基于物联网技术的热处理智能监控系统

冯职文

(广东寰球广业工程有限公司，广东 广州 510000)

基于物联网技术的热处理智能监控系统

冯职文

(广东寰球广业工程有限公司，广东 广州 510000)

随着物联网技术在工业应用中的越来越深入，将热处理生产与物联网技术相结合，开发基于物联网技术的热处理智能监控系统，能够极大的促进我国热处理行业的信息化和自动化发展。在当今以节能减排为主流的社会环境下，提升热处理行业的整体自动化水平，加快粗放型生产向精细化生产的转变，是未来不可避免的趋势。

物联网技术；智能监控系统；RFID标识；生产调度

热处理是现代装备制造业的重要组成部分，通过热处理对金属材料的改变，充分挖掘金属材料的潜能，保证产品的使用性能。目前,我国的热处理行业相对落后，不管在车间生产还是生产管理上，都存在诸多问题。主要表现在工艺制订时随意性大,大多数是根据生产人员的经验积累；工艺管理混乱,没有形成统一的管理标准；重复性工作多,缺乏最新的资料作指导；生产设备落后，特别是控温技术,精度不高，经常出现跑温现象；在生产管理方面，文件的命名、管理和记录不够科学,导致产品质量的可追溯性差；设备维护维修缺少记录,设备不能保证一直在良好的工作状态下运行,没能对有可能出现问题的零部件进行及时检修或者更换，再加上整个热处理行业自动化、信息化水平低，严重影响了我国热处理行业的发展。

本文研究的热处理智能监控系统，是基于物联网技术，整个智能系统由三个子系统模块组成：(1)以KingView6.55组态软件为平台设计的实时测控子系统，主要对生产过程的设备、工艺参数、工艺执行过程进行实时监控，并把重要的工艺参数通过数据库和管理子系统的执行层进行数据交换，实现各系统间的信息共享。(2)生产管理子系统以SQL2005数据库为平台，以PHP.NET为编程语言实现系统功能。主要功能是实现工厂生产过程自动化、信息化和规范化管理。通过应用RFID标识技术，对热处理加工件进行在线生产与库存跟踪，实现生产执行单元的各个层次得到合理的协同，能够有效解决热处理工件生产、管理和物流精益化的问题。(3)数字视频监控子系统，对重要生产场所、设备和工件以及操作过程进行实时监控和录像，以便现场管理和责任追溯。整个智能监控系统是以物联网模式对三个子系统进行网络互联和数据融合，实现了数据共享。

1 实时测控子系统设计

实时监控子系统是整个智能监控系统的最重要组成部分，担负着数据的获取，数据的处理以及控制输出的执行，其按照三级结构设计：分为现场级，中央级和远程级。结构图如图1所示：

测控子系统主要是对热处理生产车间的生产设备进行数据采集和控制。如需要采集和控制的参数主要有温度、液体流量、压力、碳势、气体流量和真空度等。

现场级主要是实时采集各生产炉的工艺参数，通过网络将工艺参数传输到远程控制端；采用集散控制系统，把多个车间的生产炉通过网络联接在一起，实现各生产炉参数的集中测控管理；

中央级主要是在中央控制室，对现场采集传输进来的数据进行处理，然后再通过网络通讯反馈到现场生产设备，实现生产设备的远程控制，并且能够把监控系统和生产管理系统实现互联，数据相互共享。在控制室的主控PC机上，设计友好人机界面，人机界面集成了热处理炉的模拟量采集模块系统、电气控制系统和现场智能仪表的数据显示、报警信息于一体，各个热处理炉之间的实时工况可以通过切换画面进行实时监控。同时组态王画面还与智能车间系统数据库连接在一起，在系统画面中便可以快捷查询相关产品的信息，如产品的名称、批号、加工过程参数以及加工工艺表等信息。

图1 实时监控系统三级结构示意图

远程级主要是通过网络发布的形式，把实时监控系统的数据信息和组态画面发布到网络上，客户可以通过IE客户端浏览，并且根据客户拥有的相应权限实现远程监控。

2 生产管理子系统设计

生产管理系统能让管理人员在电脑前就可以了解企业各个环节的实时情况。每件(批)加工件对应一个RFID标签，每个标签都对应一个唯一的批次号，从客户来料到产品生产完成出库的每一个生产环节都对其写入相关数据信息。通过产品对应的标签号，可以追溯其入库、来料自检、生产记录、检验、出库等全程信息。

生产管理子系统由三部分组成：收发管理、加工管理、经营管理。整个生产管理系统原理图如图2：

图2 生产管理原理图

2.1 收发管理

收发管理就是在产品到厂时对产品进行信息登记，形成产品标识卡，标识卡跟随产品贯穿整个热处理生产过程，主要是对产品进行生产追踪。系统应用RFID技术，给每批产品配备一张ID卡，ID卡里填写了每批产品的信息，如厂家、材料、产品批号、生产日期、工艺要求等信息。经过RFID卡与货物的绑定后，通过刷卡来查看货物的具体状态和进行生产流程的操作。

2.2 加工管理

加工管理主要针对产品在生产过程中的信息管理，如来料自检及自检不及格的处理，工艺编制，外协加工的流程化处理、按设备加工能力、工件的工艺要求等因素进行拼炉或分炉排产，设备点检、生产记录、交接班记录、首末巡检、送检、检验报告、不合格品处理、车间生产调度等，这些工作都均通过软件完成，取代工厂以前的纸质管理模式。

在加工管理的环节中，车间生产调度问题是实现作业生产高效率、高柔性、快速响应市场的关键。良好的车间作业生产调度可以根据企业生产系统的目标和环境的状态，在尽可能满足约束条件的前提下，按照工艺规程和计划，通过下达生产计划及调度指令对系统内的可用资源进行实时调配，以达到缩短产品的制造周期、减少在制品、降低库存、以达到提高生产资源的利用率和提高制造系统生产率的目的。

本系统是基于物联网技术的热处理智能监控系统，因此，车间调度系统将结合现场作业环境的实时反馈，形成一个半封闭的调度系统。整个生产调度过程中，既满足最小加工成本，最短期交货，设备最大负荷等多生产调度指标，而且还考虑工件工序间的约束、设备共享带来的冲突、车间作业现场反馈的作业实况动态调整作业计划等实际生产情况。

2.3 经营管理

实时了解企业的经营情况。包括资产、人员、产值、废品率、能耗、客户等信息数据的自动汇总、报表生成等。特别是生产统计，系统能够根据各个生产部门统计的信息，经过分析，数据处理，最终形成生产统计图表，给管理人员最直观的操作。图3是为经营管理设计的产品标示卡。

图3 热处理产品标识卡界面图

3 视频监控子系统

视频监控子系统主要是对工厂生产现场和主要部门进行监控，通过视频可以代替专门人员的巡查，特别是在晚间作业时间，能够很好的实现生产监控，如图4所示。整个子系统主要功能包括：视频浏览、视频录像、图像抓拍、录像查询、录像回放、云镜控制等。

图4 视频监控图

通过录像回放的方式，可以对平时出现的一些问题可以进行原因追溯，这对公司来说是一个很好的管理方式。

4 三大子系统的功能融合

热处理智能管理系统包括现场实时监控子系统、后台生产管理子系统和视频监控子系统，三个子系统通过网络相互关联实现数据共享。实时监控子系统能够实时获取工艺参数，在组态软件通过SQL编程语言与后台数据库相连，能把现场采集到的工艺参数存储在数据库中，便于保存和记录。同时现场的工艺控制参数也可以通过SQL语言从生产管理子系统获取，并通过网络下载到现场仪表，实现远程监控。整个系统可以实现网络发布功能，客户可以通过IE浏览器远程登录进行监控。

5 结束语

基于物联网技术的热处理智能监控系统，由于能实现热处理装备、工艺、生产过程的精益化管理，实现热处理生产执行层的可控性达到精密控制，以及实现生产执行单元的各个层次的合理的协同，能够极大的提升工厂热处理生产水平，实现热处理生产的信息化、自动化和智能化管理，从而提升企业生产效益。

[1] 朱万山.热处理工艺系统研发[D].电子科技大学, 2012.

[2] 阎承沛. 计算机技术在我国热处理工业领域的应用和发展[J].金属热处理, 2000,25(10):26-29.

[3] 王桂棠，刘文豪. 基于B/S结构体系的热处理企业信息管理系统[J]. 热加工工艺，2005(1)：64-65.

[4] 胡 铮.物联网[M].北京：科学出版社，2010.

[5] 张伟民,陈乃录,胡明娟,等.热处理智能技术[J].热处理, 2004, 19(1):1-5.

[6] 徐俊刚，戴国忠，王宏安.生产调度理论和方法研究综述[J].计算机研究与发展，2004,41(2)：257-267.

[7] 刘桂雄. 基于IEEE1451的智能传感器技术与应用[M].北京： 清华大学出版社， 2012.

(本文文献格式：冯职文.基于物联网技术的热处理智能监控系统 [J].山东化工，2016，45(14)：95-97，99.)

Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things

FengZhiwen

(Guangdong Huanqiu-guangye Contracting&Engineering Co.,Ltd., Guangzhou 510000,China)

The Internet of Things technology is more and more deeply used in the industrial application. With combination of heat treatment production and the Internet of Things, the Heat Treatment Intelligent Monitoring System based on the Internet of Things technology can be developed, which would advance the development of heat treatment industry with informatization and automation in our country. Nowadays, under energy conservation and emission reduction as mainstream environment, it is an inevitable trend to enhance the overall automation level and speed up the transformation from extensive production to fine production in the future.

the Internet of things technology, the intelligent monitoring system, RFID label, production scheduling

2016-05-11

冯职文(1986—)，广东清远人，助理工程师，主要从事石油化工仪表自控设计。

TG155.92; TP399

A

1008-021X(2016)14-0095-03