【壓縮機網(wǎng)】1、引言
空壓機是一種氣體壓縮和輸送設備，廣泛應用于礦山、機械、電子和醫療等各個(gè)行業(yè)，終端用戶(hù)對運行和維護服務(wù)要求越來(lái)越高。面對客戶(hù)新的需求，空壓機生產(chǎn)制造和售后服務(wù)要改變現狀，需要開(kāi)發(fā)新的遠程監控方式。目前國內空壓機的監控方式［1-2］的研究尚處于起步階段，仍然停留在現場(chǎng)手動(dòng)控制、人工抄表和定時(shí)記錄的方式上，準確性差、工作效率低和數據不全，發(fā)生故障時(shí)描述不清、維修不及時(shí)，長(cháng)時(shí)間停機將帶來(lái)巨大損失。隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化和信息化水平不斷提高，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的日益成熟為空壓機遠程監控系統開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。
本文設計了一種基于新型3G無(wú)線(xiàn)模塊的空壓機物聯(lián)網(wǎng)方案，監控系統分為三個(gè)層次，底層聯(lián)控柜采集到空壓機組數據通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)模塊轉成無(wú)線(xiàn)信息；通過(guò)GRPS或CDMA等各種無(wú)線(xiàn)通信方式將無(wú)線(xiàn)數據傳遞給云服務(wù)器［3-5］；通過(guò)存儲、分析和處理，廠(chǎng)商和用戶(hù)可以登陸網(wǎng)站遠程查看現場(chǎng)空壓機組運行情況，并且通過(guò)聊天工具可以在線(xiàn)指導，而不需要到現場(chǎng)，能夠有效地實(shí)現遠程監控。
2、系統網(wǎng)絡(luò )架構的搭建
整個(gè)監控系統分為三個(gè)層次：傳感層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層，分別由數據采集終端、數據傳輸終端和云服務(wù)器組成?，F場(chǎng)的空壓機或聯(lián)控柜的PLC 控制器、各類(lèi)型傳感器和儀表進(jìn)行通信，快速采集每個(gè)空壓機單元的實(shí)時(shí)數據，構成無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，實(shí)現信息感應和數據采集。通過(guò)RS485 接口與3G無(wú)線(xiàn)模塊連接；通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)模塊傳輸過(guò)來(lái)的數據，采用GPRS或CDMA等各種無(wú)線(xiàn)通信方式傳輸給云服務(wù)器；云服務(wù)器設有 SCADA應用服務(wù)器、WEB 服務(wù)器和數據庫服務(wù)器，對上傳數據存儲、分析和處理，廠(chǎng)商和普通用戶(hù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端，從監控界面能夠實(shí)時(shí)了解現場(chǎng)機器的運行狀態(tài)以及各傳感器采集到的現場(chǎng)信息。廠(chǎng)商根據得到的現場(chǎng)數據，及時(shí)為用戶(hù)提供警報、故障遠程診斷、維修服務(wù)以及預防性維護和備品備件管理服務(wù)。用戶(hù)也可以聯(lián)網(wǎng)查看，了解機器的運行情況。詳見(jiàn)圖2。
3、系統整體設計與實(shí)現
整個(gè)系統的三個(gè)層次分別由數據采集終端、數據傳輸終端和云服務(wù)器組成。數據采集終端是整個(gè)監控系統的源頭，主要實(shí)現實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)的空壓機組信息，數據傳輸終端將根據預設向云服務(wù)器發(fā)送信息包，應用層的云服務(wù)器將收到數據包進(jìn)行存儲、分析和處理。應用層監控中心軟件采用B/S 架構體系，以SQL SERVER 2008為后臺數據庫。系統的網(wǎng)絡(luò )層支持各種無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式，采用公網(wǎng)固定的 IP 地址的方式。見(jiàn)圖3。
本文使用的控制器是PLC控制器，它采用RS485半雙工通信方式，支持MODBUS標準通訊協(xié)議。通訊為RS485接口，異步串行，半雙工傳輸。默認通訊協(xié)議方式采用ASCII方式：1位起始位，7個(gè)數據位，1位停止位， 1位奇偶校驗位。采用主從式通信方式，即主機發(fā)出請求命令，從機控制器做出判斷，判斷指令是否滿(mǎn)足通信要求，若滿(mǎn)足就完成主機指令，并將相應的信息反饋給主機。
傳感器信號的采集
按照輸出信號的特性，空壓機及機組所用的傳感器可分為以下幾種類(lèi)型：1.溫度模擬傳感器。將現場(chǎng)測到的非電量信號轉換成模擬的電信號。它所采集的信號需通過(guò)模數轉換器A/D變換實(shí)現狀態(tài)參數的成功采集。2.電機電流傳感信號直接從控制柜遠程信號傳輸獲得。3.壓力傳感器。被測量的信號達到某設定值時(shí)，傳感器相應地輸出 1個(gè)無(wú)源干接點(diǎn)信號。
網(wǎng)絡(luò )傳輸
系統的傳輸層由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成，它將底層現場(chǎng)空壓機組運行數據可靠安全地傳輸到云服務(wù)器，采用GPRS 或CDMA等無(wú)線(xiàn)傳輸方式。
3D無(wú)線(xiàn)模塊將現場(chǎng)采集到的空壓機組運行數據與采集終端的 ID號和端口號一起封裝成數據包，主要通過(guò)GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )把封裝好的數據包發(fā)送到云服務(wù)器。云服務(wù)器具有固定IP 地址，用戶(hù)可以通過(guò)撥號上網(wǎng)來(lái)接收傳輸過(guò)來(lái)的現場(chǎng)數據。通過(guò)解讀和 ID號判斷數據包中數據來(lái)源，經(jīng)過(guò)驗證，通過(guò)則返回1個(gè)應答信號。通過(guò) GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )底層數據采集和應用層云服務(wù)器之間就建立了1 條數據傳輸渠道。
空壓機遠程監控數據通過(guò)公網(wǎng)進(jìn)行傳輸，因此數據傳輸過(guò)程中的安全問(wèn)題是空壓機廠(chǎng)商和終端用戶(hù)的共同關(guān)注焦點(diǎn)?；跀祿鬏斂煽啃砸?，本系統采用通用的TCP數據傳輸協(xié)議。監控系統是通過(guò)TCP 協(xié)議實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信的，3G無(wú)線(xiàn)模塊作為T(mén)CP客戶(hù)端的身份與云服務(wù)器進(jìn)行數據交換，在空壓機監控系統中充當信息傳輸的橋梁，云服務(wù)器可以與多臺客戶(hù)端相連，實(shí)現1對多的信息交互。
數據庫的建立和系統實(shí)現
采用SQL SERVER 2008數據庫為基礎，實(shí)現大容量實(shí)時(shí)及歷史數據的入庫、檢索、查詢(xún)、運算，支持用戶(hù)遠程登陸后的數據檢索、查詢(xún)和應用。
4、系統功能模塊
本系統采用了多角色多用戶(hù)權限設置，如表1所示，主要包括5個(gè)模塊: 維保管理、運營(yíng)管理、監控管理、數據統計和系統管理。
5、遠程監控系統的設計效果
實(shí)現實(shí)時(shí)位置監控，能監控空壓機在百度地圖上的位置，見(jiàn)圖4。
通過(guò)干接點(diǎn)采集傳感器數據，同時(shí)還可以采集視頻數據，并通過(guò) 3G 或以太網(wǎng)把這些數據傳送到服務(wù)器。能實(shí)現現場(chǎng)在線(xiàn)視頻監控，能遠程操控空壓機，見(jiàn)圖5。
圖6為維保計劃表，根據維保計劃，系統會(huì )報警，并通過(guò)信息告知有權責任人。
從系統我們可以觀(guān)察到空壓機實(shí)時(shí)運行的信息，并能對信息進(jìn)行統計分析，見(jiàn)圖7、8。
為保證機器的安全性，用優(yōu)盾對有權人進(jìn)行權限設置，見(jiàn)圖9。
6、結束語(yǔ)
通過(guò)系統結構分析、網(wǎng)絡(luò )架構搭建、系統功能模塊劃分以及數據庫的建立等設計，3G 無(wú)線(xiàn)模塊通過(guò)與 PLC 交換數據把空壓機的運行狀態(tài)及參數通過(guò)無(wú)線(xiàn)中繼模塊經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到服務(wù)器中，用戶(hù)可通過(guò)登陸服務(wù)器地址遠程監控空壓機的運行狀態(tài)，使在客戶(hù)終端的每臺空壓機通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線(xiàn)升級、統計報表、決策支持等管理和服務(wù)功能。能夠極大地提高效率，保證了空壓機系統的可靠運行。
參考文獻
?。?］崔揚，周澤魁，施麗蓮.基于PLC 的多組空壓機組遠程監控系統［J］. 壓縮機技術(shù), 2004(1):22 － 24．
?。?] 饒新，方建安.BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在空壓機遠程監控系統中的應用［J］．工業(yè)控制計算機，2012，25( 10):9 － 10．
?。?］黃綠格.GRPS DTU與組態(tài)軟件在油田遠程監控系統中的應用［J］.儀器儀表用戶(hù)，2007，14( 3) :59-60
?。?］ 劉志雄，余臻，陳燕萍.GRPS DTU 數據中心的通信設計［J］.工業(yè)控制計算機，2007(12) :23-24.
?。?］ 王耀廷，郭文成.基于GPRS的DTU嵌入式軟件設計［J］. 儀器儀表用戶(hù)，2013( 5) :87-89.
?。?］ 李慧玲，羅敏，羅春暉.基于PLC 的空壓機遠程監控系統的設計與實(shí)現［J］． 計算技術(shù)與自動(dòng)化，2014，33( 3) : 55 － 57．
?。?］ 苑旭陽(yáng)，王啟立，何敏，等． 基于工業(yè)以太網(wǎng)的空壓機遠程監控系統設計［J］． 壓縮機技術(shù)，2014( 1) : 23 － 25．
?。?］陸文婷，程武山.基于網(wǎng)絡(luò )的空氣壓縮機遠程監控系統［J］．輕工機械，2015（2）：57-59.
來(lái)源：■文/梅堅
【壓縮機網(wǎng)】1、引言
空壓機是一種氣體壓縮和輸送設備，廣泛應用于礦山、機械、電子和醫療等各個(gè)行業(yè)，終端用戶(hù)對運行和維護服務(wù)要求越來(lái)越高。面對客戶(hù)新的需求，空壓機生產(chǎn)制造和售后服務(wù)要改變現狀，需要開(kāi)發(fā)新的遠程監控方式。目前國內空壓機的監控方式［1-2］的研究尚處于起步階段，仍然停留在現場(chǎng)手動(dòng)控制、人工抄表和定時(shí)記錄的方式上，準確性差、工作效率低和數據不全，發(fā)生故障時(shí)描述不清、維修不及時(shí)，長(cháng)時(shí)間停機將帶來(lái)巨大損失。隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化和信息化水平不斷提高，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的日益成熟為空壓機遠程監控系統開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。
本文設計了一種基于新型3G無(wú)線(xiàn)模塊的空壓機物聯(lián)網(wǎng)方案，監控系統分為三個(gè)層次，底層聯(lián)控柜采集到空壓機組數據通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)模塊轉成無(wú)線(xiàn)信息；通過(guò)GRPS或CDMA等各種無(wú)線(xiàn)通信方式將無(wú)線(xiàn)數據傳遞給云服務(wù)器［3-5］；通過(guò)存儲、分析和處理，廠(chǎng)商和用戶(hù)可以登陸網(wǎng)站遠程查看現場(chǎng)空壓機組運行情況，并且通過(guò)聊天工具可以在線(xiàn)指導，而不需要到現場(chǎng)，能夠有效地實(shí)現遠程監控。
2、系統網(wǎng)絡(luò )架構的搭建
整個(gè)監控系統分為三個(gè)層次：傳感層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層，分別由數據采集終端、數據傳輸終端和云服務(wù)器組成?，F場(chǎng)的空壓機或聯(lián)控柜的PLC 控制器、各類(lèi)型傳感器和儀表進(jìn)行通信，快速采集每個(gè)空壓機單元的實(shí)時(shí)數據，構成無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，實(shí)現信息感應和數據采集。通過(guò)RS485 接口與3G無(wú)線(xiàn)模塊連接；通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)模塊傳輸過(guò)來(lái)的數據，采用GPRS或CDMA等各種無(wú)線(xiàn)通信方式傳輸給云服務(wù)器；云服務(wù)器設有 SCADA應用服務(wù)器、WEB 服務(wù)器和數據庫服務(wù)器，對上傳數據存儲、分析和處理，廠(chǎng)商和普通用戶(hù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端，從監控界面能夠實(shí)時(shí)了解現場(chǎng)機器的運行狀態(tài)以及各傳感器采集到的現場(chǎng)信息。廠(chǎng)商根據得到的現場(chǎng)數據，及時(shí)為用戶(hù)提供警報、故障遠程診斷、維修服務(wù)以及預防性維護和備品備件管理服務(wù)。用戶(hù)也可以聯(lián)網(wǎng)查看，了解機器的運行情況。詳見(jiàn)圖2。
3、系統整體設計與實(shí)現
整個(gè)系統的三個(gè)層次分別由數據采集終端、數據傳輸終端和云服務(wù)器組成。數據采集終端是整個(gè)監控系統的源頭，主要實(shí)現實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)的空壓機組信息，數據傳輸終端將根據預設向云服務(wù)器發(fā)送信息包，應用層的云服務(wù)器將收到數據包進(jìn)行存儲、分析和處理。應用層監控中心軟件采用B/S 架構體系，以SQL SERVER 2008為后臺數據庫。系統的網(wǎng)絡(luò )層支持各種無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式，采用公網(wǎng)固定的 IP 地址的方式。見(jiàn)圖3。
本文使用的控制器是PLC控制器，它采用RS485半雙工通信方式，支持MODBUS標準通訊協(xié)議。通訊為RS485接口，異步串行，半雙工傳輸。默認通訊協(xié)議方式采用ASCII方式：1位起始位，7個(gè)數據位，1位停止位， 1位奇偶校驗位。采用主從式通信方式，即主機發(fā)出請求命令，從機控制器做出判斷，判斷指令是否滿(mǎn)足通信要求，若滿(mǎn)足就完成主機指令，并將相應的信息反饋給主機。
傳感器信號的采集
按照輸出信號的特性，空壓機及機組所用的傳感器可分為以下幾種類(lèi)型：1.溫度模擬傳感器。將現場(chǎng)測到的非電量信號轉換成模擬的電信號。它所采集的信號需通過(guò)模數轉換器A/D變換實(shí)現狀態(tài)參數的成功采集。2.電機電流傳感信號直接從控制柜遠程信號傳輸獲得。3.壓力傳感器。被測量的信號達到某設定值時(shí)，傳感器相應地輸出 1個(gè)無(wú)源干接點(diǎn)信號。
網(wǎng)絡(luò )傳輸
系統的傳輸層由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成，它將底層現場(chǎng)空壓機組運行數據可靠安全地傳輸到云服務(wù)器，采用GPRS 或CDMA等無(wú)線(xiàn)傳輸方式。
3D無(wú)線(xiàn)模塊將現場(chǎng)采集到的空壓機組運行數據與采集終端的 ID號和端口號一起封裝成數據包，主要通過(guò)GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )把封裝好的數據包發(fā)送到云服務(wù)器。云服務(wù)器具有固定IP 地址，用戶(hù)可以通過(guò)撥號上網(wǎng)來(lái)接收傳輸過(guò)來(lái)的現場(chǎng)數據。通過(guò)解讀和 ID號判斷數據包中數據來(lái)源，經(jīng)過(guò)驗證，通過(guò)則返回1個(gè)應答信號。通過(guò) GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )底層數據采集和應用層云服務(wù)器之間就建立了1 條數據傳輸渠道。
空壓機遠程監控數據通過(guò)公網(wǎng)進(jìn)行傳輸，因此數據傳輸過(guò)程中的安全問(wèn)題是空壓機廠(chǎng)商和終端用戶(hù)的共同關(guān)注焦點(diǎn)?；跀祿鬏斂煽啃砸?，本系統采用通用的TCP數據傳輸協(xié)議。監控系統是通過(guò)TCP 協(xié)議實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信的，3G無(wú)線(xiàn)模塊作為T(mén)CP客戶(hù)端的身份與云服務(wù)器進(jìn)行數據交換，在空壓機監控系統中充當信息傳輸的橋梁，云服務(wù)器可以與多臺客戶(hù)端相連，實(shí)現1對多的信息交互。
數據庫的建立和系統實(shí)現
采用SQL SERVER 2008數據庫為基礎，實(shí)現大容量實(shí)時(shí)及歷史數據的入庫、檢索、查詢(xún)、運算，支持用戶(hù)遠程登陸后的數據檢索、查詢(xún)和應用。
4、系統功能模塊
本系統采用了多角色多用戶(hù)權限設置，如表1所示，主要包括5個(gè)模塊: 維保管理、運營(yíng)管理、監控管理、數據統計和系統管理。
5、遠程監控系統的設計效果
實(shí)現實(shí)時(shí)位置監控，能監控空壓機在百度地圖上的位置，見(jiàn)圖4。
通過(guò)干接點(diǎn)采集傳感器數據，同時(shí)還可以采集視頻數據，并通過(guò) 3G 或以太網(wǎng)把這些數據傳送到服務(wù)器。能實(shí)現現場(chǎng)在線(xiàn)視頻監控，能遠程操控空壓機，見(jiàn)圖5。
圖6為維保計劃表，根據維保計劃，系統會(huì )報警，并通過(guò)信息告知有權責任人。
從系統我們可以觀(guān)察到空壓機實(shí)時(shí)運行的信息，并能對信息進(jìn)行統計分析，見(jiàn)圖7、8。
為保證機器的安全性，用優(yōu)盾對有權人進(jìn)行權限設置，見(jiàn)圖9。
6、結束語(yǔ)
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參考文獻
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來(lái)源：■文/梅堅
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