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OPC

应用案例:柳州钢铁生产线智慧监控系统

当前是物联网时代,柳钢冷轧厂欲打造适合生产线使用的设备数据管理物联网大数据采集系统方案,主要对设备数据进行采集监控,提高对设备隐患响应速度,提高工作效率。

工业数据一类是管理数据:结构化的SQL数据为主,如产品属性、工艺、生产、采购、订单、服务等数据,这类数据一般来自企业的ERP、SCM、PLM甚至MES等系统,数据量本身不大,却具有很大的挖掘价值;另一类是机器运行和IoT的数据:以非结构化、流式数据居多,如设备工况(压力、温度、振动、应力等)、音视频、日志文本等数据,这类数据一般采集自设备PLC、SCADA以及部分外装传感器,数据量很大,采集频率高,需要结合边缘计算在本地做一些预处理。

总体方案针对上述的第二类数据,基于大数据平台实现,在现有系统基础上,开发针对钢厂需求的具体功能,最终实现解决现场问题,提高工作效率。

1、OPC数据采集点数500点左右,其中,单个设备采集50个;
2、震动采集点20个左右,变压器温度监测点160点;
3、所有数据通过专用物联网设备上传到数据平台,提供数据记录、在线查看、安全值设定、危险报警、数据导出等功能;
4、采集的物理量包括但不限于:温度、电压、电流、功率、震动、开关状态等;
5、人员权限可以管理,设备主人(第一个绑定的用户)可以指定管理员和普通用户,管理员可以修改参数,普通用户只能查看数据和收到报警消息;
6、界面、数据导出等显示设备、传感器修改的名称;
7、设备里采集的OPC数据支持分组显示,具有多个自定义分组,分组内自定义的数据点,超标的数据点用红色标识;
8、单独架设专用微信公众号。

OPC全称是Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去,为了存取现场设备的数据信息,每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多,且产品的不断升级,往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要,系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下,OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础,它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的,在OPC技术中使用的是OLE 2技术,OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。OPC主要应用领域:工控、楼控、所有自动化领域。

绿刻度提供的OPC转接模块,一边是USB接口,接到OPC服务器上,另一端是绿刻度传感器总线接口,接入绿刻度通用物联网终端;在OPC服务器上运行LKD_OPC_Client软件,配合USB转换模块工作,将OPC服务器上的各种点位传感器数据解析并按照绿刻度协议格式传输给绿刻度物联网终端,终端通过4G网络加密传输到绿数据平台,并在微信上展示给用户。

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图1:OPC远程监测系统原理图

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图2:绿刻度OPC客户端软件

OPC设备的主要参数:
-电脑接口:USB 2.0
-移动网络:4G/3G/2G
-单设备点位数:10/30/50
-电源电压:DC5V
-工作电流:200mA
-OPC更新频率:1秒-30秒可配置
-检测频率:1分钟
-上传数据更新频率:5分钟-12小时可配置
-报警方式:微信消息/电话报警
-设备组织方式:增量式可添加、即插即用
-人员组织方式:与设备绑定、无数量限制

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图3:OPC物联网终端

在OPC客户端软件上,添加服务器后,建立组(group),在组内添加监测点(item)。建立组的时候,需要选择一个USB串口(对应物联网终端);添加监测点时,要选择对应的物理量类型(比如:温度),之后就可以使用了。总体上,使用非常简单便捷。

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图4:添加组的界面

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图5:添加监测项目的界面

操作过程简介:添加新的设备,先用微信扫描设备上的二维码,关注绿刻度公众号,然后在公众号内点我的-添加设备,扫描设备二维码添加、绑定设备即可。这样在用户微信公众号下就绑定了该设备。绑定后就可以在设备列表内看到该设备。

然后在OPC服务器(机柜服务器)上运行LKD_OPC_Client软件,配置好组和项目后,对设备进行强制更新,设备上线,即可在微信上看到相关数据。

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图6:OPC设备在设备列表中的显示

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图7:参数的详细数据图表曲线显示(红色为报警)

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图8:设备报警信息

设备数据在云端保存一年的数据,随时可以通过数据导出功能把数据导出到Excel表格,进而进行相关的数据研究。未来,绿刻度将开发OPC参数在线故障诊断功能,对过去一年历史数据进行分析和特征提取,并自动生成设备是否正常的判别标准,如果设备的OPC参数在近期的数值与过去半年或者一年有较大差别,超过了相应的阈值,则通过微信向管理员报警。总之,采用绿刻度OPC远程检测仪,可以非常方便地把工业领域内PLC的各项数据通过OPC服务器、OPC客户端、绿刻度转接器、绿刻度物联网终端,发送给绿数据平台,进而实现数据的记录、报警、导出,进而为生产车间、工厂提供更加安全方便的监测服务,提高工厂的自动化和智能化能力。