基于物聯網技術的熱處理智能監控系統

馮職文

(廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510000)

基于物聯網技術的熱處理智能監控系統

馮職文

(廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510000)

隨著物聯網技術在工業應用中的越來越深入，將熱處理生產與物聯網技術相結合，開發基于物聯網技術的熱處理智能監控系統，能夠極大的促進我國熱處理行業的信息化和自動化發展。在當今以節能減排為主流的社會環境下，提升熱處理行業的整體自動化水平，加快粗放型生產向精細化生產的轉變，是未來不可避免的趨勢。

物聯網技術；智能監控系統；RFID標識；生產調度

熱處理是現代裝備制造業的重要組成部分，通過熱處理對金屬材料的改變，充分挖掘金屬材料的潛能，保證產品的使用性能。目前,我國的熱處理行業相對落后，不管在車間生產還是生產管理上，都存在諸多問題。主要表現在工藝制訂時隨意性大,大多數是根據生產人員的經驗積累；工藝管理混亂,沒有形成統一的管理標準；重復性工作多,缺乏最新的資料作指導；生產設備落后，特別是控溫技術,精度不高，經常出現跑溫現象；在生產管理方面，文件的命名、管理和記錄不夠科學,導致產品質量的可追溯性差；設備維護維修缺少記錄,設備不能保證一直在良好的工作狀態下運行,沒能對有可能出現問題的零部件進行及時檢修或者更換，再加上整個熱處理行業自動化、信息化水平低，嚴重影響了我國熱處理行業的發展。

本文研究的熱處理智能監控系統，是基于物聯網技術，整個智能系統由三個子系統模塊組成：(1)以KingView6.55組態軟件為平臺設計的實時測控子系統，主要對生產過程的設備、工藝參數、工藝執行過程進行實時監控，并把重要的工藝參數通過數據庫和管理子系統的執行層進行數據交換，實現各系統間的信息共享。(2)生產管理子系統以SQL2005數據庫為平臺，以PHP.NET為編程語言實現系統功能。主要功能是實現工廠生產過程自動化、信息化和規范化管理。通過應用RFID標識技術，對熱處理加工件進行在線生產與庫存跟蹤，實現生產執行單元的各個層次得到合理的協同，能夠有效解決熱處理工件生產、管理和物流精益化的問題。(3)數字視頻監控子系統，對重要生產場所、設備和工件以及操作過程進行實時監控和錄像，以便現場管理和責任追溯。整個智能監控系統是以物聯網模式對三個子系統進行網絡互聯和數據融合，實現了數據共享。

1 實時測控子系統設計

實時監控子系統是整個智能監控系統的最重要組成部分，擔負著數據的獲取，數據的處理以及控制輸出的執行，其按照三級結構設計：分為現場級，中央級和遠程級。結構圖如圖1所示：

測控子系統主要是對熱處理生產車間的生產設備進行數據采集和控制。如需要采集和控制的參數主要有溫度、液體流量、壓力、碳勢、氣體流量和真空度等。

現場級主要是實時采集各生產爐的工藝參數，通過網絡將工藝參數傳輸到遠程控制端；采用集散控制系統，把多個車間的生產爐通過網絡聯接在一起，實現各生產爐參數的集中測控管理；

中央級主要是在中央控制室，對現場采集傳輸進來的數據進行處理，然后再通過網絡通訊反饋到現場生產設備，實現生產設備的遠程控制，并且能夠把監控系統和生產管理系統實現互聯，數據相互共享。在控制室的主控PC機上，設計友好人機界面，人機界面集成了熱處理爐的模擬量采集模塊系統、電氣控制系統和現場智能儀表的數據顯示、報警信息于一體，各個熱處理爐之間的實時工況可以通過切換畫面進行實時監控。同時組態王畫面還與智能車間系統數據庫連接在一起，在系統畫面中便可以快捷查詢相關產品的信息，如產品的名稱、批號、加工過程參數以及加工工藝表等信息。

圖1 實時監控系統三級結構示意圖

遠程級主要是通過網絡發布的形式，把實時監控系統的數據信息和組態畫面發布到網絡上，客戶可以通過IE客戶端瀏覽，并且根據客戶擁有的相應權限實現遠程監控。

2 生產管理子系統設計

生產管理系統能讓管理人員在電腦前就可以了解企業各個環節的實時情況。每件(批)加工件對應一個RFID標簽，每個標簽都對應一個唯一的批次號，從客戶來料到產品生產完成出庫的每一個生產環節都對其寫入相關數據信息。通過產品對應的標簽號，可以追溯其入庫、來料自檢、生產記錄、檢驗、出庫等全程信息。

生產管理子系統由三部分組成：收發管理、加工管理、經營管理。整個生產管理系統原理圖如圖2：

圖2 生產管理原理圖

2.1 收發管理

收發管理就是在產品到廠時對產品進行信息登記，形成產品標識卡，標識卡跟隨產品貫穿整個熱處理生產過程，主要是對產品進行生產追蹤。系統應用RFID技術，給每批產品配備一張ID卡，ID卡里填寫了每批產品的信息，如廠家、材料、產品批號、生產日期、工藝要求等信息。經過RFID卡與貨物的綁定后，通過刷卡來查看貨物的具體狀態和進行生產流程的操作。

2.2 加工管理

加工管理主要針對產品在生產過程中的信息管理，如來料自檢及自檢不及格的處理，工藝編制，外協加工的流程化處理、按設備加工能力、工件的工藝要求等因素進行拼爐或分爐排產，設備點檢、生產記錄、交接班記錄、首末巡檢、送檢、檢驗報告、不合格品處理、車間生產調度等，這些工作都均通過軟件完成，取代工廠以前的紙質管理模式。

在加工管理的環節中，車間生產調度問題是實現作業生產高效率、高柔性、快速響應市場的關鍵。良好的車間作業生產調度可以根據企業生產系統的目標和環境的狀態，在盡可能滿足約束條件的前提下，按照工藝規程和計劃，通過下達生產計劃及調度指令對系統內的可用資源進行實時調配，以達到縮短產品的制造周期、減少在制品、降低庫存、以達到提高生產資源的利用率和提高制造系統生產率的目的。

本系統是基于物聯網技術的熱處理智能監控系統，因此，車間調度系統將結合現場作業環境的實時反饋，形成一個半封閉的調度系統。整個生產調度過程中，既滿足最小加工成本，最短期交貨，設備最大負荷等多生產調度指標，而且還考慮工件工序間的約束、設備共享帶來的沖突、車間作業現場反饋的作業實況動態調整作業計劃等實際生產情況。

2.3 經營管理

實時了解企業的經營情況。包括資產、人員、產值、廢品率、能耗、客戶等信息數據的自動匯總、報表生成等。特別是生產統計，系統能夠根據各個生產部門統計的信息，經過分析，數據處理，最終形成生產統計圖表，給管理人員最直觀的操作。圖3是為經營管理設計的產品標示卡。

圖3 熱處理產品標識卡界面圖

3 視頻監控子系統

視頻監控子系統主要是對工廠生產現場和主要部門進行監控，通過視頻可以代替專門人員的巡查，特別是在晚間作業時間，能夠很好的實現生產監控，如圖4所示。整個子系統主要功能包括：視頻瀏覽、視頻錄像、圖像抓拍、錄像查詢、錄像回放、云鏡控制等。

圖4 視頻監控圖

通過錄像回放的方式，可以對平時出現的一些問題可以進行原因追溯，這對公司來說是一個很好的管理方式。

4 三大子系統的功能融合

熱處理智能管理系統包括現場實時監控子系統、后臺生產管理子系統和視頻監控子系統，三個子系統通過網絡相互關聯實現數據共享。實時監控子系統能夠實時獲取工藝參數，在組態軟件通過SQL編程語言與后臺數據庫相連，能把現場采集到的工藝參數存儲在數據庫中，便于保存和記錄。同時現場的工藝控制參數也可以通過SQL語言從生產管理子系統獲取，并通過網絡下載到現場儀表，實現遠程監控。整個系統可以實現網絡發布功能，客戶可以通過IE瀏覽器遠程登錄進行監控。

5 結束語

基于物聯網技術的熱處理智能監控系統，由于能實現熱處理裝備、工藝、生產過程的精益化管理，實現熱處理生產執行層的可控性達到精密控制，以及實現生產執行單元的各個層次的合理的協同，能夠極大的提升工廠熱處理生產水平，實現熱處理生產的信息化、自動化和智能化管理，從而提升企業生產效益。

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(本文文獻格式：馮職文.基于物聯網技術的熱處理智能監控系統 [J].山東化工，2016，45(14)：95-97，99.)

Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things

FengZhiwen

(Guangdong Huanqiu-guangye Contracting&Engineering Co.,Ltd., Guangzhou 510000,China)

The Internet of Things technology is more and more deeply used in the industrial application. With combination of heat treatment production and the Internet of Things, the Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things technology can be developed, which would advance the development of heat treatment industry with informatization and automation in our country. Nowadays, under energy conservation and emission reduction as mainstream environment, it is an inevitable trend to enhance the overall automation level and speed up the transformation from extensive production to fine production in the future.

the Internet of things technology, the intelligent monitoring system, RFID label, production scheduling

2016-05-11

馮職文(1986—)，廣東清遠人，助理工程師，主要從事石油化工儀表自控設計。

TG155.92; TP399

A

1008-021X(2016)14-0095-03