工业生产装置运行状态监控系统及工业生产系统的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及工业生产装置领域，具体地涉及一种工业生产装置运行状态监控系统及工业生产系统。


背景技术：

2.工业生产装置正常运行离不开各类控制参数(如温度、压力、液位、流量等数据)的采集与记录。
3.目前通常采用现场安装仪表，利用通讯电缆将仪表测量数据传入dcs(distributed control system集散控制系统)或plc(programmable logic controller可编程逻辑控制器)控制系统，控制室操作人员再通过dcs或plc的工作站了解装置运行状况。随着无线通讯技术的发展和应用，现在也推出无线传输形式的测量仪表，可将装置检测信号传输至指定设备。
4.上述常规仪表不具有无线传输功能，仅能通过线缆将信号传输至车间控制室，由操作人员控制调整，管理人员不能第一时间了解装置情况；而现有无线传输仪表其造价较高，安装时需要拆除原有常规仪表，造成改造成本过高以及资源的浪费。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了研究如何将常规仪表进行改造，使其成为具有无线传输功能的仪表，同时提供了一种工业生产系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种工业生产装置运行状态监控系统，所述监控系统包括：仪表设备、工作站、分配器、数据收集器、数据平台服务器、监控终端；
7.所述仪表设备与所述分配器有线连接，所述仪表设备对工业生产装置运行的控制参数进行采集与记录以生成数据信号，并将所述数据信号传输至所述分配器；
8.所述分配器将接收到的数据信号分成多路，其中一路数据信号传输至所述工作站，其中另一路数据信号传输至所述数据收集器；
9.所述数据收集器将接收的数据信号以无线的方式传输至所述数据平台服务器，所述数据平台服务器与所述监控终端无线连接。
10.可选地，所述仪表设备选自以下中的至少一者：温度计、压力计、液位监测仪和流量计。
11.可选地，所述监控终端选自以下中的至少一者：智能手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑。
12.可选地，所述无线通信方式选自以下中的至少一者：zigbee、lora、sub g、4g、5g、wi-fi。
13.可选地，所述工业生产装置为聚烯烃催化装置，所述工作站为集散控制系统或可编程逻辑控制器，所述数据平台服务器为云服务中心，所述分配器为两路分配器，所述数据
收集器为箱式无线数据集联终端。
14.可选地，所述监控系统还包括能源设备，所述能源设备采用清洁能源发电，用于为所述监控系统供电。
15.可选地，所述数据收集器为清洁能源无线数据集联终端，能够连接10-20台仪表设备。
16.可选地，所述清洁能源无线数据集联终端为太阳能无线数据集联终端或风能无线数据集联终端。
17.本实用新型第二方面提供了一种工业生产系统，包括前述的工业生产装置运行状态监控系统。
18.可选地，所述工业生产系统的工业生产装置为聚烯烃催化装置。
19.通过上述技术方案，利用数据收集器的无线数据传输功能，可以将常规仪表的数据传输到远程终端，使管理人员在远程终端如计算机和手机上随时随地查看生产、安全、环保等数据，及时调整生产管理。同时利用分配器，将采集的数据信号的其中一路传输到工作站中，不会影响原控制系统的正常运行。
20.本实用新型还可以采用清洁能源供电，从而有利于设备的安装，节省了铺设通讯线路的费用。同时，一个清洁能源无线数据集联终端可以连接此区域内多台常规仪表，充分利用室外的空间，节约场地且较为美观。
附图说明
21.图1是本实用新型的第一实施例的连接关系示意图；
22.图2是本实用新型的第一实施例的连接设备示意图；
23.图3是本实用新型的第一实施例的数据收集器安装示意图；
24.图4是本实用新型的第一实施例的监控系统平台界面示意图；
25.图5是本实用新型的第二实施例的连接关系示意图；
26.图6是本实用新型的第二实施例的连接设备示意图；
27.图7是本实用新型的第二实施例的数据收集器安装示意图；
28.图8是本实用新型的第二实施例的监控系统平台界面示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
30.本实用新型的工业生产装置运行状态监控系统为数据收集器产品在不同使用环境下提供了两个实施例。第一实施例为控制室室内安装的“箱式无线数据集联终端”；第二实施例为装置现场安装的“清洁能源无线数据集联终端”。
31.本实用新型的工业生产装置运行状态监控系统的第一实施例如图1-4所示。图1示出了各个设备的连接关系，其中，有线连接用实线表示，无线连接用虚线表示。所述工业生产装置运行状态监控系统包括：仪表设备、工作站、分配器、数据收集器、数据平台服务器、监控终端；仪表设备与分配器有线连接，仪表设备对工业生产装置运行的控制参数进行采集与记录以生成数据信号，并将数据信号传输至分配器；分配器将接收到的数据信号分成
多路，其中一路数据信号传输至工作站，其中另一路数据信号传输至数据收集器。
32.可选地，如图2所示，仪表设备可以为一个或更多个，仪表设备包括用于对工业生产装置运行的控制参数进行采集的各种设备，可以包含但不限于温度计、压力计、液位监测仪和流量计等，优选地，所述工业生产装置为聚烯烃催化装置。
33.所述工作站可以为用于监控装置运行状况的控制室，优选为plc或dcs系统。plc是一种专用于工业控制的计算机，可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、算术操作等指令，通过输入/输出接口控制各种机械或生产过程。plc主要由中央处理单元、输入/输出单元、电源、存储器、功能模块等组成。plc的优势为部件模块化、系列化，用户有各种硬件装置可选，同时提供很多编程元件，可以实现较复杂的控制功能；plc能够采用梯形图、逻辑图、语句表等编程语言，使用方便，编程简单，同时采用多种硬件和软件抗干扰措施，可靠性高。dcs是一种控制功能分散、操作和管理集中、兼顾分而治之和综合协调的仪表控制系统，目前在电力、冶金、石化等各行业获得了极其广泛的应用。dcs可以采用分级结构，一般分为控制级和管理级。控制级实现信号的输入、变换、运算、输出等分散控制功能，主要由输入/输出单元(i/o)及现场控制单元(fcu)组成，由i/o总线交换实时数据。管理级完成对过程控制的集中监视和管理，由操作员站、工程师站、管理计算机等组成，一般使用工业以太网形成一个封闭的安全网络。控制级和管理级之间可以使用工业以太网。dcs系统中广泛使用冗余、故障自诊断等技术以保障可靠性，同时能够提供丰富的功能软件模块和功能软件包，能完成复杂运算与控制。dcs的优势为部件模块化，信号容量非常大；高可靠性，平均故障间隔时间(mtbf，mean time between failure)可达几万甚至几十万小时，组件支持热插拔；性能强大，用户可根据工艺，自行设计构成各种控制方案；提供很多过程控制专用算法，用户设计成本较低。
34.所述分配器可以是在自动化控制系统中对rs485和can总线以及hart总线等各种工业信号变送、转换、隔离、传输、运算的仪表，能够与各种工业传感器配合，取回参数信号，隔离变送传输，满足用户本地监视远程数据采集的需求。所述分配器可以用于数据采集、信号传输转换、plc、dcs等工业测控系统，用来完善和补充系统模拟i/o插件功能，增加系统适用性和现场环境的可靠度。所述分配器按照功能需求可分为两种：y型分线器、t型分线器；所述分配器可以为多路分配器，可选地为一进二出、一进三出、一进四出、二进二出或者是多进多出的模式；优选地，所述分配器为高精度两路分配器。
35.所述数据平台服务器可以是由若干同构或异构的计算、存储、网络等硬件组成的云服务中心，如物通博联(wtbl)云服务中心，该云服务中心可以利用虚拟化、软件定义网络、冗余等技术提供高性能、高可靠、可扩展的资源，以支撑用户多样按需服务。云服务中心主要包含实时数据库和归档服务器。实时数据库负责接收分布式采集监控设备推送的实时数据及周期性批量数据，对实时数据进行管理和维护，这些实时数据常驻内存，并随着时间的变化不断更新，以反映现场过程的变化。归档服务器接收实时数据库中的实时数据，并依据用户实际要求对数据进行归档，同时根据一定的要求压缩归档存储于磁盘，以便于了解数据的变化历史。归档服务器采用web方式对外提供数据查看、归档服务器配置功能。
36.该云服务中心可以实现以下功能：a)资产管理，对分布在全国乃至全世界各地的设备、网关、备品配件进行分客户、分地区、分站点管理；实时获取到设备的基本信息、在线运营情况、地理信息分布等情况；b)权限管理，通过账号管理、设备归属、角色权限对设备进
行分级、分用户、分角色进行统一管理，方便不同人员对设备进行不同权限的管理，分工合作，协调控制；c)运营管理，通过故障报警平台、运维及工单平台、数据监控平台等功能对设备的数据和行为进行全方位地监测和控制，可以高效地发现产品运营过程中的问题，及时的提出调整方案及正确的方法，以及有效的利用资源，进行设备运营和市场拓展等计划；d)数据分析，帮助企业快速完成多数据整合，建立统一数据口径，用直观、多维、实时的方式展示和分析数据，并可在移动端实时查看和分享，全面激活企业内部数据，通过数据分析为设备的维修、维护、健康状况分析提供可靠、丰富的数据支撑；同时为市场开拓和业务开展提供大数据支持；e)云可视化，提供各种可视化组件，用户可以根据项目及应用需求，自主快速地搭建出专业的可视化应用平台，零编程、搭积木式的实现对现场设备的工艺流程监控和数据分析监控，通过可视化的运行界面和数据报表实现对现场设备和项目运行状况实时掌控。
37.所述数据收集器可以为能够实现系统数据采集、传输、安全等功能的工业智能网关，例如物通博联工业智能网关。具体而言，工业智能网关可以采用mips架构的主控芯片控制网口和串口采集工业现场设备的数据，然后通过外接模块实现多种入网方式和应用层的云服务器进行数据通信。可选地，工业智能网关可以提供3个rj45的以太网接口和提供wifi接入支持，具备基本的联网能力；可选地，工业智能网关可以提供usb接口作为4g、5g模块(移远ec20)的接口，使设备具备4g、5g上网能力；可选地，工业智能网关可以具备一定的电源管理能力，降低功耗或意外断电处理以及添加抗干扰隔离等；可选地，工业智能网关可以具备一定的存储能力，包括存储系统、程序、配置文件和历史数据；可选地，工业智能网关可以提供rs 232和rs 485串口接口，实现网关与感知层设备的通信；可选地，工业智能网关可以提供标准的usb接口，使其可以实现u盘程序升级；可选地，工业智能网关采用risc的微控制器mt7628为网关的主控制器，外围可以搭载各种功能模块电路；可选地，所述数据收集器可以是安装在室内的箱式无线数据集联终端，具体如图3所示。
38.所述监控终端可以为一个或更多个，监控终端可以包括监控中心和移动端，移动端可以包含但不限于智能手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑等。
39.该监控系统的工作流程如下所述，在仪表设备机柜间将现场常规仪表数据信号通过高精度两路分配器分别将一路数据传输至plc或dcs系统进行常规控制，另一路传输至箱式无线数据集联终端，箱式无线数据集联终端再将所采集的监控数据通过无线通讯技术传输到数据平台服务器，数据平台服务器分别以无线的方式连接至监控中心和手机移动端，共同形成监控系统平台，所述数据平台服务器与所述监控系统平台无线连接，从而可以如图4所示，使管理人员在远程计算机或手机上随时随地查看生产、安全、环保等数据，及时调整生产管理。
40.所述无线通讯技术可以包含但不限于zigbee、lora、sub g，4g、5g、wi-fi等无线通信方式。同时，为了实现对监控数据的无线通讯，在数据收集器上设置有无线通讯单元，用于通讯接口、信息收发、信息标记、信息路由及协议转换，所述无线通讯单元包括cpu、快速数据总线接口、zigbee接口、rs485/can接口、bluetooth接口、wi-fi接口、以太网接口和移动数据接口，所述zigbee接口、rs485/can接口分别通过隔离电路连接cpu，所述bluetooth接口、wi-fi接口、以太网接口、移动数据接口分别连接cpu，所述cpu通过隔离电路连接快速数据总线接口。可选地，所述通讯单元通过zigbee接口在i/o(输入/输出)单元以及其他通
讯单元之间构成一个无线的网状结构，用于帮助运算单元获取通道信号并下发控制指令；所述rs485/can接口用于系统扩展，以方便现场仪表接入本系统，又作为组成部分接入其他控制系统，还可代替无线方式以组成串行网络；所述wi-fi接口用作与互联网、与其他通讯单元交换数据，其数据量相对zigbee网络更大，远程终端的访问也是通过该wi-fi接口实现；所述以太网接口用于调试作为和wi-fi接口的备用，并用于在两个运算单元之间建立交换网；所述移动数据接口为gprs、4g移动数据接口，用于上传数据至远程终端服务器。
41.本实用新型的工业生产装置运行状态监控系统的第二实施例如图5-8所示。在工业生产装置现场常规仪表地点比较偏僻时，信号电缆和电源电缆安装不方便，在这种情况下，本实用新型可以将常规仪表与清洁能源无线数据集联终端结合，改造为无线仪表。
42.具体而言，各个设备的连接关系如图5所示，其中，有线连接用实线表示，无线连接用虚线表示。所述工业生产装置运行状态监控系统包括：仪表设备、工作站、分配器、数据收集器、数据平台服务器、监控终端；仪表设备与分配器有线连接，仪表设备对工业生产装置运行的控制参数进行采集与记录以生成数据信号，并将数据信号传输至分配器；分配器将接收到的数据信号分成多路，其中一路数据信号传输至工作站，其中另一路数据信号传输至数据收集器。
43.可选地，如图6所示，仪表设备可以为一个或更多个，仪表设备包括用于对工业生产装置运行的控制参数进行采集的各种设备，可以包含但不限于温度计、压力计、液位监测仪和流量计等，优选地，所述工业生产装置为聚烯烃催化装置。
44.所述工作站可以为用于监控装置运行状况的控制室，优选为plc或dcs系统。plc是一种专用于工业控制的计算机，可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、算术操作等指令，通过输入/输出接口控制各种机械或生产过程。plc主要由中央处理单元、输入/输出单元、电源、存储器、功能模块等组成。plc的优势为部件模块化、系列化，用户有各种硬件装置可选，同时提供很多编程元件，可以实现较复杂的控制功能；plc能够采用梯形图、逻辑图、语句表等编程语言，使用方便，编程简单，同时采用多种硬件和软件抗干扰措施，可靠性高。dcs是一种控制功能分散、操作和管理集中、兼顾分而治之和综合协调的仪表控制系统，目前在电力、冶金、石化等各行业获得了极其广泛的应用。dcs可以采用分级结构，一般分为控制级和管理级。控制级实现信号的输入、变换、运算、输出等分散控制功能，主要由输入/输出单元(i/o)及现场控制单元(fcu)组成，由i/o总线交换实时数据。管理级完成对过程控制的集中监视和管理，由操作员站、工程师站、管理计算机等组成，一般使用工业以太网形成一个封闭的安全网络。控制级和管理级之间可以使用工业以太网。dcs系统中广泛使用冗余、故障自诊断等技术以保障可靠性，同时能够提供丰富的功能软件模块和功能软件包，能完成复杂运算与控制。dcs的优势为部件模块化，信号容量非常大；高可靠性，平均故障间隔时间(mtbf，mean time between failure)可达几万甚至几十万小时，组件支持热插拔；性能强大，用户可根据工艺，自行设计构成各种控制方案；提供很多过程控制专用算法，用户设计成本较低。
45.所述分配器可以是在自动化控制系统中对rs485和can总线以及hart总线等各种工业信号变送、转换、隔离、传输、运算的仪表，能够与各种工业传感器配合，取回参数信号，隔离变送传输，满足用户本地监视远程数据采集的需求。所述分配器可以用于数据采集、信号传输转换、plc、dcs等工业测控系统，用来完善和补充系统模拟i/o插件功能，增加系统适
用性和现场环境的可靠度。所述分配器按照功能需求可分为两种：y型分线器、t型分线器；所述分配器可以为多路分配器，可选地为一进二出、一进三出、一进四出、二进二出或者是多进多出的模式；优选地，所述分配器为高精度两路分配器。
46.所述数据平台服务器可以是由若干同构或异构的计算、存储、网络等硬件组成的云服务中心，如物通博联(wtbl)云服务中心，该云服务中心可以利用虚拟化、软件定义网络、冗余等技术提供高性能、高可靠、可扩展的资源，以支撑用户多样按需服务。云服务中心主要包含实时数据库和归档服务器。实时数据库负责接收分布式采集监控设备推送的实时数据及周期性批量数据，对实时数据进行管理和维护，这些实时数据常驻内存，并随着时间的变化不断更新，以反映现场过程的变化。归档服务器接收实时数据库中的实时数据，并依据用户实际要求对数据进行归档，同时根据一定的要求压缩归档存储于磁盘，以便于了解数据的变化历史。归档服务器采用web方式对外提供数据查看、归档服务器配置功能。
47.该云服务中心可以实现以下功能：a)资产管理，对分布在全国乃至全世界各地的设备、网关、备品配件进行分客户、分地区、分站点管理；实时获取到设备的基本信息、在线运营情况、地理信息分布等情况；b)权限管理，通过账号管理、设备归属、角色权限对设备进行分级、分用户、分角色进行统一管理，方便不同人员对设备进行不同权限的管理，分工合作，协调控制；c)运营管理，通过故障报警平台、运维及工单平台、数据监控平台等功能对设备的数据和行为进行全方位地监测和控制，可以高效地发现产品运营过程中的问题，及时的提出调整方案及正确的方法，以及有效的利用资源，进行设备运营和市场拓展等计划；d)数据分析，帮助企业快速完成多数据整合，建立统一数据口径，用直观、多维、实时的方式展示和分析数据，并可在移动端实时查看和分享，全面激活企业内部数据，通过数据分析为设备的维修、维护、健康状况分析提供可靠、丰富的数据支撑；同时为市场开拓和业务开展提供大数据支持；e)云可视化，提供各种可视化组件，用户可以根据项目及应用需求，自主快速地搭建出专业的可视化应用平台，零编程、搭积木式的实现对现场设备的工艺流程监控和数据分析监控，通过可视化的运行界面和数据报表实现对现场设备和项目运行状况实时掌控。
48.所述数据收集器可以为能够实现系统数据采集、传输、安全等功能的工业智能网关，例如物通博联工业智能网关。具体而言，工业智能网关可以采用mips架构的主控芯片控制网口和串口采集工业现场设备的数据，然后通过外接模块实现多种入网方式和应用层的云服务器进行数据通信。可选地，工业智能网关可以提供3个rj45的以太网接口和提供wifi接入支持，具备基本的联网能力；可选地，工业智能网关可以提供usb接口作为4g、5g模块(移远ec20)的接口，使设备具备4g、5g上网能力；可选地，工业智能网关可以具备一定的电源管理能力，降低功耗或意外断电处理以及添加抗干扰隔离等；可选地，工业智能网关可以具备一定的存储能力，包括存储系统、程序、配置文件和历史数据；可选地，工业智能网关可以提供rs 232和rs 485串口接口，实现网关与感知层设备的通信；可选地，工业智能网关可以提供标准的usb接口，使其可以实现u盘程序升级；可选地，工业智能网关采用risc的微控制器mt7628为网关的主控制器，外围可以搭载各种功能模块电路。
49.所述监控终端可以为一个或更多个，监控终端可以包括监控中心和移动端，移动端可以包含但不限于智能手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑等。
50.监控系统还包括能源设备，所述能源设备采用清洁能源发电，能够用于为所述监
控系统供电，清洁能源可以包括太阳能和风能。
51.在图6中还示出了不同的仪表设备与太阳能板及数据收集器共同集成安装的模块结构，例如，采用配套流量计、配套液位计或者配套阀门来形成太阳能无线数据集联终端，从而能够充分利用室外的空间，节约场地且较为美观，同时集成化结构可以便于设备的安装，节省了铺设通讯线路的费用。图7示出了太阳能无线数据集联终端在工业生产现场的实际应用。
52.该监控系统的工作流程如下所述，在仪表设备机柜间将现场常规仪表数据信号通过高精度两路分配器分别将一路数据传输至plc或dcs系统进行常规控制，另一路传输至箱式无线数据集联终端，箱式无线数据集联终端再将所采集的监控数据通过无线通讯技术传输到数据平台服务器，数据平台服务器分别以无线的方式连接至监控中心和手机移动端，共同形成监控系统平台，所述数据平台服务器与所述监控系统平台无线连接。在产品实际应用过程中，一个清洁能源无线数据集联终端可连接此区域内多台常规仪表，优选地，能够连接10-20台仪表设备，更优选地，可连接16台仪表设备而不会出现明显的信号延迟。从而可以如图8所示，使管理人员在远程计算机或手机上随时随地查看生产、安全、环保等数据，及时调整生产管理，在实际生产活动中有较大的应用效益。
53.本实用新型还公开了一种工业生产系统，包括如上所述的工业生产装置运行状态监控系统，并且工业生产系统的工业生产装置为聚烯烃催化装置。
54.本实用新型的第一实施例可以将普通传统仪表在不改变原有结构和检测精度的前提下，不仅可以将测量数据传输至原有doc或plc系统，而且可将数据准确及时地传送至指定监测平台上，使管理人员能够在任何地点利用远程终端例如计算机上网或手机app软件，及时全面了解各车间各装置的运行状况，从而保证各生产装置的安全稳定的运行。
55.本实用新型的第二实施例还可以采用清洁能源供电，从而有利于设备的安装，节省了铺设通讯线路的费用。同时，一个清洁能源无线数据集联终端可以连接此区域内多台常规仪表，充分利用室外的空间，节约场地且较为美观。
56.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。