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探究二氧化碳流量計遠程監控平台（tái）的設計
點擊次數：2001 發布（bù）時間：2021-01-08 05:43:23
摘要筆者介紹了二氧化碳流量計遠（yuǎn）程監控平台（tái）的設計。此平台（tái）實現了對二（èr）氧化碳流量計設備的遠程監控、遠程工藝管理、遠程（chéng）維護以及遠程報警管理。
前言
隨著社會的高速發展，傳統製造業隨著智（zhì）能（néng）製造不斷地升級換（huàn）代，工業窯爐設備自動化程度得到了飛速提高。在大（dà）大減輕了人力的同時，控製係統複雜程度（dù）及設備本身安全性能化設計也越來越高。如何提升設備利用（yòng）率、加強設備（bèi）維護維（wéi）修時效性、簡化人工損耗越來越受到各個生產企業的關注和重視（shì）。設備的遠（yuǎn）程（chéng）運行狀（zhuàng）態（tài）監（jiān）控、遠程工藝管（guǎn）理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設備的重要組成部分。
１ 需求
工業窯爐燒成過（guò）程屬於一個時變性、大滯後、多幹擾的熱工過（guò）程，並衍生出（chū）多種多樣（yàng）的複雜配（pèi）套控製係統。一旦窯爐出現複雜的（de）燒（shāo）成或工藝故障，若無專家幫助，很（hěn）難及時（shí）排除故障，從而影響生產正常進行，將（jiāng）會帶來不可預測的損失。二氧化碳流（liú）量計遠（yuǎn）程監（jiān）控平台實現了（le）遠程監視該（gāi）設備的運行狀況，並（bìng）可實現不（bú）受空間、時間限製的操控該設備，從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理，為預防、處理此（cǐ）類故障提供了*大的便利，節約（yuē）了時間成本（běn）。
２ 平（píng）台架構（gòu）
二氧化碳流量計遠程監控平台大致可分為４層。*一層為硬件設備控製層，*二層為設備數據通訊層，*三層為數據網絡傳輸層，*四層為數據遠程監控管理層（如圖１所示）。
２．１二氧化碳流量（liàng）計遠程監控平台硬件設備層
在二氧化碳流量計遠程監控平台中，*一層完（wán）成（chéng）了設備的所有動作性能控製。加熱係統選用泰矽Ｔ７數顯設定調控（kòng）器控製，集成了（le）ＰＩＤ控溫和ＲＳ４８５通訊功能，配合熱（rè）電偶信號（hào）反饋，形成閉環控製，使設（shè）備加熱過程得以精確控溫；傳動（dòng）係統（tǒng）選用三菱變（biàn）頻器控製（zhì），使回（huí）轉速度可以在一定範圍內根據燒成工藝要求進行自由調（diào）整；進（jìn）氣係統選用山武ＭＱＶ數字質量（liàng）流量計控製，在物料反應或保（bǎo）護過程中，可以精（jīng）確（què）控製氣體流量；升降、給出料等係統動作的控製，根據經濟性、可靠性、可擴展性，具有（yǒu）以太網通訊（xùn）功能（néng），選用西門子Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴＰＬＣ控（kòng）製。
２．２二氧化碳流量計遠程監控平台（tái）設備數（shù）據通（tōng）訊層
由（yóu）於工業（yè）窯爐設備的固有屬性，在設備（bèi）現場必須有可靠的監視和控製平台（tái），所以就地設置了（le）觸（chù）摸屏來實現。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介，它（tā）實現了（le）信息的內部（bù）形式與用戶可以（yǐ）接受形式之間的轉換。為配合平台的（de）開發，選用了ＭＣＧＳ觸摸屏，配有兩個ＲＳ４８５串口和一個１０／１００Ｍ自適（shì）應（yīng）以太（tài）網接口。加熱係統的調（diào）功器、傳動（dòng）係統的變（biàn）頻器以及進氣係統的質子流量計通過ＲＳ４８５串口與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，而升降、給出料等係統的ＰＬＣ通過以太網與ＭＣＧＳ觸（chù）摸屏通訊，提取設備所有的數據。經過處理的（de）數據，能（néng）夠提供二氧化（huà）碳流量計設備的控製、程序、報警、溫度曲線、報警記錄及數據記錄（lù）功能，提供更加便捷的人機交互（hù）平台，*大地方便了現場人員對（duì）二氧化碳流量（liàng）計的（de）操控與管理。
２．３二氧（yǎng）化碳流量計遠程監控平台數據網絡傳輸層
二氧化碳流（liú）量計提取到的全部數據，由ＭＣＧＳ觸摸屏（píng）利用ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ／ＩＰ數據轉發協議，經過工業級交換機，傳輸給智能網關，再通過智能網關上傳至雲平台端的數據服務器。網（wǎng）絡傳輸層（céng）選用的ＨＩＮＥＴＭ１１１Ｔ智能網關，是一個集成（chéng）多（duō）種互聯（lián）網通訊技術，其包含的３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線（xiàn）網絡等多種互（hù）聯網接入方式。為設備的遠程信息化管理提供高速便捷（jié）的安全通訊鏈路，為整個平台各功能得以實現提供安全可靠的保障和（hé）基礎。
２．４二氧化碳流量計遠程監控平台數據遠程監控層
二氧化（huà）碳（tàn）流（liú）量（liàng）計遠程監控平台的數據遠程監控層通（tōng）過３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線網絡等多種方（fāng）式連接到互聯網中的網絡服務器（qì），將本設備的所（suǒ）有數據提取出來，以組態的形式，將設備的監控（kòng）畫麵呈現在ＰＣ端、移動手機端。同時也實現了對（duì）ＰＬＣ等控製器的遠程程序更新、遠程故障診斷以及組態的遠（yuǎn）程連接功能。在（zài）監（jiān）控畫麵中（zhōng），可以實時查看到二氧化碳流量計各個溫區的設定溫度、實際溫度、轉速（sù）、進料量、出料產量、出料溫度、進氣（qì）流量、爐內壓力（lì）等（děng）工藝參數，也設置有曆史溫度曲線和數據報表功能（néng）。生產方可以根據實時的工（gōng）藝參數分（fèn）析出當（dāng）前（qián）設備（bèi）的運行狀態，判（pàn）斷設備是否正常運行，工藝工程是否符合（hé）當前（qián）要求。根據曆史（shǐ）曲線、數據方便（biàn）的分析出以往設備全麵（miàn）的運行狀態，優化工藝過程。監控畫麵中還設有報警管理功能，記錄了設備所有異常狀（zhuàng）態的內容、時（shí）間以及處理報警（jǐng）的時間，並且能在報警的同時以發送短信、微信推（tuī）送等形式，通知相關人（rén）員來進行及時的（de）處（chù）理。在對（duì）於現場人員無（wú）法處（chù）理，需（xū）要修改二（èr）氧化碳流量計設備程序，以（yǐ）及需通過監控程序來查（chá）找故障原因的情況下，不需要工程師到達現場，在遠程就能完（wán）成程序的監控、故障診斷、上傳和下載，提高處理（lǐ）故障的效率（lǜ），降低設備維護成本。
３ 結論
筆者通過采用互聯網通訊（xùn）技（jì）術、工業ＲＳ４８５以及以太網通（tōng）訊相結合的係統方式實現了對二氧化碳流量計設備數據（jù）安全、快捷的遠程采集和傳輸。二氧化碳流量計遠程監控平台達到了遠程監視該設備的運行狀況，並實現不受（shòu）空（kōng）間、時間限製的操控該設備，完成了遠程工藝管（guǎn）理、遠程運行維護管理、遠程報警管理，解決了遠程程序上傳、下載的問題。經（jīng）過調試、生產證明了平台的可行性，降低了設備的售後維（wéi）護成本，並*大地提高了設備（bèi）商的服務效率和質量，為設備安全正常運行提供了多重保障。
前言
隨著社會的高速發展，傳統製造業隨著智（zhì）能（néng）製造不斷地升級換（huàn）代，工業窯爐設備自動化程度得到了飛速提高。在大（dà）大減輕了人力的同時，控製係統複雜程度（dù）及設備本身安全性能化設計也越來越高。如何提升設備利用（yòng）率、加強設備（bèi）維護維（wéi）修時效性、簡化人工損耗越來越受到各個生產企業的關注和重視（shì）。設備的遠（yuǎn）程（chéng）運行狀（zhuàng）態（tài）監（jiān）控、遠程工藝管（guǎn）理、遠程運維管理、遠程報警管理將成為設備的重要組成部分。
１ 需求
工業窯爐燒成過（guò）程屬於一個時變性、大滯後、多幹擾的熱工過（guò）程，並衍生出（chū）多種多樣（yàng）的複雜配（pèi）套控製係統。一旦窯爐出現複雜的（de）燒（shāo）成或工藝故障，若無專家幫助，很（hěn）難及時（shí）排除故障，從而影響生產正常進行，將（jiāng）會帶來不可預測的損失。二氧化碳流（liú）量計遠（yuǎn）程監（jiān）控平台實現了（le）遠程監視該（gāi）設備的運行狀況，並（bìng）可實現不（bú）受空間、時間限製的操控該設備，從而完成了遠程工藝管理、遠程運維管理、遠程報警管理，為預防、處理此（cǐ）類故障提供了*大的便利，節約（yuē）了時間成本（běn）。
２ 平（píng）台架構（gòu）
二氧化碳流量計遠程監控平台大致可分為４層。*一層為硬件設備控製層，*二層為設備數據通訊層，*三層為數據網絡傳輸層，*四層為數據遠程監控管理層（如圖１所示）。
２．１二氧化碳流量（liàng）計遠程監控平台硬件設備層
在二氧化碳流量計遠程監控平台中，*一層完（wán）成（chéng）了設備的所有動作性能控製。加熱係統選用泰矽Ｔ７數顯設定調控（kòng）器控製，集成了（le）ＰＩＤ控溫和ＲＳ４８５通訊功能，配合熱（rè）電偶信號（hào）反饋，形成閉環控製，使設（shè）備加熱過程得以精確控溫；傳動（dòng）係統（tǒng）選用三菱變（biàn）頻器控製（zhì），使回（huí）轉速度可以在一定範圍內根據燒成工藝要求進行自由調（diào）整；進（jìn）氣係統選用山武ＭＱＶ數字質量（liàng）流量計控製，在物料反應或保（bǎo）護過程中，可以精（jīng）確（què）控製氣體流量；升降、給出料等係統動作的控製，根據經濟性、可靠性、可擴展性，具有（yǒu）以太網通訊（xùn）功能（néng），選用西門子Ｓ７－２００ＳＭＡＲＴＰＬＣ控（kòng）製。
２．２二氧化碳流量計遠程監控平台（tái）設備數（shù）據通（tōng）訊層
由（yóu）於工業（yè）窯爐設備的固有屬性，在設備（bèi）現場必須有可靠的監視和控製平台（tái），所以就地設置了（le）觸（chù）摸屏來實現。觸摸屏是人機交互和信息傳輸、反饋的媒介，它（tā）實現了（le）信息的內部（bù）形式與用戶可以（yǐ）接受形式之間的轉換。為配合平台的（de）開發，選用了ＭＣＧＳ觸摸屏，配有兩個ＲＳ４８５串口和一個１０／１００Ｍ自適（shì）應（yīng）以太（tài）網接口。加熱係統的調（diào）功器、傳動（dòng）係統的變（biàn）頻器以及進氣係統的質子流量計通過ＲＳ４８５串口與ＭＣＧＳ觸摸屏通訊，而升降、給出料等係統的ＰＬＣ通過以太網與ＭＣＧＳ觸（chù）摸屏通訊，提取設備所有的數據。經過處理的（de）數據，能（néng）夠提供二氧化（huà）碳流量計設備的控製、程序、報警、溫度曲線、報警記錄及數據記錄（lù）功能，提供更加便捷的人機交互（hù）平台，*大地方便了現場人員對（duì）二氧化碳流量（liàng）計的（de）操控與管理。
２．３二氧（yǎng）化碳流量計遠程監控平台數據網絡傳輸層
二氧化碳流（liú）量計提取到的全部數據，由ＭＣＧＳ觸摸屏（píng）利用ＭｏｄｂｕｓＴＣＰ／ＩＰ數據轉發協議，經過工業級交換機，傳輸給智能網關，再通過智能網關上傳至雲平台端的數據服務器。網（wǎng）絡傳輸層（céng）選用的ＨＩＮＥＴＭ１１１Ｔ智能網關，是一個集成（chéng）多（duō）種互聯（lián）網通訊技術，其包含的３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線（xiàn）網絡等多種互（hù）聯網接入方式。為設備的遠程信息化管理提供高速便捷（jié）的安全通訊鏈路，為整個平台各功能得以實現提供安全可靠的保障和（hé）基礎。
２．４二氧化碳流量計遠程監控平台數據遠程監控層
二氧化（huà）碳（tàn）流（liú）量（liàng）計遠程監控平台的數據遠程監控層通（tōng）過３Ｇ、４Ｇ、ＷＩＦＩ、有線網絡等多種方（fāng）式連接到互聯網中的網絡服務器（qì），將本設備的所（suǒ）有數據提取出來，以組態的形式，將設備的監控（kòng）畫麵呈現在ＰＣ端、移動手機端。同時也實現了對（duì）ＰＬＣ等控製器的遠程程序更新、遠程故障診斷以及組態的遠（yuǎn）程連接功能。在（zài）監（jiān）控畫麵中（zhōng），可以實時查看到二氧化碳流量計各個溫區的設定溫度、實際溫度、轉速（sù）、進料量、出料產量、出料溫度、進氣（qì）流量、爐內壓力（lì）等（děng）工藝參數，也設置有曆史溫度曲線和數據報表功能（néng）。生產方可以根據實時的工（gōng）藝參數分（fèn）析出當（dāng）前（qián）設備（bèi）的運行狀態，判（pàn）斷設備是否正常運行，工藝工程是否符合（hé）當前（qián）要求。根據曆史（shǐ）曲線、數據方便（biàn）的分析出以往設備全麵（miàn）的運行狀態，優化工藝過程。監控畫麵中還設有報警管理功能，記錄了設備所有異常狀（zhuàng）態的內容、時（shí）間以及處理報警（jǐng）的時間，並且能在報警的同時以發送短信、微信推（tuī）送等形式，通知相關人（rén）員來進行及時的（de）處（chù）理。在對（duì）於現場人員無（wú）法處（chù）理，需（xū）要修改二（èr）氧化碳流量計設備程序，以（yǐ）及需通過監控程序來查（chá）找故障原因的情況下，不需要工程師到達現場，在遠程就能完（wán）成程序的監控、故障診斷、上傳和下載，提高處理（lǐ）故障的效率（lǜ），降低設備維護成本。
３ 結論
筆者通過采用互聯網通訊（xùn）技（jì）術、工業ＲＳ４８５以及以太網通（tōng）訊相結合的係統方式實現了對二氧化碳流量計設備數據（jù）安全、快捷的遠程采集和傳輸。二氧化碳流量計遠程監控平台達到了遠程監視該設備的運行狀況，並實現不受（shòu）空（kōng）間、時間限製的操控該設備，完成了遠程工藝管（guǎn）理、遠程運行維護管理、遠程報警管理，解決了遠程程序上傳、下載的問題。經（jīng）過調試、生產證明了平台的可行性，降低了設備的售後維（wéi）護成本，並*大地提高了設備（bèi）商的服務效率和質量，為設備安全正常運行提供了多重保障。