衡器在線智能監(jiān)測管理系統(tǒng)的研究與應用

魏斌 任國明

(唐山鋼鐵集團微爾自動化有限公司，河北唐山 063000)

中國制造2025是中國政府實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)，隨著該戰(zhàn)略的提出，企業(yè)自動化信息化不斷深入發(fā)展，企業(yè)衡器行業(yè)也在不斷進行著信息化變革，我們研究小組針對企業(yè)尤其是大型企業(yè)衡器數(shù)量多且分布范圍廣、設備點檢和維護效率低下、設備故障無法及時獲知等問題，聯(lián)合衡器制造廠家特別研發(fā)了衡器在線智能管理系統(tǒng)，通過智能化的方式實現(xiàn)遠程衡器管理。

1 整體設計思想

該系統(tǒng)功能設計依據(jù)企業(yè)計量業(yè)務特點進行，在規(guī)范物資計量流程的前提下，能夠通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，通過遠程訪問和遠程控制技術(shù)，實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控和協(xié)助作業(yè)，實現(xiàn)對衡器重量數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、故障報警、標定管理等功能，能夠滿足不同場合的對數(shù)字秤臺監(jiān)控的需求，實時監(jiān)控衡器設備的運行狀態(tài)，傳感器或儀表故障時能夠及時報警，可進行遠程點檢、故障診斷和維護。

2 系統(tǒng)設計原則

2.1 可行性和適應性

項目在建設過程中，應緊扣項目的要求，密切結(jié)合實際業(yè)務情況，具有高度可行性，能滿足實際業(yè)務需求，同時對內(nèi)外部環(huán)境變化具有較強適應能力。

2.2 可靠性和穩(wěn)定性

系統(tǒng)要求基于主流開發(fā)框架平臺，采用模塊化設計，充分考慮可靠性、兼容性、開放性和穩(wěn)定性，保證人為和外部的異常事件不會引起系統(tǒng)的紊亂或者整體崩潰；當出現(xiàn)問題后能在較短的時間內(nèi)恢復，并能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整和一致。

2.3 安全性和高效性

具有完整的安全和控制管理機制，支持多種授權(quán)和多級安全控制等安全機制和措施，具備安全手段，保障信息和數(shù)據(jù)的安全。支持大量用戶并發(fā)訪問，且一般操作的響應時間小于3s。

2.4 先進性

采用當前先進的基于計算機網(wǎng)絡的軟件、硬件產(chǎn)品，從而保證系統(tǒng)在技術(shù)上領(lǐng)先。在實用的前提下，應從投資保護及長遠觀點做適當考慮，在技術(shù)上要保持五至十年左右的先進性。

2.5 系統(tǒng)友好易用性

界面設計美觀大方，操作簡便，涉及系統(tǒng)全流程的主要數(shù)據(jù)應設計軟件容錯功能。

2.6 二次開發(fā)

系統(tǒng)內(nèi)部集成二次定制及開發(fā)所需的完整應用工具，開發(fā)工具應易于使用，基礎(chǔ)控件和功能控件齊全，同時提供主流的、標準的二次開發(fā)接口。

3 系統(tǒng)功能模塊

衡器智能監(jiān)測管理系統(tǒng)的主要功能包括衡器基礎(chǔ)配置、衡器實時信息管理、標定檢定管理、設備運行大數(shù)據(jù)分析四大模塊。

3.1 衡器基礎(chǔ)配置

管理人員可以新增、修改、刪除衡器名稱、衡器IP地址、衡器端口、登錄名、登錄密碼以及傳感器數(shù)量信息。

3.2 衡器實時信息管理

衡器信息管理可以查詢衡器登錄時間、故障信息類故障描述等(如圖1所示)。

3.3 標定檢定管理

圖1 衡器實時信息管理查詢界面

圖2 標定檢定管理界面

檢定參數(shù)區(qū)：顯示當前選擇的衡器的儀表型號、儀表序列號、稱臺類型、稱臺序列號、稱臺零點、量程系數(shù)及標定重量。檢定設置區(qū)：用于選擇需要查看的衡器名稱，檢定日期，檢定周期。角差系數(shù)：顯示每個傳感器的角差系數(shù)，根據(jù)稱臺傳感器個數(shù)自動顯示每個傳感器的角差系數(shù)。零點讀數(shù)：顯示上次標定的稱臺零點值。檢定讀數(shù)：顯示上次標定的稱臺加載標定重量的AD讀數(shù)值。傳感器破殼檢測：防止有作弊人員干擾破壞傳感器，實時監(jiān)測傳感器的氣密性，保證設備完好率。傳感器溫度檢測：實時監(jiān)測設備的正常工作溫度，保證設備的正常運行。歷史檢定信息：顯示選擇衡器的歷史檢定信息。檢定周期：設置下次檢定的時間間隔。讀零點：讀取衡器傳感器零點信息。(如圖2所示)

3.4 衡器設備運行大數(shù)據(jù)分析

圖3 各傳感器零點數(shù)據(jù)監(jiān)控曲線

(1)零點數(shù)據(jù)監(jiān)控曲線：用來實時監(jiān)測秤體零點的動態(tài)情況，及時發(fā)現(xiàn)零點異常，為維護人員提供零點異常告警，并對零點的異常波動進行日志記錄，為維護人員的分析工作提供數(shù)據(jù)支撐。(如圖3所示)

(2)相對傳感器比對曲線：相對的兩臺傳感器為一組，實時監(jiān)測這組中兩臺傳感器的動態(tài)輸出，可為維護人員針對秤體形變或秤體下異物支撐等異常情況提供實時的告警。(如圖4所示)

(3)傳感器增量對比曲線：實時監(jiān)測每只傳感器的彈性形變過程中的增量線性優(yōu)良度。為維護人員及時發(fā)現(xiàn)傳感器的疲勞損傷等異常情況提供數(shù)據(jù)支撐，使設備的預防性維護成為可能。(如圖5所示)

4 應用與效果

衡器智能監(jiān)測管理系統(tǒng)的應用，有效提高了衡器設備點檢和維護質(zhì)量，降低了設備的故障率，減少了設備停機時間，極大地提高了衡器維護的效率，切實保障客戶的經(jīng)濟利益。系統(tǒng)還增加了大數(shù)據(jù)分析功能，實時采集衡器傳感器和儀表的運行參數(shù)，對參數(shù)的穩(wěn)定性和特異性指標進行大數(shù)據(jù)分析比對，能夠及時避免干擾或人為篡改標定參數(shù)等作弊的情況，可以及時辨識發(fā)現(xiàn)秤體機械形變、傳感器性能穩(wěn)定性下降、傳感器或儀表偶發(fā)故障等異常情況，為衡器設備維護人員進行預防性維護工作提供數(shù)據(jù)支撐，有效提高了企業(yè)衡器設備的穩(wěn)定運行率，大大降低了計量異議的發(fā)生率，為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟效益。

圖4 相對傳感器比對曲線

5 推廣與展望

圖5 傳感器增量對比曲線

衡器設備是支撐企業(yè)運行的關(guān)鍵資產(chǎn)，各類制造類企業(yè)會重點關(guān)注此類設備的完備使用率，但是此類設備的維檢工作比較專業(yè)化，各企業(yè)要么忽略這項工作，出現(xiàn)故障時只能停止使用或帶病使用；要么請專業(yè)人員進行定期維護，投入成本高，出現(xiàn)故障不能及時維修，對企業(yè)正常運行帶來困擾、風險和不可挽回的損失。衡器在線智能檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)有效滿足了各類大中小制造類企業(yè)的現(xiàn)實需求，可以為非專業(yè)化的衡器使用者提供直觀的結(jié)論式的專業(yè)化維修保養(yǎng)建議，簡化衡器設備檢維修人員的工作，使預防性維護變?yōu)榱丝赡埽行岣吆馄髟O備的完備率，可為企業(yè)帶來較大的綜合效益。