基于物联网和工业云的纺织机械远程运维系统运用

张勤刚 姚 衡 赵 虹 张少民 沈加海

（海宁纺织机械有限公司，浙江嘉兴314400）

0 引言

纺织机械设备全天运转，一旦故障停机会给纺织企业带来经济损失。通常对故障设备的诊断维护需要纺机生产商安排工程师赶赴现场分析排查，这种方式费时耗力[1]。而且随着纺织产业向东南亚、非洲等区域转移，国内主机厂的运维成本不断增加[2]。如何实现纺织机械设备的故障快速纠错和远程修复，是纺织行业面临的一个问题。

随着技术的不断发展，纺织行业的信息化水平不断提升，数字化、网络化、智能化进程不断加快，物联网（Internet of Things，IoT）、云计算、大数据等新技术逐步渗透到纺织工业生产的各个环节[3]，为切实提升客户效益，降低自身成本，实现企业转型升级，我们开始构建和应用基于物联网和工业云的远程运维系统。本文论述了远程运维系统的体系架构，并通过运用实例论证了运维系统的可行性。

1 纺织机械远程运维系统体系架构

基于物联网和工业云的纺织机械远程运维系统体系架构主要包括纺织物联网感知层、数据传输层、云平台层和运用层。系统功能的实现需要信息采集技术、网络技术、中间件技术、云计算技术以及一些公共技术的支持。

1.1 纺织物联网感知层

纺织物联网感知层是该系统的物理最底层，主要由与工业互联网智能传输终端相连的纺织机械设备PLC控制器及各类传感检测装置组成。传感检测技术是运用传感器进行自动检测并及时准确获取外界事物各种信息的过程，是物联网实现物物相连的关键技术之一[4]。PLC控制器通过传感器装置采集设备的各种实时状态及数据信息，同时每台纺织机械设备的PLC控制器都与一台工业互联网智能传输终端设备相连。工业互联网智能传输终端设备完成数据采集与边缘计算，它是连接纺织机械设备和工业云的纽带。

1.2 数据传输层

通过建立高效、高可靠的数据传输系统，将传感器采集到的现场数据实时传输到工业云计算中心的实时数据收集集群，并存入云端数据库中[5]。数据的传输方式可以经由工业互联网智能传输终端以网线、GPRS、4G（中国移动、联通、电信）等方式实现。

1.3 云平台层

主要在云端服务器（计算/存储/网络）的基础上对由纺织物联网感知层现场采集的各类数据进行分析处理，并构建基于智能云服务的IoT设备管理平台。

1.4 运用层

运用层主要是通过PC客户端、WEB客户端、手机APP等形式提供纺织机械设备实时状态监测服务、运行统计分析服务、故障/异常工况报警服务、设备故障率分布分析服务、在线故障诊断服务、实时视频监控服务等等。

2 纺织机械远程运维系统的运用实施

基于上述研究内容，利用物联网数据采集技术、数据传输技术、云计算技术和APP运用等微服务架构对远程运维系统进行设计和开发，形成基于物联网和工业云的纺织机械远程运维系统平台。结合浙江某纺织企业纺织后整理设备车间起毛机、烫光机、剪毛机智能联机生产线的远程监控及远程运维系统的运用实施，完成了远程运维系统的初步运用验证。实施过程中，我们使用中国移动手机流量卡，以4G网络的方式使得设备连接云端服务器，实现互联网接入。主控制PLC和工业互联网传输终端之间通过工业以太网传输数据。

实际设备按照上述系统架构搭建控制网络后，实际投入生产使用，可以通过登陆开发的电脑客户端软件平台，对所连接的设备进行数据监控、远程诊断、远程程序的上下载调试等操作。登陆后的主界面如图1所示。

图1 纺织机械远程运维平台电脑客户端主界面

通过电脑PC客户端可以方便地实现设备的远程监控和远程诊断、数据监控、历史数据统计、故障预警设置等功能，具体实现方法及其他操作界面内容较多，本文不再一一阐述。同时也可以通过手机端实时获取设备相关信息：微信端实时报警提醒、手机端实时监控画面、相关设备信息等。

同时通过电脑或手机等智能终端登陆云端服务器，以云组态的方式开发建立了设备远程运行维护管理平台，该平台可实现对即将出售设备的全面管理。平台功能主要包括设备档案管理、实时监控和报警、设备安全、维护管理、统计分析等。通过浏览器输入相应地址之后进入管理平台登陆界面，输入用户名admin和密码后，即可进入管理平台界面。

进入平台首页，为运营中心所配置的设备的地理分布图，在每增加一台具有互联网接入功能的设备后就可以在设备管理平台上将该设备添加上去，而且设备ID是绝对的一对一。基于此，即可从设备售出之日起实时掌握设备状态，实现对出售设备的地理分布统计及管理登记，随时在线查看设备的开机率、使用效率等数据。

在点击地理分布图上对应的设备点后，可以进入“设备管理”和“监控详情”查看该台设备的各种信息，当然这些信息是事先组态编辑好的。点击“监控详情”可进入某台纺织后整理设备的具体监控画面。

对于具体需要监控的数据和设备相关信息都可以事先组态设计好，可以组态多个画面。通过监控画面可以随时查看客户加工产量、布速、烫辊转速、烫辊温度、张力等各种工艺参数；如有需要，可以在线实时更改参数（参数需要事先设置成可读写）。一些容易超负荷的参数等可以设置预警功能，简单的维护无需派员亲赴现场，这就逐步完善了智能维保功能，推进了设备的全生命周期管理。

上述纺织企业应用开发实例，初步验证了物联网和工业云在纺织机械远程运维系统运用的可行性，该远程运维系统的运用降低了设备运维成本，提高了售后服务的响应速度，消除了纺织设备制造企业内部信息孤岛，形成了设备全生命周期管理平台，同时为纺织生产企业提供了可靠、实时的设备监控管理智能运用，构建了全新的客户关系，提供主动售后服务，具有推广价值。

3 结语

纺织机械远程运维系统以生产线自动化系统、工业物联网技术、工业云平台为基础，实现对所售出产品的远程诊断和维护，降低了设备运维成本，为纺织企业提供更为快捷的服务，减少了客户损失，提升了企业形象；通过在设备上增加各类现场检测和传感器装置，使得设备具有深度感知功能，利用专家经验对设备问题进行预警或者预案处理，实现预防式维护。基于物联网和工业云的远程运维系统将原有的零散化管理转变为集中综合化有序管理，推进了设备的全生命周期管理，适宜在纺织机械行业推广。