無(wú)人值守系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與管理

劉杰 馬永亮

摘 ?要：無(wú)人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和全面性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠、高效、穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。如何更好地管理數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)管控整個(gè)生產(chǎn)流程是我們重點(diǎn)探討的問(wèn)題。文章主要以城門(mén)山銅礦無(wú)人值守泵站系統(tǒng)為例，來(lái)探討無(wú)人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與管理情況。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守;數(shù)據(jù)采集;管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.35 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）32-0187-02

Abstract： The real-time， accuracy and comprehensiveness of unattended system data play a decisive role in the reliable， efficient and stable operation of the whole system. How to better manage data and apply data and use data to control the entire production process is our focus. This paper mainly takes the unattended pumping station system of ChengmenHill Copper Mine as an example to discuss the data acquisition and management of unattended system.

Keywords： unattended; data acquisition; management

1 概述

城門(mén)山銅礦是國(guó)內(nèi)一家大型露天銅礦山，設(shè)備先進(jìn)，智能化程度較高。礦區(qū)建設(shè)了完善的供排水系統(tǒng)。共有無(wú)人值守泵站六個(gè)。因泵站為無(wú)人值守泵站，所以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求很高。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和全面性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠、高效、穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。無(wú)人值守系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行管控。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與分析，可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障進(jìn)行分析和判斷，同時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用在生產(chǎn)管理上也具有重要的指導(dǎo)意義。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

無(wú)人值守?cái)?shù)據(jù)采集和管理系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)模塊、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。

為了有效對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的各種工作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在工作現(xiàn)場(chǎng)布置了較多的傳感器，其可以對(duì)各種生產(chǎn)狀態(tài)信息進(jìn)行提取，并通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)管理系統(tǒng)當(dāng)中。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制模塊。該模塊主要由PLC邏輯控制單元、現(xiàn)場(chǎng)管理軟件和操作面板組成。計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行控制，其可以對(duì)各種傳感器和PLC發(fā)送來(lái)的信息進(jìn)行分析，并在該基礎(chǔ)上進(jìn)行控制決策，并將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。為了了解操作人員開(kāi)展工作，現(xiàn)場(chǎng)還配置有手動(dòng)操作面板，可以及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制。

為了遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，配置了專(zhuān)門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，其由計(jì)算機(jī)、管理控制軟件、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)所組成。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，并實(shí)時(shí)對(duì)各種數(shù)據(jù)完成更新。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊還具有開(kāi)放的接口，非常方便將該系統(tǒng)接入到其它系統(tǒng)當(dāng)中。

3 數(shù)據(jù)類(lèi)型

根據(jù)作用劃分，無(wú)人值守系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要分為三類(lèi)[3]。

3.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)

電流、電壓、頻率、流量、壓力、溫度、振動(dòng)等，主要用于系統(tǒng)控制與保護(hù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及故障判斷。系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行要求設(shè)定電流、電壓、流量、壓力、溫度等保護(hù)值，當(dāng)運(yùn)行值超限時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)程序?qū)\(yùn)行設(shè)備進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)系統(tǒng)還可根據(jù)生產(chǎn)需求自動(dòng)調(diào)整電機(jī)頻率，以達(dá)到供排水平衡。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

液位、pH值、濁度，主要用于水位監(jiān)測(cè)及水質(zhì)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定液位自動(dòng)啟停設(shè)備，液位數(shù)據(jù)同時(shí)用于地下涌水及采坑匯水量的監(jiān)測(cè)。pH值、濁度數(shù)據(jù)主要用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)部門(mén)可根據(jù)水質(zhì)變化情況及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)。

3.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、供排水水量。主要用于能耗分析及供排水水量統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、供排水水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并具備報(bào)表導(dǎo)出功能，還可與上級(jí)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行對(duì)接。生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)報(bào)表數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備能效、能耗及水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

4 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各類(lèi)傳感器采集的模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后反饋至PLC控制器，PLC控制器具備通訊接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)泵站的集中控制。為保障光纖通訊中斷時(shí)，調(diào)度中心仍能夠采集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。結(jié)合城門(mén)山銅礦4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)PLC控制柜與調(diào)度中心上位機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)通訊。該通訊方式作為一種備用方式，確保對(duì)各泵站的不間斷監(jiān)控。主要實(shí)現(xiàn)方式為：PLC與無(wú)線(xiàn)通訊模塊（CPE）之間可通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊，通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)CPE模塊進(jìn)行配置，最終可實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)通訊，保障了無(wú)人值守泵站的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

5 數(shù)據(jù)曲線(xiàn)分析

點(diǎn)首頁(yè)“數(shù)據(jù)曲線(xiàn)”按鈕， 點(diǎn)擊之后即進(jìn)入如圖1畫(huà)面：

此時(shí)畫(huà)面上顯示的多條曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)圖最多同時(shí)顯示8條曲線(xiàn)。下面指示器能夠左右移動(dòng)曲線(xiàn)。將鼠標(biāo)拖動(dòng)游標(biāo)上的時(shí)間，能夠在旁邊筆1-筆8顯示時(shí)間點(diǎn)與曲線(xiàn)之間的交叉點(diǎn)值。

點(diǎn)擊曲線(xiàn)圖，出現(xiàn)如圖2曲線(xiàn)選擇界面進(jìn)行選擇需要投入的曲線(xiàn)：

上面有一列時(shí)間顯示，可以進(jìn)行輸入數(shù)值來(lái)進(jìn)行查看所需要的歷史時(shí)間圖顯示。圖表長(zhǎng)度一列是顯示圖表長(zhǎng)度時(shí)間的，可以更改進(jìn)行查看。標(biāo)記一行有筆#1到筆#8，通過(guò)點(diǎn)擊可以進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型的選擇。在圖框里面點(diǎn)擊需要查看的名稱(chēng)的歷史曲線(xiàn)。通過(guò)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)變化的分析，可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，達(dá)到預(yù)檢預(yù)修的目的，避免了設(shè)備故障的擴(kuò)大化，減少維修成本。如：通過(guò)對(duì)運(yùn)行電流、壓力、流量等值的曲線(xiàn)變化分析，可以對(duì)電機(jī)、水泵的性能進(jìn)行預(yù)判;通過(guò)對(duì)pH值、濁度、液位數(shù)據(jù)變化的分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采坑涌水量、水質(zhì)變化的分析，生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況合理調(diào)整生產(chǎn)安排。

6 數(shù)據(jù)報(bào)表

數(shù)據(jù)報(bào)表主要用于生產(chǎn)管理、設(shè)備能效及能耗的分析，詳見(jiàn)圖3數(shù)據(jù)報(bào)表。

7 系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求

7.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]

泵站能否實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，取決于終端設(shè)備的傳感器反饋的信號(hào)和基本數(shù)據(jù)是否正確，因此前段輸出信號(hào)的設(shè)備質(zhì)量及運(yùn)行的穩(wěn)定性非常重要。無(wú)人值守系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工業(yè)過(guò)程控制。定期對(duì)各類(lèi)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和保養(yǎng)維護(hù)是保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定的前提。

7.2 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性

數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性指的是數(shù)據(jù)的采集、反饋必須要及時(shí)，減少或避免延時(shí)是保證系統(tǒng)運(yùn)行精度的必要條件。無(wú)人值守系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化情況即時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如：根據(jù)液位變化自動(dòng)啟停泵組;電流、壓力、流量變化自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)程序等。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無(wú)人值守系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，建設(shè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，制定和完善設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，并進(jìn)行規(guī)范化、制度化管理，以使設(shè)備始終能夠保持最佳狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)泵站無(wú)人或少人值守系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，降低人員及管理成本，從而真正做到泵站的無(wú)人值守，也為其他無(wú)人值守系統(tǒng)提供了借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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