中色科技股份有限公司 杜学普



智能化理念在工程设计中的应用

中色科技股份有限公司 杜学普

【摘要】随着工业技术的快速发展，业主对工厂的智能化程度方面的要求越来越高。本文从工程设计的角度，在工程建设期就开始着手制定智能化设计方案，本文从数据采集系统，数据分析及物流跟踪系统，车间无线网络系统，车间监控系统，车间门禁系统等方面阐述设计思路。

【关键词】工程设计；智能化设计；数据采集；数据分析；物流跟踪

0　前言

随着工业技术的快速发展，生产管理系统，能源管理系统等得到了广泛的推广，业主对工厂的智能化程度方面的要求越来越高。从后期改造上，不但成本较高，而且施工难度较大，造成诸多不便。于是越来越多的业主在工程建设期就要求设计单位进行智能化设计，提高工厂的智能化水平，提高效率，便于管理；建立稳定和安全的数据中心，增加通讯功能，以适应快速变化的电信技术和市场需求；节能增效，优化投资。本文从数据采集系统、数据分析与物流跟踪系统、无线网络系统、监控系统、门禁系统等方面阐述作者的设计思路。

1　数据采集系统

以工艺生产为主线，通过现场设置的能源计量表计，记录不同时间段、不同工艺设备的加工内容、以及在这个时间段内该设备的能源消耗情况，并形成各主要生产设备及公辅设施的能源消耗数据库，为数据分析系统提供数据支撑。数据采集系统还具备电能参数实时查询、历史查询、实时曲线分析、负荷曲线查询、历史曲线查询、开关动作统计、故障分析等功能 。

1.1硬件系统

硬件系统是由网络通讯控制器、485/232转换器及其电源、监控主机、显示器、光纤收发器、智能仪表、通讯机柜等组成。

1.2软件系统

后台监控软件：选用专业的电力系统监控软件EpSynall，该软件采用Windows XP中文标准平台，模块化设计，实时多任务处理，开放式结构，适合电力系统特点的数据库和数据库管理系统，具有灵活的通讯及网络方式，可实时监控并记录配电室各种正常运行和出现事故情况下的电网参数 。

数据库软件：采用数据库SQL Server 2005软件，对监控软件采集到的数据源进行关联，供数据分析及物流跟踪系统使用。

图1　分布式的数据采集系统网络结构图

2　数据分析及物流跟踪系统

2.1硬件组成

主要由手持终端、监控主机及显示器、无线路由器、网络附件等组成。

2.2数据分析

具备单项查询、多项查询功能，数据库中所有数据均可作为查询条件，各个查询条件之间可组合查询，按照每个属性进行组合汇总统计生成的数据。对查询出的报表提供打印、数据排序和导出Excel格式文件功能数据统计。生产任务进行中或完成后，能即时查询每个工序的耗能、耗时，能按各种查询条件生成能耗报表。

2.3物流跟踪

系统先对所有工艺过程料卷存放区域的卷位进行计算机统一编码，保证卷位的唯一性，系统开始运行时先进行料卷的卷位初始化。当某一工序进行时，操作工可随时通过手持终端从来源卷位上选择料卷进行工序加工，工序结束时，操作工可选择空置的卷位进行料卷的放置。对卷位的占用情况可随时进行查询，根据卷位可以跟踪料卷的流转，料卷的放置时间，移除时间，提高卷位的利用率，卷位图形化信息可以一目了然查看各个区域的卷位占用情况、各个卷位放置的熔次卷号等。

3　车间无线网络基于无线控制器的新型解决方案中

在车间无线网络系统中，每只无线访问接入点(AP) 仅独立管理射频信号和信息传输的工作，其作用是一个基于硬件的射频底层传感设备，所有接入点接收到的射频信号，通过无线局域网络制定的标准，随即经由以太网络并传输到无线控制器，控制器对其进行加密、检验、安全控制等高级工作。

因此，基于无线 AP和无线AC控制器的网络方案，具有集中控制的特性，并能完成射频信号管理、检验和安全控制等工作。而且无线控制器能提供强大的列表访问功能，可以为各用户赋予各不相同的访问功能。与传统的网络设计方式相比，无线控制器作为连接无线网络和有线网络的桥梁，可以实现多种方式的无线和有线用户的互相访问，控制形式灵活。

4　车间监控系统

在车间建立一套视频监控系统，监控点覆盖整个车间。由前端摄像机实时采集的数字视频信号经网络端口输出，通过交换机平台经 TCP/IP网络传送到监控室，各画面可实时在电视墙上显示。

该系统基本特点如下：

视频监控系统基于IP网络。

视频监控系统采用集中网管方式维护，支持各种IE浏览器进行数据设置。

监控前端为20台IP网络摄像机，每台摄像机配备现场检修箱，现场IP摄像机到机房采用光纤传输。

采用磁盘阵列进行统一存储，视频保密性高，存储时间不少于15天。

调度室设置3*3 46寸液晶拼接屏，用于显示监控图像和控制信号图像。配备网络键盘，可控制到每一个IP网络摄像机。

图3　车间监控系统示意图

5　车间门禁系统

门禁管理系统是非接触式智能卡安全出入控制系统，具有对门户出入控制、保安防盗报警等功能，它主要用于管理内部员工出入，杜绝外来人员随意进出。当内部员工进出门时需持卡靠近读卡器读卡，读卡器接收到信号后，门禁控制器判断该卡是否合法，只有持有系统确认是合法、且有效卡的人员，方可开锁进或出，并将该卡号、日期、时间等信息保存以供查询；否则，系统会拒绝动作且报警。

各门禁点可以用微机联成一个网络系统。门禁出入控制系统与微机的联网是采用符合工业通讯标准的RS-485网络。

图4　车间监控系统示意图

6　总结

智能化设计理念应用到工程设计中是适应现代工业快速发展的一个必然趋势，本文从数据采集分析系统、物流跟踪系统、车间无线网络系统、车间监控系统、车间门禁系统等方面阐述作者的观点，如果设计者在工程设计期间能够借鉴相关理念，在设备选型，管线敷设，方案布置等方面提前考虑，对以后的工厂智能化升级改造有着非常重要的意义。

参考文献

[1]王华,郭梅.从传统工厂到数字化、智能化工厂[J].电子世界,2013(20).

[2]李朝海.智能化制造技术在智能化工厂中的应用探究[J].建筑工程技术与设计,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