有色金屬加工設備智能化巡檢系統(tǒng)研究
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摘要:文章介紹了有色金屬加工設備智能化巡檢系統(tǒng)的設計與開發(fā)，指出智能化點巡檢系統(tǒng)采集生產設備實際運行狀態(tài)信息以及對應時間參數等，通過系統(tǒng)的各功能模塊進行設備輔助維護管理和數據統(tǒng)計分析，對提高有色金屬加工企業(yè)設備管理及運維水平起到重要的促進作用。
關鍵詞:設備管理;點巡檢;信息化;智能化;智能工廠
隨著有色金屬加工廠的轉型升級，朝著信息化、數字化和智能工廠的方向發(fā)展，工廠生產設備實現信息化管理及智能化點巡檢是保證設備可靠穩(wěn)定運行的重要技術手段。設備智能點巡檢系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星定位、GIS地理信息、FRID無線射頻、GPRS/3G/4G網絡通信、WIFI數據傳輸及CIS條形碼掃描等技術，結合機組設備基礎自動化程序，通過大數據處理手段對所需巡檢區(qū)域進行科學化、數字化、可視化的巡檢管理。同時，該系統(tǒng)具備生產設備的基本信息化管理，巡檢任務分發(fā)及巡檢結果數字化、設備隱患管理、巡檢人員考核管理等功能。系統(tǒng)實現用科學的統(tǒng)計分析和方便快捷的協(xié)調功能幫助企業(yè)管理者對巡檢活動、巡檢人員及設備狀態(tài)的統(tǒng)籌掌握，從而有效保障巡檢工作的順利展開，為發(fā)現設備故障隱患、處理隱患、避免事故以及保障設備安全穩(wěn)定運行提供科學、準確、可靠的數據支撐。
1主要研究內容
設備智能化巡檢系統(tǒng)開發(fā)重點圍繞設備管理巡檢數字化、無紙化和實現設備故障診斷及預警等目標進行相關的開發(fā)工作。通過采用信息化、數字化、傳感器數字采集等技術，建立設備檔案管理系統(tǒng)和信息化智能點巡任務管理系統(tǒng)，建立設備故障信息庫和對故障信息的大數據分析，盡早發(fā)現設備故障及隱患，用科學方法找出設備缺陷并完成整改及優(yōu)化，優(yōu)化企業(yè)的設備巡檢及維修工作，從而提高設備完好率和利用率。系統(tǒng)主要研究內容有，基礎設備管理系統(tǒng)開發(fā);智能點巡任務管理系統(tǒng)開發(fā);數據采集系統(tǒng)集成應用開發(fā);設備故障診斷及預警系統(tǒng)開發(fā);智能巡檢APP開發(fā)。
2架構設計
設備智能巡檢系統(tǒng)由三部分組成，分別是基于B/S的后臺管理系統(tǒng)、基于Android操作系統(tǒng)的巡檢APP、數據采集系統(tǒng)處理以及設備故障診斷及預警系統(tǒng)。后臺管理程序采用B/S結構(Browser/Server結構)，利用微軟公司的SQLServer2008和．Net作為開發(fā)工具，實現巡檢業(yè)務邏輯和WEB管理端的展示。巡檢APP是基于Android操作系統(tǒng)的移動APP，實現巡檢標簽識別、巡檢結果錄入以及數據展示功能。移動APP可以采用原生和HTML5混合開發(fā)的方式實現，標簽識別和巡檢數據采集需調用移動終端原生功能，數據展示可以用HTML5方式實現。數據采集系統(tǒng)以及備故障診斷及預警系統(tǒng)為Windows服務程序(WindowsService)，集成應用數據采集軟件IBA軟件，將采集到的IBA文件進行解析，作為自動巡檢的結果和巡檢點關聯起來，輸出設備故障診斷及預警報表信息等。通過調研分析大多數生產企業(yè)的設備日常點巡檢工作流程，結合信息化技術的特點，本次開發(fā)的設備智能化巡檢系統(tǒng)通用工作流程如圖1所示。
2．1系統(tǒng)邏輯架構
本系統(tǒng)架構為四層架構，分別為數據采集層、數據處理層、業(yè)務邏輯層和展示層。(1)數據采集層。數據采集通過兩種方式實現，一是自動采集，自動采集通過數據采集軟件采集PLC數據或物聯網傳感器采集數據作為巡檢結果;二是手動采集，通過巡檢人員手持智能終端(Android系統(tǒng))由巡檢員巡檢錄入數據作為巡檢結果。自動采集數據(IBA文件)由系統(tǒng)網絡傳遞至數據處理層進行解析，并保存在系統(tǒng)數據庫中。(2)數據處理層。解析數據采集層的IBA文件，解析結果保存至數據庫并和巡檢點實現邏輯關聯。(3)業(yè)務邏輯層。包括系統(tǒng)管理、設備管理、巡檢管理、異常管理、統(tǒng)計報表等模塊。(4)展示層。管理人員可以通過WEB管理端查看統(tǒng)計報表，巡檢員可以通過智能終端接收巡檢任務、查看任務狀態(tài)等。
2．2系統(tǒng)物理架構
本系統(tǒng)通過內部局域網實現設備、數據采集軟件、巡檢終端、后臺管理程序和管理員電腦等的互聯，系統(tǒng)物理架構如圖2所示。
2．3數據庫訪問設計
系統(tǒng)數據庫基于Windows操作系統(tǒng)平臺，后臺數據庫為SQLSever2008，實現基于網絡數據庫的智能化巡檢系統(tǒng)。應用基于面向對象理論的編程工具．Net語言，可處理大量數據，同時保證數據的完整性并提供多種高級管理功能。其靈活性、安全性、易用性為數據庫編程提供了良好的條件。
3主要模塊與主要功能
3．1后臺管理模塊
后臺管理模塊主要實現生產企業(yè)設備管理、巡檢計劃的制定、巡檢任務下發(fā)、設備異常管理、系統(tǒng)管理、報表統(tǒng)計等功能。
3．2智能巡檢APP
智能巡檢APP是基于Android操作系統(tǒng)，實現巡檢標簽識別、巡檢結果錄入、數據展示、消息推送等功能。智能巡檢APP前端采用VUE實現，后端采用．NETWebAPI實現，前后端徹底分離，操作界面如圖3所示。(1)系統(tǒng)登錄。巡檢人員使用用戶賬號和密碼登錄移動終端，根據用戶權限顯示相應功能。(2)巡檢任務制定及分發(fā)。系統(tǒng)管理人員可制定及分配巡檢任務，巡檢員通過手持終端中的APP可查看當前時間分配給自己的巡檢任務及其巡檢狀態(tài)(已檢、未檢、漏檢)。巡檢任務包含巡檢點及對應的巡檢內容、時間要求以及巡檢標準等信息。巡檢內容分為自動巡檢、手動巡檢兩種，巡檢人員可通過手持終端查看系統(tǒng)自動巡檢的狀態(tài)數據及報警預警信息等。(3)巡檢執(zhí)行及記錄。巡檢過程中巡檢人員可以進行日志記錄并拍照，將有設備隱患部位實時拍照上傳至系統(tǒng)。巡檢現場有網絡連接時可在線上傳，巡檢現場無數據網絡信號時，手持巡檢終端具備離線保存上傳巡檢結果的功能。巡檢人員可通過電腦終端或手持終端查看本人的所有巡檢歷史記錄。(4)巡檢統(tǒng)計。系統(tǒng)可按部門或巡檢責任人自動統(tǒng)計，已完成、未完成的巡檢數量，巡檢人員工作完成率等管理指標。(5)異常處理。執(zhí)行巡檢過程中發(fā)現的異常，系統(tǒng)可按照事先設定或發(fā)送給相關責任人。責任人收到后到現場進行處理，并填寫處理結果，處理完成后關閉異常。查詢異常申報人、申報時間、異常描述、設備名稱、缺陷級別等。(6)數據推送。實現APP內推送或微信推送。定時向相關人員分權限推送巡檢任務、設備運行情況、巡檢異常等信息。
3．3數據處理程序
數據采集系統(tǒng)定時采集巡檢點的狀態(tài)和數據(圖4)，通過數據處理程序保存在數據庫里。后臺管理系統(tǒng)訪問數據庫，選擇所需設備狀態(tài)數據并導入到巡檢結果中。需要自動巡檢的項目需配置數據采集的通訊參數設備、DB塊、變量進行數據關聯。
4結束語
本文針對有色金屬加工設備智能化點巡檢系統(tǒng)的設計與開發(fā)工作進行了簡要總結，旨在開發(fā)出一套設備智能化點巡檢系統(tǒng)，實現加工企業(yè)設備管理及點巡檢工作的信息化管理。該系統(tǒng)通過科學的管理手段和方法防對生產設備進行預防性檢查和巡視，及時查明故障原因及設備運行異常，制定合理的故障處理措施，從而保證設備運行的可靠穩(wěn)定，降低維護和檢修費用，為逐步實現生產設備的全生命周期管理奠定基礎。該系統(tǒng)在開發(fā)設計時考慮到了不同生產車設備的通用性要求，當前系統(tǒng)已在鋁帶冷軋機組設備上應用，受到了用戶的認可和高度評價。隨著系統(tǒng)功能的不斷完善和版本迭代，后續(xù)可推廣應用于有色金屬加工廠的熔鑄、鑄軋、熱軋、箔軋、精整等生產車間機組設備。
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作者:任志昂 萬曉鴿 余宏飛 倪海濤 單位:中色科技股份有限公司
