一种智慧厂务控制系统及其自动化控制方法与流程

本发明涉及工厂控制，特别涉及一种智慧厂务控制系统及其自动化控制方法。

背景技术：

1、智慧厂务集成了各个子系统中控系统，使整个工业自动化控制系统实现高度智能化，确保整个厂区设备安全可靠顺利的进行，降低运行成本，使得管理更加高效。

2、目前，由于智慧厂务在使用时，在对厂区进行监控过程中现场设备对厂区的监控效果差，需要人工定期对厂区内的各个环节进行巡视勘测，导致厂区监控效率低，且在巡视勘测过程中的数据差值较大，无法精准的获得更加贴切的数据；

3、在数据管理时，现有的智慧厂务在使用时，设备出现报警时，通过人工对设备的数据情况进行查找，并且无法及时找到相关责任的人对其进行处理，导致设备维修效率低，同时需要人工对设备的报障报表手动记录在本子上，影响后续设备的维护。

4、因此，现提出一种新型的智慧厂务控制系统解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种智慧厂务控制系统及其自动化控制方法，以解决上述背景中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种智慧厂务控制系统，所述系统包括资料收集层、网络通讯层、人机界面层、控制执行模块、监控模块、综合管理模块以及优化和决策模块；

3、所述资料收集层用于对设备的资料、下达的指令、决策结果和管理分配的数据进行收集；

4、所述网络通讯层用于利用网络机主要对各子站点进行本地网络汇聚，并利用交换机光纤转发，再通过数据中心的核心交换机对各站点接入交换机进行整体网络汇聚，保证数据通信的互联互通；

5、所述人机界面层用于将设备的资料、下达的指令、决策结果和管理分配的数据利用显示器提供直观易用的人机界面，在实时监控生产过程并进行交互；

6、所述监控模块用于通过传感器、执行器和设备采集生产过程中的机器的温度、湿度、压力、速度和能耗的数据，并通过有线或无线方式与系统连接；

7、所述传感器温度的计算公式如下：

8、；

9、其中为读取的数值，为温度与数值转换的斜率；

10、设想一个xy坐标，x轴为电压读数，y轴为温度，两轴之间有一条直线代表了温度与转换电压的关系：在这条直线上如果x轴电压为时，y轴即为25℃；当读出的电压是其他数值时，即读出的电压是时，使用这个公式就可以得到温度的数值；

11、所述控制执行模块用于使用实时数据和算法分析，监测设备状态、生产效率、质量指标，并根据预定的规则和策略，自动调整参数并控制设备的运行；

12、所述综合管理模块用于通过对操作站、工程师站、主服务器、opc服务器、web服务器、热备份服务器、图形界面、报警和scada用的hmi软件的整个系统协调运行和综合管理，并通过工业以太网交换机，以光纤环网的拓扑结构连接成一个系统网络；

13、所述优化和决策模块用于通过综合管理模块内的数据通过数据分析、机器学习、优化算法为决策者提供调度生产任务、优化物流路径和节约能源的优化建议和决策支持。

14、所述监控模块包括现场设备层、控制层和管理层；

15、所述现场设备层包括传感器、plc控制器和触摸屏；

16、所述控制层包括数据采集模块；

17、所述管理层包括子系统管理模块。

18、所述传感器用于实时采集和处理生产过程中温度、压力和流量的数据；

19、所述plc控制器用于接收传感器所采集到的数据信号并通过输出信号控制设备，通过算法和逻辑控制，对生产过程实时监测和调节；

20、所述触摸屏用于通过人机操作输入命令对设备进行控制。

21、所述数据采集模块用于实现对底层设备的数据采集，下发控制命令，监视现场控制情况；

22、所述子系统管理模块用于通过对各子系统的监视和操纵，进行现场数据的提取，确保各子系统独立运行。

23、所述子系统管理模块包括图形界面系统和实时数据库系统。

24、所述图形界面系统用于通过报警监控对警报进行通知，并在人机界面层上显示；

25、所述实时数据库系统用于通过现场设备层采集到的数据进行计算与控制，并利用设备进行报警检查与处理，实时更新数据库数据。

26、所述监控模块与综合管理模块连接。

27、所述综合管理模块包括中央处理器、存储器、时钟和定时器、保障模块、设备保养模块、工单模块和安全中心模块；

28、所述中央处理器用于负责整个模块的计算和控制任务，执行系统的逻辑功能；

29、所述存储器用于储存空间存储程序代码、配置数据和临时数据；

30、所述时钟和定时器用于根据精确的时间和定时功能同步和控制各个模块之间的操作；

31、所述保障模块用于通过中央处理器按照不同系统分类，不同系统报警级别，对报警信息发送给相应管理、维护权限人员，并对报警信息频次、占比进行分析生成报障报表，报障信息历史可追溯查询；

32、所述设备保养模块用于通过中央处理器根据设备运行情况，自动发送保养信息到相关责任人，对设备情况保养情况进行统计，一键预览，体现设备详细信息；

33、所述工单模块用于通过中央处理器根据报警信息针对值班维护人员下达维护信息；

34、所述安全中心模块用于通过在关键位置设置摄像头人脸识别，监视非法闯入情况，报警及录像。

35、所述优化和决策模块包括数据收集模块、数据分析模块、优化和验证模块和报表模块；

36、所述数据收集模块用于通过对综合管理模块采集到的数据进行收集；

37、所述数据分析模块用于通过对数据收集模块收集到的数据利用算法和模型对数据进行分析；

38、所述优化和验证模块用于对数据分析模块分析后的数据进行优化和验证；

39、所述报表模块用于将采集并优化后的数据进行报表生成。

40、智慧厂务自动化控制方法，其步骤如下：

41、步骤一：通过现场设备，如传感器、变送器、探测器、控制器、阀门执行机构，变速设备，马达电机，限位开关及相关工艺设备及装置，实现对现场数据的上传和控制器命令的执行；

42、步骤二：通过控制层实现对现场设备的数据采集，下发控制命令，监视现场控制情况的功能，采集到的数据导入至控制执行模块；

43、步骤三：对各子系统的监视和操纵，进行现场数据的提取，并将数据作为集成系统的数据源，再将数据传输至综合管理模块；

44、步骤四：通过综合管理模块将数据通过中央处理器进行处理，处理后的数据在存储器内存储，利用时钟和定时器提供精确的时间和定时功能，用于同步和控制各个模块之间的操作，并对设备保养数据，保障模块数据、工单模块数据和安全模块数据进行保存；

45、步骤五：利用优化和决策模块对数据进行收集并分析，再对数据进行优化和验证，最后生产报表，通过资料收集层对数据进行收集，而后通过网络通迅层传递信息，在人机界面上显示。

46、本发明具有如下有益效果：

47、1.本发明中，通过设置监控模块，利用传感器、执行器和设备采集生产过程中的机器的温度、湿度、压力、速度和能耗的数据，通过控制层实现对现场设备的数据采集，下发控制命令，监视现场控制情况，采集到的数据导入至控制执行模块，利用管理层对各子系统的监视和操纵，进行现场数据的提取，在人机界面随时查看，不需要人工定期对厂区内的各个环节进行巡视勘测，减小了数据差值，能够精准的获得更加贴切的数据。

48、2.本发明中，通过设置综合管理模块，通过综合管理模块将数据通过中央处理器进行处理，处理后的数据在存储器内存储，并同步和控制各个模块之间的操作，并对保障模块数据进行保存，设备出现报警时，通过中央处理器对设备的数据情况自动发送至相关责任人，对设备的情况能够一键查找预览，在维修后自动对报警信息频次、占比进行分析生成报障报表，报障信息历史可追溯查询，可及时对设备进行维护，相关数据一键查询，方便且高效。

49、3.本发明中，通过设置综合管理模块在对整个模块进行数据统计时，同时可对设备保养数据、工单模块数据和安全模块数据利用中央处理器进行保存，并在出现问题后对相关负责人自动下达维修或警报信息，提供了安全保障，同时可利用优化和决策模块进行收集、分析、优化和验证，再将这些数据生成报表，方便工作人员处理。