，涉及系統全流程的主要數據應設計軟件容錯功能。

2.6 二次開發

系統內部集成二次定制及開發所需的完整應用工具，開發工具應易于使用，基礎控件和功能控件齊全，同時提供主流的、標準的二次開發接口。

3 系統功能模塊

衡器智能監測管理系統的主要功能包括衡器基礎配置、衡器實時信息管理、標定檢定管理、設備運行大數據分析四大模塊。

3.1 衡器基礎配置

管理人員可以新增、修改、刪除衡器名稱、衡器IP地址、衡器端口、登錄名、登錄密碼以及傳感器數量信息。

3.2 衡器實時信息管理

衡器信息管理可以查詢衡器登錄時間、故障信息類故障描述等(如圖1所示)。

3.3 標定檢定管理

圖1 衡器實時信息管理查詢界面

圖2 標定檢定管理界面

檢定參數區：顯示當前選擇的衡器的儀表型號、儀表序列號、稱臺類型、稱臺序列號、稱臺零點、量程系數及標定重量。檢定設置區：用于選擇需要查看的衡器名稱，檢定日期，檢定周期。角差系數：顯示每個傳感器的角差系數，根據稱臺傳感器個數自動顯示每個傳感器的角差系數。零點讀數：顯示上次標定的稱臺零點值。檢定讀數：顯示上次標定的稱臺加載標定重量的AD讀數值。傳感器破殼檢測：防止有作弊人員干擾破壞傳感器，實時監測傳感器的氣密性，保證設備完好率。傳感器溫度檢測：實時監測設備的正常工作溫度，保證設備的正常運行。歷史檢定信息：顯示選擇衡器的歷史檢定信息。檢定周期：設置下次檢定的時間間隔。讀零點：讀取衡器傳感器零點信息。(如圖2所示)

3.4 衡器設備運行大數據分析

圖3 各傳感器零點數據監控曲線

(1)零點數據監控曲線：用來實時監測秤體零點的動態情況，及時發現零點異常，為維護人員提供零點異常告警，并對零點的異常波動進行日志記錄，為維護人員的分析工作提供數據支撐。(如圖3所示)

(2)相對傳感器比對曲線：相對的兩臺傳感器為一組，實時監測這組中兩臺傳感器的動態輸出，可為維護人員針對秤體形變或秤體下異物支撐等異常情況提供實時的告警。(如圖4所示)

(3)傳感器增量對比曲線：實時監測每只傳感器的彈性形變過程中的增量線性優良度。為維護人員及時發現傳感器的疲勞損傷等異常情況提供數據支撐，使設備的預防性維護成為可能。(如圖5所示)

4 應用與效果

衡器智能監測管理系統的應用，有效提高了衡器設備點檢和維護質量，降低了設備的故障率，減少了設備停機時間，極大地提高了衡器維護的效率，切實保障客戶的經濟利益。系統還增加了大數據分析功能，實時采集衡器傳感器和儀表的運行參數，對參數的穩定性和特異性指標進行大數據分析比對，能夠及時避免干擾或人為篡改標定參數等作弊的情況，可以及時辨識發現秤體機械形變、傳感器性能穩定性下降、傳感器或儀表偶發故障等異常情況，為衡器設備維護人員進行預防性維護工作提供數據支撐，有效提高了企業衡器設備的穩定運行率，大大降低了計量異議的發生率，為企業帶來了較大的經濟效益。

圖4 相對傳感器比對曲線

5 推廣與展望

圖5 傳感器增量對比曲線

衡器設備是支撐企業運行的關鍵資產，各類制造類企業會重點關注此類設備的完備使用率，但是此類設備的維檢工作比較專業化，各企業要么忽略這項工作，出現故障時只能停止使用或帶病使用；要么請專業人員進行定期維護，投入成本高，出現故障不能及時維修，對企業正常運行帶來困擾、風險和不可挽回的損失。衡器在線智能檢測系統的出現有效滿足了各類大中小制造類企業的現實需求，可以為非專業化的衡器使用者提供直觀的結論式的專業化維修保養建議，簡化衡器設備檢維修人員的工作，使預防性維護變為了可能，有效提高衡器設備的完備率，可為企業帶來較大的綜合效益。