设备状态智能采集监测系统(...DA)在锅炉制造行业的应用_刘长清.pdf

设备状态智能采集监测系统（）在锅炉制造行业的应用刘长清，焦文祥（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨）摘 要：设备状态智能采集监测系统（）是以计算机和以太网通讯技术为基础的生产过程监视系统，对生产设备的相关状态及工作参数进行实时远程监测。项目规划初期，我们基于公司离散化生产、通讯协议种类多、智能设备覆盖程度低等特点采用了针对性的建设方案，有效地解决了重型制造业在从自动化向智能化升级过程中的诸多痛点。管理者可以通过该系统远程监控设备的工作状态、能耗、工艺参数、报警文本等生产过程数据，为数字化生产管理提供必要的数据支撑。关键词：设备状态智能采集监测系统（）；以太网；数字化生产中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（），（，）：（），：（）；收稿日期：作者简介：刘长清（），男，毕业于齐齐哈尔大学自动化专业，现从事技术及管理工作。设备状态智能采集监测系统的建设背景、概念和总体架构 建设背景当今世界制造业格局面临重大调整，新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革。经过几十年的快速发展，我国制造业规模跃居世界第一位，但仍然存在高端装备制造业发展滞后、信息化水平不高、与工业化融合深度不够等问题。我国在 年印发了中国制造作为从制造大国到制造强国的行动纲领，推进信息化与工业化深度融合就是其中一个战略任务与重点。设备状态智能采集监测系统（）的概念 系统可以实时的采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动监测，对生产工艺执行情况进行全面的实时的监控，为生产和管理提供必要的数据支撑。系统主要采集的 第 期锅 炉 制 造 年 月 数据和功能如下：）工作状态。系统通过分析采集的设备数据（如能耗、油泵压力、气体压力等）进行判断，并将设备状态分为停机、待机和工作三种。系统将监测的设备工作状态按一定周期（日 周 月）生成报表，管理者可以通过系统报表了解设备实际的工作情况，并做出针对性调整以优化排产计划。）能耗。系统能实时监控设备的能耗情况，对设备的电压、电流、功率等能耗数据进行采集并分析，帮助管理者了解设备的能耗及三相负载情况，并针对不平衡的负载进行优化，有效改善工厂的电力负荷情况。）故障报警。系统能实时监控设备的运行状态，对设备的工作状态等信息进行采集，并对故障状态日志进行统计与展示，实时显示现场出现的各种设备故障及报警文本，并对数据进行保存，同时系统还将报警进行分组、分类和关键报警等多种过滤方法，保证现场人员能够及时准确地获取所需的报警信息。）工艺参数。系统能够实时采集各个设备的关键加工工艺参数，并将各产品与其生产工艺进行绑定归档，便于工艺员对不合格品进行质量分析与追溯，辅助优化各设备的生产工艺，从而达到优化生产和提高产品合格率的目标。总体架构 系统在架构层次上大致分为采集层和控制层，采集层建设在厂房设备附近，由传感器、采集控制柜和交换机构成，用来将目标设备的参数采集到采集柜和交换机内；控制层由服务器、数据集成平台和客户端软件构成，用来将采集的数据通过服务器和服务平台显示在用户客户端上。设备状态智能采集监测系统的硬件建设方案 建立 系统，我们需要对现有设备进行信息化改造，改造内容包括服务器的安装、厂房交换机的安装、设备终端采集柜的安装、厂房交换机到设备采集柜以及采集柜到设备通讯口 传感器的线路敷设等工作。其中的工作难点在于不同设备的通讯协议转换以及设备的数据采集方式。通讯协议的转换通讯协议是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。为了将不同设备的数据采集并处理，系统需要具备多种通讯协议的通讯能力，以实现设备与 系统的对接，包括：、协议（西门子）、协议、协议（欧姆龙）、协议（三菱）等。数据采集的种类及方案 系统内需要检测的设备种类很多，有使用数控系统的自动化、信息化程度较高的设备，也有使用 作为控制中枢的设备，有的数控系统并不支持第三方的数据通讯，所以我们针对每一台设备制定了不同的采集方案，方案种类大致如下：）通过控制系统直接采集。公司内数控设备主要使用西门子、倍福等品牌的数控系统，自动化设备配置了多种品牌的，数据接口为 串口或以太网接口，可通过网关将设备协议转换为 系统支持的协议，通过接入级交换机将数据汇总至车间级交换机，实现设备接入到 系统网络中。）控制系统间接采集。对于无可用通讯接口或不开放接口的设备可采用以下两种方式采集数据：通过外置数据采集 与传感器采集所需的数据，需要加装数据所需传感器如互感器、压力传感 器、流 量 计、编 码 器 等 以 及 数 据 采 集 器（），将数据处理为项目所需数据，各 通过二级交换机将数据汇总至厂房交换机实现设备接入到监控网络中；在设备控制系统 上加装通讯模块，将需要的数据通过通讯模块转出，转换为可通讯的协议形式后实现数据采集。设备状态智能采集监测系统的软件建设方案 ）软件构架。软件基于模块化设计，具备大量的配置选项，提供友好高效的组态配置工具以便用户和系统集成人员进行管理和维护，并且在此基础上构建自己的应用系统，另外还可以利用这些配置工具创建演示和仿真系统。）软件功能。软件具备以下功能：综合数据集成、机与智能终端显示、人机交互功能、监视功能、报警功能、历史数据存档和查询、历史趋势记录、实时趋势记录、管理功能、输入数据处理功能、冗余设备自动切换、系统安全与权限管下转第 页 第 期 刘长清，等：设备状态智能采集监测系统（）在锅炉制造行业的应用效避免安全事故的发生。检验工作人员应当树立较强的安全意识，根据过往工作经验开展好锅炉压力容器的检验工作，保证其能够处于正常稳定的运行状态，进一步降低安全事故的发生几率。参考文献 张伟成 分析锅炉压力容器压力管道检验中的裂纹问题 清洗世界，（）：殷望庆 锅炉定期检验报告中有关压力参数的确定 锅炉制造，（）：徐彪，雷永福 锅炉压力容器生产使用检验环节问题及解决措施浅析 中国设备工程，（）：杨佩锋，王昊，段宝玉 电站锅炉安装及监督检验技术解析 锅炉制造，（）：许锦水 无损检测技术应用于锅炉压力容器检验的技术 锅炉制造，（）：黄有用 无损检测方法在锅炉检验中的应用 锅炉制造，（）：上接第 页理、操作站的角色分配、操作授权、内部运算功能、统计和报表、数据存档、组态维护功能、通道管理功能、通信通道故障时主备信道的自动切换、远程 访问、接口服务等。结论本次系统建设项目是公司生产车间向信息化与工业化的深度融合迈出了第一步。通过骨干网的铺设及工厂级交换机的建设，为今后更多设备的数据采集工作提供了基础条件；通过多种数据采集方案的实施，为我们积累了丰富的经验。随着信息化程度的提高，系统将更加全面准确地为不同身份的管理着提供决策依据，为（生产管理系统）、（设备管理系统）等高层级系统提供底层数据支持。上接第 页企业中的储罐、反应容器，医院中的灭菌锅，中央空调组里的冷凝器、储液器等都是我们日常生活与工作中随处可见的，但压力容器事故仍不少发生。我们必须给予压力容器更多的重视才能让压力容器安全运行，排除隐患。在压力容器使用上必须要将安全管理、安全操作放在首位，再结合特种设备检验检测单位的定期检验，及时发现安全隐患，积极整改，预防事故发生。参考文献 李波 锅炉、压力容器、压力管道检验中的裂纹问题及预防 新型工业化，（）：固定式压力容器安全技术监察规程哈锅公司顺利通过国家重点研发计划项目课题绩效评价日前，国家重点研发计划项目“超临界 CO2锅炉质量评价技术体系研究与示范应用”课题绩效评价会在哈电集团哈尔滨锅炉厂有限责任公司召开。本次绩效评价会的评审组由中国计量科学研究院、中国标准化研究院、中国煤炭科工集团、国家安全科学与工程研究院、中国测绘科学研究院、国机集团科学技术研究院有限公司、华电电力科学研究院有限公司、西安交通大学、华中科技大学、浙江大学、清华大学、北京国嘉瑞联合会计师事务所、北京合义会计师事务所有限责任公司等单位 13 位国内行业知名专家组成。会上，各课题负责人就技术创新点、应用情况以及各项考核指标完成情况等作了详细汇报。评审组在听取汇报后，就有关方面进行了质询，并对课题完成情况进行了评议和评分。评审组一致认为该项目各课题总体完成情况较好，创新成果显著。据了解，“超临界 CO2锅炉质量评价技术体系研究与示范应用”课题，是国家科技部实施科研项目改革以来，火力发电装备制造业首次牵头负责的国家重点研发计划项目。项目以超临界 CO2锅炉产品为核心，以承压类特种设备生产和质量管理流程为主线，从材料性能，制造检验工艺，性能监测，启动运行及质量管理技术体系四个方面设置了研究课题 4 项。锅 炉 制 造 总第 期