基于工业互联网的有色金属加工设备远程运维方案

王晓颜，许洁

（1中色科技股份有限公司，河南 洛阳471039；2万基控股集团有限公司，河南 洛阳 471832）

1 前言

我国的有色金属加工行业经过技术引进、消化、再创新、集成创新、自主创新等发展阶段，其生产工艺、装备和自动化水平得到大幅提升，部分生产设备已处于国际领先水平。有色金属加工行业的小批量、多规格、多工序的特点，造成有色金属加工工艺流程长，设备种类众多，技术集成程度高等特点，因此设备运维成了有色金属加工企业保障生产稳定的重要基础工作。设备运维人员的技术能力、工作经验和人力资源数量直接影响了有色金属加工企业设备运维的质量，也影响了企业的生产稳定和产品竞争力。

随着互联网、大数据等新一代信息技术与工业制造技术深度融合发展，工业互联网技术应运而生。利用工业互联网技术，建立有色金属加工设备远程运维平台，实现设备远程运维、故障预报警、预测性维护等功能，可有效满足行业企业的需要，降低企业的成本。

基于工业互联网的有色金属加工设备远程运维通过实时信息交互的方法将车间的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序连接起来，以支持更为智能的决策、操作、维护以及高质量的技术服务与运维保障。有色金属加工设备远程运维可以帮助企业形成跨设备、跨车间、跨厂区、跨地区的设备信息和运维人员的互联互通，从而提高效率，推动整个设备运维体系智能化。

2 远程运维系统建设要求

有色金属加工设备远程运维是利用先进的网络技术、数据挖掘技术，实现数据采集及集中存储管理，数据中心数据分析人员、公司总部远程对设备核心指标管理、设备运行监测管理、能效分析以及售后服务，充分发挥工业互联网技术在设备运维方面的价值。

该系统设计需满足以下要求：

①可靠性和稳定性：选用技术成熟、运行稳定的产品，在设备选型、软件设计等各个方面充分考虑软件、硬件的可靠性和稳定性，并可在工业环境下有效工作。

②安全性：平台设有安全权限管理。不同范围的人员对不同功能模块有不同的使用权。系统有严格完善的密码、日志管理，提供系统级和应用级完备的数据备份和恢复机制。

③先进性：保证采用先进的技术和设备，使系统具有强大的发展潜力，在尽可能长的时间内满足业务需求增长，适应社会和企业的发展。

④开放性：本平台是开放系统，满足相关通行的国际标准或工业标准，确保能与众多品牌设备进行数据交互。

⑤标准性：系统尽量采用统一的数据通信协议和功能规范，面向不同制造商接入各类数据采集终端，并提供开放的软件标准接口，便于用户的应用软件开发和集成。

⑥可扩展性：平台的设计与实施可灵活增减或更新各个子系统，在产品系列、容量与处理能力等方面轻松实现扩充与换代，满足不同时期的需要。

⑦经济性：平台结合国内目前实际应用水平，建成后能立即得到充分利用。在满足功能性和可靠性的前提下初期投资少，系统投运后管理维护费用少。

⑧易用性：满足软件用户界面直观、友好、简单、便捷、避免繁琐操作，可适应不同专业水平的人员使用。

3 系统架构

有色金属加工设备远程运维系统是实现对现场生产数据采集和整理，并存储在服务器端的实时历史数据库中，经过对数据的二次加工，实现过程信息的远程实时采集监视、统计分析、数据及工艺流程优化等功能，并提供随时随地的移动客户端访问功能。系统根据数据流向划分总体分为传感层、数据层、业务逻辑及访问服务层、数据展示层四个层次。

（1）传感层

传感层位于生产现场，系统可利用智能网关与现场PLC或智能仪表等连接。PLC或智能仪表将现场设备如塔、阀门、水泵等信息采集上来并完成逻辑处理，智能网关从PLC或智能仪表取出实时设备数据，然后通过3G/4G/WIFI等多种网络传输方式向数据层传输。

（2）数据层

首先由数据采集软件与传感层对接，将数据通过内部的接口协议汇总到实时数据库完成实时数据的存储、处理并对上层应用提供数据访问服务接口。实时数据库是数据层的核心，系统的一切显示、分析、调度都是建立在数据库中的大量数据的基础上的。

（3）业务逻辑及访问服务层

实时数据库中虽然已经保存了全部的实时、历史数据，但用户真正需要的是直观的分析展示结果，因此业务逻辑及访问服务层主要是根据用户的实际需求，为用户实现实时工艺流程显示，报表、报警、趋势等功能，以及包括并能够提供跨平台发布，支持各类移动终端。

（4）数据展示层

数据展示层即PC、移动客户端，通过IE浏览器或手机APP客户端方式查看。

4 系统功能

有色金属加工设备远程运维的基本功能是实现对现场生产数据采集和整理，并存储在服务器端的实时历史数据库中，经过对数据的二次加工，实现过程信息的远程实时采集监视、统计分析、数据及工艺流程优化等，并提供随时随地的移动客户端访问功能。

（1）远程可视化展示功能

有色金属加工设备远程运维系统应具有远程可视化功能，通过丰富的数据接口形式和真实质感的画面元素，实时进行现场工况监控。平台集成报表分析、故障管理、趋势曲线、设备管控等功能，全方位多角度对工艺数据进行采集、处理、显示。

（2）设备管控

有色金属加工设备远程运维系统可根据不同客户的具体需求，按照地域、功能、工艺流程等，多层次多角度对设备工艺进行呈现。方便客户对工艺工况进行及时全面的了解和掌控。

（3）数字化工业流程

有色金属加工设备远程运维系统具有丰富的画面控件。相较于传统工程组态软件，平台的组态画面具有高分辨率、高清晰度、高质感等优势，轻松实现现场工艺的真实呈现。

（4）报表分析

有色金属加工设备远程运维系统提供标准报表功能，界面美观、可交互；展现控件丰富，布局灵活，有多种主题和样式供选择。实现标准日报月报年报，同时可在图表上进行数据筛选、全局联动等多种交互操作的价值共享于整个企业。

有色金属加工设备远程运维系统具备完善的报警和预警功能。通过丰富的阈值设置，对工况报警信息进行及时传递，包括声光报警、短信告知、邮件等多种形式。报警信息与趋势曲线持续长期归档，帮助客户排查工艺工况问题所在。

有色金属加工设备远程运维系统对运维人员进行不同的权限分配，同时，对每个登陆系统的人员以及对应的操作都进行详尽的记录并生成系统日志，保证在系统出现操作问题时第一时间确认问题源，进而从根本排除。

图1 远程可视化展示功能

图2 设备管控界面

图3 工艺流程展示界面

图4 故障管理和趋势曲线展示界面

5 结语

建设有色金属加工设备远程运维系统，主要包括数据采集系统、数据传输系统、数据存储系统、数据分析及应用分系统。有色金属加工设备运行状态的监控与报警可通过固定或移动终端，将设备运行情况展示给相关人员，实现设备的故障报警及日志功能。通过有色金属加工设备远程运维系统的监控、统计、报表功能，可为行业动态管理、政策决策提供数据支持。通过有色金属加工设备远程运维系统可以实现行业设备运行状态的监控与报警、设备故障智能分析、生产及系统优化、机组效能提升，实现设备主动、智能维保及生产运行智能、精准管理。同时可实现人、机、物的全面互联，是大幅提升实际解决制造企业生产和运营优化能力、推动工业数字化转型的有效途径。