设备状态监测与参数校验系统的开发

张睿

【摘 要】

设备状态监测与参数校验系统基于车间生产现状及设备运维需求，通过硬件设备部署，建立多维度设备智能感知体系；通过数据模型的开发，实现了基于生产批次切换的设备参数校验与生产过程设备PID参数实时自动校验，异常报警和信息推送，防止设备参数异常改动或遗漏复位的情况发生。充分应用物联网技术，开展新基础设施建设，防止设备参数异常改动或遗漏复位的潜在故障，达到实时分析车间设备运行状态及工艺质量风险防控目的。

【关键词】设备监测参数校验 智能运维 智能化

1. 引言

由于烟草工业生产车间的设备种类多、数量大，当前的人员配备和工作模式难以实现巡点检的全面覆盖，并且靠人工五感进行主观判断存在一定误差和遗漏；另一方面车间设备监控系统没有实现异常劣化趋势下的数据模型构建，因设备老化等原因处理造成堵料停机次数偏多；设备在实际运行中所产生的海量运行数据由于数字化手段的缺乏而无法加以利用，从而导致一系列问题和故障预测难：设备结构和运行机理复杂、参数和各部件之间动态时变性和关联耦合影响多，导致烟机设备关键部件故障预测要求高、难度大。

目前烟草工业现有的设备监测分析系统在工业数据采集、建模分析、诊断评估等方面存在瓶颈，缺乏统一、高效的数据采集方式和工业数据校验机制，存在工业互联网领域数据共享难、业务协同难、生产运行情况监测分析难等问题。并没有能够系统性地为生产一线维修员工减轻劳动强度和切实加强设备的预防性维保和全生命周期管理提供针对性、适用性的可迭代优化的设备设备状态监测与参数校验系统。

2. 主要内容

设备状态监测与参数校验系统基于车间生产现状及设备运维需求，通过硬件设备部署，建立多维度设备智能感知体系；通过数据模型的开发，实现了基于生产批次切换的设备参数校验与生产过程设备PID参数实时自动校验，异常报警和信息推送，防止设备参数异常改动或遗漏复位的情况发生。充分应用物联网技术，开展新基础设施建设，防止设备参数异常改动或遗漏复位的潜在故障，达到实时分析车间设备运行状态及工艺质量风险防控目的。

3. 系统设计

（1）设备状态多维度感知模块

通过部署所需硬件设备，适配各工控系统的数据连接协议，连接汇聚各方工业IOT数据，将物联网络架设在生产区域环网。利用智能传感器，进行多维度的数据收集，打通数据采集、传输、分析、计算全链路。消除既往存在的数据烟囱等问题的同时，进行有效存储，为后续分析研究做好数据支撑工作。

（2）基于生产批次切换的设备参数校验功能开发

车间设备参数的设定与生产参数的设定不同，在日常生产中较为固定，设定值较为复杂，且并未明确校验要求，出现异常时生产操作人员难以及时发现。因此该功能设计对设备参数的标准值进行留痕记录，基于生产批次的切换，对制丝现场单机设备进行一批一次的设备参数比对校验，出现异常数据时及时进行报警提醒，推送当班维修组长与维修人员，防止设备参数异常改动或遗漏复位的情况发生，在生产开始前及时处理设备异常情况，恢复标准参数，消除生产隐患。

（3）生产过程设备PID参数实时自动校验功能开发

因为生产过程操作人员的关注重点是工艺参数是否符合工艺质量要求，对PID值的监测较为被动，维修人员也无法实时监测PID值的变化，出现数据异常时处理较为滞后，因此该功能设计在生产过程中，对制丝现场单机设备实时的PID参数，包括PV值、CV值、PID模式进行实时监测，范围校验，出现异常数据时及时进行报警提醒，推送当班维修组长与维修人员，能够及时发现处理设备异常情况，规避质量风险。

（4）实现数据模型复用，平台数据联动

通过Thingworx平台建立以单台单机设备为设计单位的数据模型，服务的编写通过模块化的设计编写，通过不同单机设备的参数点位绑定、名词类目数据修改、生产状态实时调用，做到扁平化设计，实现快速推广复用，提高开发效率以及运维改错效率，系统界面如图所示。

同时与生产车间Thingworx平台多项服务做到功能数据的对接联动，企业微信平台的信息推送等，实现数据的共享与联动。

4. 结束语

为更好地践行“十四五”规划，实现车间“信息化、智能化、自动化”的战略部署当，通过设备状态监测与参数校验系统的开发，开展设备状态智能监测、预警、劣化趋势分析等研究，实现“以智能感知及数据分析辅助决策为导向”智能运维模式的落地，并最终实现设备智能感知、预警系统应用自主开发。其中包含数据采集汇聚、设备模型构建、模型复用策略、设备状态智能感知、设备诊断预警功能设计、设备参数防差错研究、设备保障劣化趋势等内容。从设备状态感知、实时分析、科学诊断到精准预警的设备智能运维的技术难点问题进行攻关，从而实现应用落地并推广。