CN110161953A - 一种造粒设备智能管控远程运维平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造粒设备智能管控远程运维平台，PLC控制系统与低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组电性连接，现场执行机构输出端连接现场设备，模拟量采集单元、开关量采集单元电性连接现场设备，终端智能通讯模组与工业云互联网平台无线连接，工业云互联网平台与管控中心连接，低压电器系统还电性连接现场执行机构。本发明对所有现场造粒设备实现实时监测、智能预警，结合大数据对各终端设备运行状态高效的分析其健康状况，并给出合理的运行维护建议，便于操作人员有效地对设备进行检修维护，及时排除故障恢复生产，监控、分析全面，运维效率高，智能化程度高。

Description

一种造粒设备智能管控远程运维平台

技术领域：

本发明涉及工业智能运维平台技术领域，尤其涉及一种造粒设备智能管控远程运维平台。

背景技术：

造粒机设备主要服务于煤化工、石油化工、盐化工等工业领域，主要工作原理为将用户加工完成的液体或固液混合物通过造粒机设备的布料器均匀的分布在回转式钢带上，通过循环水系统自然冷却成型，最终运送到包装设备进行称重封包。成品形状及产能可通过设备的电气系统控制参数调整。

当前市场上的造粒机设备大多采用现场放置一套电气控制系统来控制造粒机设备上各个电机、泵组、风扇等设备的运行并通过现场传感器监测造粒机设备各个组件的运行状态。当现场巡视人员发现设备出现故障或报警信号时，立即采取相应措施对出现的故障或报警信息进行处理，从而保证设备正常运行。

近年来随着工业现代化的推进及PLC系统的普及应用，部分造粒机设备会在现场配备一套PLC控制系统，配合现场的传感器实现对造粒机设备各组件的自动控制及监测。当监测或控制点发生故障或报警信号时，PLC系统会做出相应动作或按照内部程序实现各组件单独自动停机或联动整体停机。由于PLC系统性能稳定、逻辑处理功能强大，可使生产过程中极大的避免因人为因素产生的操作失误，确保生产过程中的安全运行及高效产能。并且可以减少现场人员的劳动强度及降低现场人员的需求数量，可有效降低生产成本。

由于PLC控制系统不断的增大投入应用，使生产现场的操作人员大量减少，部分现场仅需要安排巡视人员即可，也使造粒机设备对相关操作人员的操作能力及运行维护能力也有了很大的提高。但是，当前的造粒机设备在产能和运行效率极大提高的同时，也面临着现场操作人员无法有效的对设备进行检修维护，出现故障时无法及时排除故障恢复生产。售后人员的工作也在不断的增加，且由于现场操作人员对设备理解有限，无形中增加了售后人员的工作难度，也增加了售后工作的成本投入。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种造粒设备智能管控远程运维平台，对所有现场设备实现实时监测、智能预警，结合大数据对各终端设备运行状态高效的分析其健康状况，并给出合理的运行维护建议。

本发明由如下技术方案实施：一种造粒设备智能管控远程运维平台，包括PLC控制系统、低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组，所述PLC控制系统与低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组电性连接，所述现场执行机构输出端连接现场设备，所述模拟量采集单元、开关量采集单元电性连接现场设备，所述终端智能通讯模组与工业云互联网平台无线连接，所述工业云互联网平台与管控中心连接，所述低压电器系统还电性连接现场执行机构；所述管控中心包括统一数据单元、监控展示单元、运维集控单元、运营分析单元。

优选的，所述统一数据单元包括：

设备信息模块，用于统一收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑；

设备档案信息模块，用于统一收集设备备案信息、设计资料、施工资料、相关方联系信息、产能信息、位置信息以及设备的控制设备、配电设备、组网信息、采集设备信息，建立设备档案资产模型，为设备的精细监测及分析提供依据；

设备运行信息模块，用于通过物联统一采集，从设备的实时运行数据，到设备的环境信息，创建统一的设备运行实时数据库；

设备运维信息模块，用于存储设备的运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检、故障检修及其他运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型；

设备运营信息模块，用于存储设备的日常运营分析、计划筹措、报表统计数据，为设备用户、投资方、运维方这些设备相关方的运营管理和辅助决策提供数据支撑。

优选的，所述监控展示单元对采集到的造粒机物理量数据和开关量数据进行展示，以大屏、曲线图、柱状图、饼图不同展现形式，展示整体设备的运行状态，包括设备数、设备分布情况、当日设备警数、当日运维处理工单数量；其中：

物理量数据包括：料温、布料器温度、冷却水温度及压力、保温段温度、冷却水压力、入泵压力、钢带频率、布料器频率、物料泵频率；

开关量数据：钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警。

优选的，所述运维集控单元建立设备日常设备缺陷跟踪、设备故障管理、设备检修管理、设备润滑管理、机旁备件管理的运维流程闭环管理机制，通过设备数据信息采集，辅助以异常规则模型库的智能匹配，自动触发设备异常告警信息，推送给运维管控负责人员进行任务远程下派，同时接收、记录运维人员上传的处理过程和结果；同时，制定周期巡检计划，对运维巡检报告进行记录保存。

优选的，所述运营分析单元从现场设备日常点检、巡检参数，设备在线状态参数和振动参数的不同维度，对设备运行情况以及设备运维情况进行分析统计，利用趋势图、趋势波形图、多参数趋势图、波形频谱图、多频谱图、倒频谱图、三维瀑布图、窄带包络图和共振解调分析这些机理分析工具，对设备进行状态分析及故障诊断；同时结合历史数据、环境信息、建立大数据分析模型，对设备的可预知性健康预测。

优选的，所述PLC控制系统包括PLC主机、模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块，所述PLC主机与模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块电性连接，所述PLC主机还采集钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警的开关量信号，以及压力传感器、温度传感器、频率传感器采集的现场设备各部件的压力、温度、频率的模拟量信号。

优选的，所述现场执行机构包括但不限于钢带机电机、布料器电机、物料泵电机、引风机电机、冷却风扇电机组、冷却水泵电机、物料保温切断阀。

优选的，所述终端智能通讯模组为型号SS700-U5RS或者SS700-U5RSG的4G通讯模组。

优选的，所述统一数据单元、监控展示单元、运维集控单元、运营分析单元为服务器或者PC机。

优选的，所述低压电器系统包括但不限于断路器、交流接触器、变频器、中间继电器。

本发明的优点：本发明对所有现场造粒设备实现实时监测、智能预警，结合大数据对各终端设备运行状态高效的分析其健康状况，并给出合理的运行维护建议，便于操作人员有效地对设备进行检修维护，及时排除故障恢复生产，监控、分析全面，运维效率高，智能化程度高。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的管控中心组成图。

图3为本发明的统一数据单元的组成图。

图4为本发明的PLC控制系统原理框图。

图5为本发明的现场设备主回路接线图。

图6为本发明的现场设备第一控制回路接线图。

图7为本发明的现场设备第二控制回路接线图。

图8为本发明的钢带机变频器接线图。

图9为本发明的布料器变频器接线图。

图10为本发明的物料泵变频器接线图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所述，一种造粒设备智能管控远程运维平台，包括PLC控制系统、低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组，PLC控制系统与低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组电性连接，现场执行机构输出端连接现场设备，模拟量采集单元、开关量采集单元电性连接现场设备，终端智能通讯模组与工业云互联网平台无线连接，工业云互联网平台与管控中心连接，低压电器系统还电性连接现场执行机构；管控中心包括统一数据单元、监控展示单元、运维集控单元、运营分析单元。

管控中心各单元具体功能为：

1.1.统一数据单元

如图3所示，为统一数据单元各模块示意图。通过对设备信息、运行情况、运维信息等数据模型的建立，搭建造粒机的统一数据单元。设备信息统一收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑；设备档案信息统一收集设备备案信息、设计资料、施工资料、相关方联系信息、产能信息、位置信息以及设备的控制设备、配电设备、组网信息、采集设备信息，建立完善的设备档案资产模型，为设备的精细监测及分析提供依据；设备运行信息通过物联统一采集，从设备的实时运行数据，到设备的环境信息，创建统一的设备运行实时数据库；设备运维信息存储设备的运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检、故障检修及其他运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型；设备运营信息存储设备的日常运营分析、计划筹措、报表统计数据，可为设备用户、投资方、运维方等设备相关方的运营管理和辅助决策提供有力支撑。

1.2.监控展示单元

通过对造粒机物理量数据：料温、布料器温度、冷却水温度及压力、保温段温度、冷却水压力、入泵压力、钢带频率、布料器频率、物料泵频率；开关量数据：钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警等关键信息的采集，以大屏、曲线图、柱状图、饼图等不同展现形式，展示整体设备的运行状态，包括设备数、设备分布情况、当日设备警数、当日运维处理工单数量等关键信息。既可宏观展示所有设备的集中监控情况，也可着眼具体某个设备进行细化呈现，平台作为造粒机的监控展示中心，直观展示设备的监测信息，全局掌控设备整体运行情况。

1.3.运维集控单元

平台建立设备日常设备缺陷跟踪、设备故障管理、设备检修管理、设备润滑管理、机旁备件管理的运维流程闭环管理机制。通过设备数据信息采集，辅助以异常规则模型库的智能匹配，自动触发设备异常告警信息，及时推送给相关的运维管控负责人员进行任务远程下派，运维人员通过手机APP接到故障处理任务后及时赶赴现场维修，并填报处理结果上传到系统，整个故障处理过程完整记录到系统；同时，可通过系统制定周期巡检计划，实现巡检报告的记录保存。通过周期巡检计划管理以及日常的故障处理流程管理，真正实现运维流程规范、移动抢修作业的智能化管理，提升处理效率，降低运维管理成本，减少故障引起的生产损失。

1.4.运营分析单元

运营分析通过自定义报表、云计算、大数据分析等技术，从现场设备日常点检、巡检参数，设备在线状态参数(温度、压力、频率、能耗等工况参数)、以及振动参数等不同维度，对设备运行情况以及设备运维情况进行分析统计，利用趋势图、趋势波形图、多参数趋势图、波形频谱图、多频谱图、倒频谱图、三维瀑布图、窄带包络图和共振解调分析等等机理分析工具，对设备进行状态分析及故障诊断。同时结合历史数据、环境信息、建立大数据分析模型，实现对设备的可预知性健康预测。通过把工业互联网平台延伸到智能工厂的建设，工业互联网平台可以将产品设计、生产、运行和服务数据进行全面集成，建立造粒机的数字主线及数字双胞胎。以全生命周期可追溯为基础，在设计环节实现可制造性预测，在使用环节实现健康管理，并通过生产与使用数据的反馈改进产品设计。

现场执行机构由低压电器系统配电，对现场钢带机、布料器等负载提供驱动转矩，阀门用来控制管路的通断，现场执行机构包括但不局限于所列项，内容如表1所示：

表1

低压电器系统由断路器、交流接触器、变频器、中间继电器等组成，根据PLC控制系统发出的指令对现场执行机构提供电能。

如图4所示，PLC控制系统包括PLC主机、模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块，PLC主机与模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块电性连接，PLC主机还采集钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警的开关量信号，以及压力传感器、温度传感器、频率传感器采集的现场设备各部件的压力、温度、频率的模拟量信号。

如图5所示，本发明的现场设备主回路接线图。断路器QF2、QF3、QF4一端连接三相电，另一端分别连接钢带机变频器、布料器变频器、物料泵变频器，钢带机变频器、布料器变频器、物料泵变频器分别连接钢带机电机M1、布料器电机M2、物料泵电机M3。断路器QF5一端连接三相电，另一端连接接触器KM1，接触器KM1通过热继电器FR1连接冷却风扇电机M4。断路器QF6分别控制图6、7所示的控制回路的主供电线路，图6为钢带机、布料器、物料泵、冷却风扇的运行指示、待机指示功能的控制电路，图7为钢带机、布料器、物料泵、冷却风扇的故障指示控制电路，分别通过中间继电器KA5、KA6、KA7、KA8控制。图8、9、10分别为钢带机、布料器、物料泵的变频器电路图，其启动和停止均通过点动按钮控制，急停则通过中间继电器控制，同时均有故障报警输出。

由PLC主机的CPU模块处理运算逻辑并发出指令，模拟量扩展模块接收和输出信号。触摸屏做为人与控制系统沟通的窗口，使操作人员可通过触摸屏观察设备运行状态、写入工艺参数、下达控制命令等。另外，PLC系统还设计中间继电器和安全栅，做为输入/输出信号与PLC控制系统的安全隔离装置，保护PLC模块免受现场异常高压或高电流的冲击，降低运维成本。RS485接口模组与CPU模块整合，可以通过RS485接口以MODBUS-RTU的协议方式把数据传送到DCS系统和终端智能通讯模组。

终端智能通讯模组负责把PLC系统传送的数据打包后重新封装，通过4G网络或企业内部网络传送到工业云互联网平台(华为云)，通讯模组技术参数如表2所示。

表2

工业云互联网平台基于华为云，通过各个终端通讯模组采集现场设备数据存储在云端形成数据池，并通过互联网下发到管控中心。管控中心各应用软件、数据模型等根据所需数据类型调用数据池，确保各应用采集数据的一致性和实时性。

管控中心位于监控总部，设备包含一套LED监控大屏幕、视频管理系统、控制操作PC端等。软件包含云数据处理系统、APP应用开发工具、数据模型库开发、自定义数据分析报表、后台数据管理及大屏幕实时监控等。

管控中心的功能如下：

运维情况综合大屏以饼图、棒图、列表的形式显示产品的区域分布、行情分布、运维服务分布、故障统计、实时报警信息显示等内容。区域饼图按国内省份加上国际业务分色划分。

设备区域分布情况以世界地图的形式详细展示并区分设备种类，设备行业分布情况以饼图及列表的形式详细展示，沉淀数据库可用于企业业务分析，帮助企业敏锐的发现市场变化规律及行业发展方向。

运维服务分布情况以世界地图的形式详细展示，可点击具体的设备点进入查询页面，查看对应的设备运维历史记录，提取大数据，方便研发设计团队优化产品。

设备故障统计详情以棒图的形式显示，通过对比同类型设备的各监测点故障信息记录，分析设备工作情况，追溯故障产生的原因。

设备导航页面可通过左侧菜单选择具体的某台设备，查询此设备各监测点的运行状态，以趋势图及报表的形式展现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，包括PLC控制系统、低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组，所述PLC控制系统与低压电器系统、现场执行机构、模拟量采集单元、开关量采集单元、终端智能通讯模组电性连接，所述现场执行机构输出端连接现场设备，所述模拟量采集单元、开关量采集单元电性连接现场设备，所述终端智能通讯模组与工业云互联网平台无线连接，所述工业云互联网平台与管控中心连接，所述低压电器系统还电性连接现场执行机构；所述管控中心包括统一数据单元、监控展示单元、运维集控单元、运营分析单元。

2.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述统一数据单元包括：

设备信息模块，用于统一收集配置各设备的用户、型号、运行参数、环境参数、技术协议信息，为设备的快速接入匹配提供支撑；

设备档案信息模块，用于统一收集设备备案信息、设计资料、施工资料、相关方联系信息、产能信息、位置信息以及设备的控制设备、配电设备、组网信息、采集设备信息，建立设备档案资产模型，为设备的精细监测及分析提供依据；

设备运行信息模块，用于通过物联统一采集，从设备的实时运行数据，到设备的环境信息，创建统一的设备运行实时数据库；

设备运维信息模块，用于存储设备的运维组织、运维人员、运维器具、日常巡检、故障检修及其他运维事件信息，为设备运维的规范管理建立统一数据模型；

设备运营信息模块，用于存储设备的日常运营分析、计划筹措、报表统计数据，为设备用户、投资方、运维方这些设备相关方的运营管理和辅助决策提供数据支撑。

3.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述监控展示单元对采集到的造粒机物理量数据和开关量数据进行展示，以大屏、曲线图、柱状图、饼图不同展现形式，展示整体设备的运行状态，包括设备数、设备分布情况、当日设备警数、当日运维处理工单数量；其中：

物理量数据包括：料温、布料器温度、冷却水温度及压力、保温段温度、冷却水压力、入泵压力、钢带频率、布料器频率、物料泵频率；

开关量数据：钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警。

4.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述运维集控单元建立设备日常设备缺陷跟踪、设备故障管理、设备检修管理、设备润滑管理、机旁备件管理的运维流程闭环管理机制，通过设备数据信息采集，辅助以异常规则模型库的智能匹配，自动触发设备异常告警信息，推送给运维管控负责人员进行任务远程下派，同时接收、记录运维人员上传的处理过程和结果；同时，制定周期巡检计划，对运维巡检报告进行记录保存。

5.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述运营分析单元从现场设备日常点检、巡检参数，设备在线状态参数和振动参数的不同维度，对设备运行情况以及设备运维情况进行分析统计，利用趋势图、趋势波形图、多参数趋势图、波形频谱图、多频谱图、倒频谱图、三维瀑布图、窄带包络图和共振解调分析这些机理分析工具，对设备进行状态分析及故障诊断；同时结合历史数据、环境信息、建立大数据分析模型，对设备的可预知性健康预测。

6.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述PLC控制系统包括PLC主机、模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块，所述PLC主机与模拟量扩展模块、触摸屏和RS485模块电性连接，所述PLC主机还采集钢带故障报警、布料器故障报警、物料泵故障报警、水泵故障报警、冷却风扇故障报警、提升机故障报警、引风机故障报警的开关量信号，以及压力传感器、温度传感器、频率传感器采集的现场设备各部件的压力、温度、频率的模拟量信号。

7.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述现场执行机构包括但不限于钢带机电机、布料器电机、物料泵电机、引风机电机、冷却风扇电机组、冷却水泵电机、物料保温切断阀。

8.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述终端智能通讯模组为型号SS700-U5RS或者SS700-U5RSG的4G通讯模组。

9.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述统一数据单元、监控展示单元、运维集控单元、运营分析单元为服务器或者PC机。

10.根据权利要求1所述的一种造粒设备智能管控远程运维平台，其特征在于，所述低压电器系统包括但不限于断路器、交流接触器、变频器、中间继电器。