智能化理念在工程設計中的應用

中色科技股份有限公司 杜學普

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智能化理念在工程設計中的應用

中色科技股份有限公司 杜學普

【摘要】隨著工業技術的快速發展，業主對工廠的智能化程度方面的要求越來越高。本文從工程設計的角度，在工程建設期就開始著手制定智能化設計方案，本文從數據采集系統，數據分析及物流跟蹤系統，車間無線網絡系統，車間監控系統，車間門禁系統等方面闡述設計思路。

【關鍵詞】工程設計；智能化設計；數據采集；數據分析；物流跟蹤

0　前言

隨著工業技術的快速發展，生產管理系統，能源管理系統等得到了廣泛的推廣，業主對工廠的智能化程度方面的要求越來越高。從后期改造上，不但成本較高，而且施工難度較大，造成諸多不便。于是越來越多的業主在工程建設期就要求設計單位進行智能化設計，提高工廠的智能化水平，提高效率，便于管理；建立穩定和安全的數據中心，增加通訊功能，以適應快速變化的電信技術和市場需求；節能增效，優化投資。本文從數據采集系統、數據分析與物流跟蹤系統、無線網絡系統、監控系統、門禁系統等方面闡述作者的設計思路。

1　數據采集系統

以工藝生產為主線，通過現場設置的能源計量表計，記錄不同時間段、不同工藝設備的加工內容、以及在這個時間段內該設備的能源消耗情況，并形成各主要生產設備及公輔設施的能源消耗數據庫，為數據分析系統提供數據支撐。數據采集系統還具備電能參數實時查詢、歷史查詢、實時曲線分析、負荷曲線查詢、歷史曲線查詢、開關動作統計、故障分析等功能 。

1.1硬件系統

硬件系統是由網絡通訊控制器、485/232轉換器及其電源、監控主機、顯示器、光纖收發器、智能儀表、通訊機柜等組成。

1.2軟件系統

后臺監控軟件：選用專業的電力系統監控軟件EpSynall，該軟件采用Windows XP中文標準平臺，模塊化設計，實時多任務處理，開放式結構，適合電力系統特點的數據庫和數據庫管理系統，具有靈活的通訊及網絡方式，可實時監控并記錄配電室各種正常運行和出現事故情況下的電網參數 。

數據庫軟件：采用數據庫SQL Server 2005軟件，對監控軟件采集到的數據源進行關聯，供數據分析及物流跟蹤系統使用。

圖1　分布式的數據采集系統網絡結構圖

2　數據分析及物流跟蹤系統

2.1硬件組成

主要由手持終端、監控主機及顯示器、無線路由器、網絡附件等組成。

2.2數據分析

具備單項查詢、多項查詢功能，數據庫中所有數據均可作為查詢條件，各個查詢條件之間可組合查詢，按照每個屬性進行組合匯總統計生成的數據。對查詢出的報表提供打印、數據排序和導出Excel格式文件功能數據統計。生產任務進行中或完成后，能即時查詢每個工序的耗能、耗時，能按各種查詢條件生成能耗報表。

2.3物流跟蹤

系統先對所有工藝過程料卷存放區域的卷位進行計算機統一編碼，保證卷位的唯一性，系統開始運行時先進行料卷的卷位初始化。當某一工序進行時，操作工可隨時通過手持終端從來源卷位上選擇料卷進行工序加工，工序結束時，操作工可選擇空置的卷位進行料卷的放置。對卷位的占用情況可隨時進行查詢，根據卷位可以跟蹤料卷的流轉，料卷的放置時間，移除時間，提高卷位的利用率，卷位圖形化信息可以一目了然查看各個區域的卷位占用情況、各個卷位放置的熔次卷號等。

3　車間無線網絡基于無線控制器的新型解決方案中

在車間無線網絡系統中，每只無線訪問接入點(AP) 僅獨立管理射頻信號和信息傳輸的工作，其作用是一個基于硬件的射頻底層傳感設備，所有接入點接收到的射頻信號，通過無線局域網絡制定的標準，隨即經由以太網絡并傳輸到無線控制器，控制器對其進行加密、檢驗、安全控制等高級工作。

因此，基于無線 AP和無線AC控制器的網絡方案，具有集中控制的特性，并能完成射頻信號管理、檢驗和安全控制等工作。而且無線控制器能提供強大的列表訪問功能，可以為各用戶賦予各不相同的訪問功能。與傳統的網絡設計方式相比，無線控制器作為連接無線網絡和有線網絡的橋梁，可以實現多種方式的無線和有線用戶的互相訪問，控制形式靈活。

4　車間監控系統

在車間建立一套視頻監控系統，監控點覆蓋整個車間。由前端攝像機實時采集的數字視頻信號經網絡端口輸出，通過交換機平臺經 TCP/IP網絡傳送到監控室，各畫面可實時在電視墻上顯示。

該系統基本特點如下：

視頻監控系統基于IP網絡。

視頻監控系統采用集中網管方式維護，支持各種IE瀏覽器進行數據設置。

監控前端為20臺IP網絡攝像機，每臺攝像機配備現場檢修箱，現場IP攝像機到機房采用光纖傳輸。

采用磁盤陣列進行統一存儲，視頻保密性高，存儲時間不少于15天。

調度室設置3*3 46寸液晶拼接屏，用于顯示監控圖像和控制信號圖像。配備網絡鍵盤，可控制到每一個IP網絡攝像機。

圖3　車間監控系統示意圖

5　車間門禁系統

門禁管理系統是非接觸式智能卡安全出入控制系統，具有對門戶出入控制、保安防盜報警等功能，它主要用于管理內部員工出入，杜絕外來人員隨意進出。當內部員工進出門時需持卡靠近讀卡器讀卡，讀卡器接收到信號后，門禁控制器判斷該卡是否合法，只有持有系統確認是合法、且有效卡的人員，方可開鎖進或出，并將該卡號、日期、時間等信息保存以供查詢；否則，系統會拒絕動作且報警。

各門禁點可以用微機聯成一個網絡系統。門禁出入控制系統與微機的聯網是采用符合工業通訊標準的RS-485網絡。

圖4　車間監控系統示意圖

6　總結

智能化設計理念應用到工程設計中是適應現代工業快速發展的一個必然趨勢，本文從數據采集分析系統、物流跟蹤系統、車間無線網絡系統、車間監控系統、車間門禁系統等方面闡述作者的觀點，如果設計者在工程設計期間能夠借鑒相關理念，在設備選型，管線敷設，方案布置等方面提前考慮，對以后的工廠智能化升級改造有著非常重要的意義。

參考文獻

[1]王華,郭梅.從傳統工廠到數字化、智能化工廠[J].電子世界,2013(20).

[2]李朝海.智能化制造技術在智能化工廠中的應用探究[J].建筑工程技術與設計,2014(18).

The Application of Intelligent Ideas in Engineering Design

Du Xuepu
China Non-ferrous Metal Processing Technology Co. ,Ltd. Henan Luoyang 471039

Abstract：With the rapid development of industrial technology，the owners have increasingly demanding to the intelligence aspects of the plant. It is began to develop intelligent design in the project construction period from the view of the engineering design.This paper described design ideas in terms of data collection systems，data analysis and logistics tracking systems，wireless network system，monitoring system，access control systems etc.

Keywords：Engineering design；Intelligent design；Data collection ；Data analysis；Logistics tracking