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                            多種行業智能化車間建設成功案例

                            發布時間:2017-06-07 來源:金屬加工
                            關鍵字: 智能化改造

                            智能制造案例-動車組數字化調試車間建設項目

                            一、項目背景

                            隨著動車組項目引進消化吸收和再創新的不斷推進,動車組調試現狀已經跟不上生產提升的步伐,現有調試模式與精益生產的理念也存在很大差異,人工調試、紙質記錄、數據無法分析和追溯等問題嚴重影響調試的效率和質量。動車組數字化調試車間建設項目在車間物聯網的基礎上,通過對終端、儀器儀表、試驗設備、視覺檢測設備等參調設備的控制,實現調試過程的流程話、數字化和透明化,覆蓋調試業務全流程,為技術工程部門、總裝廠和質量管理部門提供信息共享和交流的平臺。

                            二、解決方案及特點

                            動車組數字化調試車間采用“管理平臺+移動操作終端+調試設備”的系統架構,管理平臺根據業務的需求對軌道交通裝備調試的業務需求進行管理和維護,并以便攜式操作終端為載體,對調試設備實現自動化控制,從而實現調試和質檢等工藝過程的自動化。在統一的車間調試數據中心的基礎上,進行調試工藝過程的數據分析,提高現場工作與工藝管理部門的工作效率,為調試工藝優化提供數據基礎。目前該項目已經建設了8條數字化調試線,調試工藝覆蓋了XX等17種車型的14種過程的1600多個工藝調試過程,能夠監測和控制包括移動操作終端、便攜式智能儀表、電機轉向架、智能指令試驗器和貫通指令試驗器在內的6類調試設備168臺,全面實現調試過程的自動化和數字化。

                            三、實施效果及示范意義

                            通過動車組數字化車間建設項目,一方面實現了調試工藝的標準化,調試記錄的數字化,整車調試時間比原來手工調試節省20%左右,數據錯誤率降低50%左右。另一方面實現了調試過程的可監控和可分析,其中的人員效率、調試時間、設備質量等數據的分析,為車間管理人員提供了決策依據。

                            智能制造案例-某制動系統生產裝配車間工藝管理與控制系統

                            一、項目背景

                            目前國內離散型制造多以手工裝配作業為主,裝配現場常采用工藝卡片來指導生產,這種集成卡片式的裝配工藝規程主要依靠自然語言進行工藝內容的描述,導致不形象、不直觀、不規范,造成工人不易快速準確地理解裝配工藝,嚴重影響了產品的裝配質量和效率。而且現場手工作業方式導致現場數據采集困難,工藝過程可視化和精細化的程度比較低,生產過程管理成都較低。

                            基于流程的可視化工藝管理及控制系統對裝配流程給予可視化指導,并對裝配過程中的員工信息、產品質量、作業情況、檢測結果,受控數據、質量問題、質量檢查情況等數據進行記錄與管理,同時與PLM系統相兼容,實現產品數據調用。可視化工藝系統旨在實現現場作業無紙化、操作過程清晰化、質量問題全記錄、產品流程可追溯的目標。

                            二、解決方案及特點

                            車間工藝管理與控制平臺采用了中心服務器、現場操作端兩層結構實現,中心服務器作為平臺中所有數據的存儲與管理端,現場操作端為裝配工人提供裝配任務下載、查看、記錄與反饋的操作環境,同時現場端需要支持質檢人員采用便攜式移動終端的方式進行產品故障的提交。

                            軟件功能主要通過智能化生產綜合管理平臺(以下簡稱管理平臺)實現,采用不同的入口將其功能、界面、操作模式進行區分,主要包括:管理人員、質檢人員、班組長與現場操作人員四類;并為產品介紹文件的開發提供通用的開發環境,可以將常用的產品信息開發為電子技術手冊的格式,并在管理平臺中進行瀏覽。硬件環境主要包括現場裝配人員操作使用的主機與顯示設備,來為操作人員提供可視化的操作環境,現場移動操作終端為質檢人員提供信息記錄與提交的環境。

                            該系統主要特點是實現了工藝流程的可視化管理即針對每個裝配流程給予相應的照片、動畫、視頻、注意事項,使裝配流程簡單易懂,并能確保安裝的準確無誤,并且產品文件可以隨時更新和修改,裝配流程可以隨時優化。本系統實現了無紙化檢測檢驗,可以節省紙張,節約工藝書的打印時間。并且本系統預留了PLM接口、ERP系統和其他系統的接口,方便擴展。

                            三、實施效果及示范意義

                            可視化工藝管理及控制系統由可視化組裝工藝管理平臺和數控設備聯網平臺兩部份組成。本平臺的實施效果如下:

                            1)通過可視化工藝平臺的設計實現生產現場的無紙化,將原有的二維工藝通過多種形式如照片、視頻或者動畫的形式結合文字方式進行可視化,從而避免寫不明,說不清,看不懂的現象,有效指導工人進行工作;

                            2)通過及時收集現場關鍵工序的作業數據,反饋工藝紀律執行情況,通過現場問題的電子化提交,有效進行質量問題的收集,便于進行數據統計和分析,針對異常情況及時采取相應措施;

                            3)實時監控數控設備的運行狀態,不斷優化設備運行參數,保證設備安全穩定運轉,提高產品的加工質量和合格率;

                            4)在生產效率方面:在統計零件生產所需資源的配套方面和生產進度統計反饋方面投入了大量的人力物力,通過信息化手段減少人力物力的投入,同時滿足快速生產的需求;

                            5)在質量管理方面,通過收集生產過程中產品的質量數據,以輔助進行質量分析;

                            6)在信息共享方面,預留PLM系統、ERP系統和其他系統的接口,便于進行無縫集成,以減少人工重復工作量,提高數據的準確性,為數字化車間的建立打下基礎。

                            通過本平臺,實現了制動生產車間的裝配流程的可視化指導,并對裝配工人的工時、問題記錄、檢測結果等數據進行了電子化的記錄與管理,提高了生產效率,降低了人力物力成本,規范化了操作流程。

                            智能制造案例-工業機器人減速器生產線遠程狀態監控系統

                            一、項目背景

                            隨著高精度高品質的機加產品對機床加工質量的要求越來越高,生產廠家急需實現機床狀態的實時監控,來保證機床良好的工作狀態,從而保證機加產品的高質量。另一方面,機床的復雜程度和智能化程度的不斷提高,使得系統發生故障或失效的潛在可能性也越來越大,狀態監控和故障診斷是保證機床正常工作的必要條件。在現有的智能化機加車間生產管理建設中,也需要對機床的工作狀態進行監控,通過機床聯網技術,實現了機加車間的物聯網系統,從而保證車間生產的順利進行。

                            工業機器人減速器生產線遠程狀態監控系統通過數據采集、數據判讀、故障診斷、維修決策、故障預測等技術,實現了加工線上主要設備工作狀態的實時監控,對設備的故障狀態進行有效識別,提前預測設備的健康等級,以提供可靠及時的現場維修指導。

                            二、解決方案及特點

                            工業機器人減速器生產線遠程狀態監控系統是結合物聯網技術和制造過程狀態實時監控技術,依據信息的生成、傳輸、處理、集成和應用的原則,設計出的針對工業機器人減速器加工線的狀態監控的平臺,該框架劃分為三層:現場控制層、車間應用層和企業應用層。

                            現場控制層:現場控制層采用現場總線的方式采集與在制品質量相關的機床、托盤、地軌機器人、上料料倉和下料料倉等設備的狀態信息;將任務單、工藝單、圖紙信息、NC代碼等作業信息及時準確下達到指定工位上的加工設備進行加工;采用RFID釆集生產過程中生產工具、操作員等生產要素的信息,實現對設備利用情況、人力資源、工具使用信息的動態追蹤和實時釆集。

                            車間應用層:車間應用層主要是對采集到的車間生產過程中的設備運行狀態數據和生產要素信息等進行監控和分析。狀態監控主要是對成形砂輪磨齒機、偏芯軸外圓磨床、托盤、地軌機器人、上料料倉、下料料倉、測量機、清洗機等設備的狀態數據進行監測,檢測出異常數據。設備故障診斷就是基于設備的狀態數據進行故障定位。設備健康預估就是基于狀態數據對設備的健康狀態進行評估,并給出設備處于的健康等級和維修計劃。設備效率分析就是采用目前國際上通用的標準OEE數據分析方法對設備的使用效率進行分析。排產管理就是基于設備的狀況對設備的生產計劃進行有效安排。數控程序管理就是對機床的NC程序進行編輯和版本管理,并根據生產計劃分發到各個機床上。

                            企業應用層:企業應用層主要由計劃管理、圖紙管理、辦公自動化、供應商管理、客戶管理、決策支持等信息系統組成。由于車間信息集成,無論是設備生產數據、人力資源等都能有統一格式的信息源,各系統間無縫集成,實現與客戶、供應商之間,從產品訂貨、設計、制造、銷售到售后服務等產品全生命周期之內的協同、追蹤及管理。

                            企業數據庫是一個面向整個車間機床狀態監控的數據庫,車間所有的生產過程數據都會在這里進行統一存儲共享。根據每個人的功能和信息需求量來限定其使用數據庫的權限,保證了數據使用的安全。

                            三、實施效果及示范意義

                            工業機器人減速器生產線遠程狀態監控系統保證加工系統的安全運行,合理并優化使用數控機床,保證加工工件質量,提高生產效率和設備利用率,降低機加產品的不良品率。加工過程狀態監測也是進一步研究機床加工過程規律、實現工藝優化和自適應控制的基礎。該系統實現國內機床的自測試自診斷,為機床提供遠程運維服務,實現了機床的智能化,從而提高了我國機床的質量和技術含量,為和國外機床的競爭中增加了技術實力。

                            智能制造案例-油庫危化品安全智能監控系統

                            一、項目背景

                            1背景

                            油庫屬于重大危險源企業,儲存經營的產品主要為柴油、汽油、煤油等,具有易燃、易爆等危險特性,一旦發生事故,不但會發生巨大的財產損失和人員傷亡,還會造成惡劣的社會影響,航天測控的危險化學品安全智能監控系統為油庫危險品存儲提供一體化解決方案。

                            2主要解決的問題

                            (1)缺乏專業安全監控系統

                            ?油庫的庫作業區一般由卸油區、儲油罐區、發油區等區域組成,并配備一定的消防設施,如消防泵、消防車、手持滅火器、沙袋、圍堰等等。

                            ?油庫內各個區域有各自獨立的控制系統,如卸油控制系統,油罐溫度及液位監測系統,發油控制系統,消防控制系統等。但是各個系統之間往往相互是獨立,不能信息共享,不能實現聯動控制和集中管理。

                            (2)既有系統安監能力不足

                            ?早期的各類管路輸送油泵和閥門均為手動操作方式,只能由人工現場就地操作,不能實現遠程中控室集中管理操控,不能實現生產監控過程自動化。

                            ?油庫內各個現有系統,往往使用多年,系統功能部分已經失效,另外個別系統老舊嚴重,不具備自動化程度。相關的安全聯鎖功能不具備,或者不夠,與現代化的大規模生產經營管理嚴重不匹配。

                            (3)安全監控覆蓋不全

                            ?部分與安全相關的重要的物理量,沒有檢測系統,或者達不到監測效果,如重點區域可燃氣檢測點布局密度不夠,監測傳感器不靈敏等。

                            ?油庫的周界系統不完善,周界報警不能與視頻聯動,不能遠程集中監控,視頻監測有死角,沒有覆蓋完整的重點監控區域,如油庫罐頂。

                            ?庫區早期各個系統的重要監測數據不能存儲,無法數據查詢或事故追憶,在系統發生故障時不能快速查明原因。

                            二、解決方案及特點

                            1解決方案

                            (1)油庫危化品安全智能監控系統

                            航天測控公司的油庫危險化學品安全監控系統,將生產管理、過程控制、安全監控、環境數據自動采集、信號報警與視頻聯動和智能分析處理相結合,同時引入預警模型分析技術,通過預警信息分析提取與事故預測分析等功能,建立事故預測和預案響應聯動,有效改善了危險事故事后處理的被動局面,對油庫罐區等危險化學品監控具有較大的積極影響。

                            油庫危險化學品安全監控系統,將先進智能預測控制技術與危險化學品安全監控工藝、歷史數據、全方位信息有效結合,形成儲罐安全監控系統,可燃氣體監控系統,罐區環境監控系統,罐區火災監控系統和罐區安防系統等子系統。

                            (2)系統主要功能組成

                            a)儲罐安全監控子系統

                            儲罐監控系統是在保證系統兼容性的前提下,充分利用已有的監控設備,避免重復建設。達到對危險化學品儲罐液位、溫度、現場泵、閥門狀態,現場部分可燃氣體等工藝數據的遠程采集檢測,自動完成對溫度、壓力、液位、流量等生產過程參數的計算和顯示,監測的數據可設定超限報警及輸出控制,信號遠程指示,并可以實現遠程控制泵的啟停,以及閥門的開閉等基本操作,實現儲罐的基本常規安全監測與既定方案的應急控制。

                            b)可燃氣體監控子系統

                            可燃氣體監控系統的主要作用是根據危險化學品儲罐區可燃氣體探測器的報警狀態,形成報警信號遠傳指示,并聯鎖聲光報警器報警及相應的預案動作,以保證在火災之前采取通風措施。根據危險化學品的不同設置可燃探測器,并設定相應的報警限,建立相應的監控系統。

                            c)罐區環境監控子系統

                            罐區環節監控系統主要實現罐區自然環環境條件的實時監控,如風力、風向和環境溫度、環節濕度等物理信號,在庫區設置小型氣象站等,集中采集上述參數信息,實現對庫管綜合立體信息的實時監控,并遠傳到油庫監控中心。根據安監規范設置風速報警,溫度、濕度監視預警等,實現環境監控。

                            d)罐區火災監控子系統

                            在罐區防火堤周圍設置若干現場應急報警中心,每個報警中心由手動火災報警按鈕、固定應急電話和現場聲光報警器組成,在控制室安裝聲光報警器。

                            火災報警按鈕和聲光報警器接至智能控制系統。無論是人工發現火情觸發按鈕,或是罐區內可燃氣體監測報警儀超限,都在智能控制系統進行聲光報警并進行記錄,同時對現場聲光報警發出信號進行聲光報警。再經過二次確認機制,快速啟動火災應急預案,聯動庫區消防系統。

                            e)罐區安防子系統

                            在油庫庫區、卸油棧橋區等設置周界系統,監控設備覆蓋庫區的全部外圍墻,形成無縫監視系統。周界系統與視頻系統將報警信號傳輸至儀表控制箱,通過無線傳輸方式至監控中心智能控制系統,實現在監控中心報警監測。針對生產區域的重點設備和設施,進行24小時的監控,有任何進入防區內的可疑對象,就會觸發報警。提醒值班人員進行關注和干預。

                            2技術特點

                            (1)與現有系統無縫結合

                            ?融合罐區安全運營管理、實時監控預警及應急救援等多方面的工作,融合罐區的收油、發油、倒油及油氣回收等基本工藝過程功能;

                            ?設計技術先進、運行成熟、操作簡單、擴展性好、容易維護和使用方便的油品儲罐區安全監控預警系統,實現儲罐區安全管控一體化;

                            (2)科學規范——依據

                            ?《危險化學品重大危險源 罐區現場安全監控裝備設置規范》(AQ 3036-2010);

                            ?《危險化學品重大危險源安全監控通用技術規范》(AQ 3035-2010);

                            (3)預防預警——安全連鎖

                            ?自動監測油罐溫度、壓力、液位、流量、可燃有毒氣體泄漏等參數的;

                            ?自動探測庫區可燃氣體濃度狀態,并聯鎖聲光報警及相應的預案動作;

                            ?自動監測罐區風力、風向和環境溫度、環節濕度等自然環境條件狀況;

                            ?自動對罐區危險源進行火災風險的動態評價分析,并提供罐區火災防控以及災害征兆預測預警;

                            ?對生產區域的重點設備和設施,進行24小時的視頻監控,有任何進入防區內的可疑對象,就會自動觸發報警;

                            (4)安全、穩定、可靠

                            ?基于成熟穩定的DCS測控系統平臺;

                            ?多級冗余測控技術,無擾動自動切換;

                            ?可接入各廠商采集設備和用戶既有系統;

                            ?石化行業20余年應用實踐(煉化、化工、油庫);

                            (5)智能預測(模型預測、全方位信息)

                            ?基于對象模型和全方位信息狀態智能預測;

                            ?趨勢變化預測和專業化系統安全狀態判斷;

                            ?內嵌通用先進智能預測算法和安監功能模塊;

                            ?具備先進智能預測技術和事故模型預測分析功能,對事故征兆規律的動態過程分析,提前預警并聯動響應預案;

                            (6)物聯網

                            ?提供開放物聯接口,可與其他系統良好對接互聯;

                            ?向上開放,方便接入企業級管理系統;

                            ?可通過廣域網絡互聯安監管理部門,在線安全監視。

                            三、實施效果及示范意義

                            系統成功應用于安徽華慶石化油庫、北京鐵道物資公司豐西油庫、北京石化牛欄山油庫等多個油庫罐區智能監控系統項目,取得了良好的應用效果,深獲用戶好評。其中北京石化牛欄山油庫智能監控項目,榮獲2014年度中國自動化產業年會最具工程影響力項目獎。

                            系統體現了安監局規定AQ3035-2010,AQ3036-2010標準的要求,所有參數全部納入綜合信息系統,為國內相關油庫等危險化學品企業升級改造提供了寶貴經驗。提高國內危險化學品行業的安全監管水平,保障人民生命財產安全,具備良好的社會效益。

                            智能制造案例-大型通用力學試驗測控平臺

                            一、項目背景

                            隨著國民經濟的飛速發展,我國航空航天、高速鐵路、大型橋梁、建筑、電網設施等基礎性行業大型設施或設備的發展突飛猛進。這些行業普遍對大型結構體有著嚴格的強度和可靠性要求,需要科學有效的試驗方法和精確的試驗數據,驗證結構體的設計合理性和產品可靠性,掌握結構體負荷承載能力,最終確保國家大型基礎設施工程安全可靠。

                            針對上述背景需求研制大型通用靜力試驗平臺確有必要。通過該平臺對大型結構體或其部件施加不同級別荷載,觀測和記錄被試對象在各級別荷載作用下的變形和應力分布情況,可分析其相應的強度和剛度,驗證被試對象結構設計和和力學分析的正確性,并能為力學試驗提供科學的自動化試驗手段,為大型結構產品的設計、開發和生產提供可靠的試驗數據,確保產品在設計范圍內安全、平穩運行。

                            二、解決方案及特點

                            系統平臺主要由荷載測控系統、應變測量系統、位移測量系統、圖像監控系統和信息管理系統等五部分組成。作為桿塔結構試驗系統的核心組成部分,能夠實現桿塔結構力學試驗過程中涉及的荷載系統加荷控制、應力應變數據測量、試驗數據信息管理等各項工作協同運行,實現結構力學試驗測控過程。

                            1)荷載測控系統

                            主要由力傳感器、信號調理組合、閉環控制器、測控計算機及軟件、回路控制矩陣、閉鎖控制組合、作動機構(如液壓缸、卷揚機等)等組成,以計算機為荷載控制中心,通過閉環控制器和伺服執行機構實現對被測部件的同步加荷,主要功能特點如下:

                            ?按試驗要求配置生成各種試驗工況與載荷譜;

                            ?根據載荷譜對各個加荷點實時高精度伺服控制,實現多通道協調、平穩、精確地加荷,同步精度微秒級;

                            ?在試驗過程中同步完成試驗荷載加荷數據的測量和記錄;

                            ?在加荷系統出現故障及被測部件出現意外時,能迅速發出報警信號并閉鎖加荷系統以保護被測試件,并記錄報警前瞬間所有加荷點的荷載值;

                            ?具有系統配置、系統協同與同步、先進控制算法調節、傳感器信號采樣、數據采集、報警、數據存儲、數據處理和管理等測控功能。

                            2)應變測量系統

                            主要由應變片、信號電纜、轉接柜、防雷柜、應變儀、測量計算機及測量系統軟件等組成,通過在測試結構上粘貼電阻應變片,將應變片在構件受力過程中產生的電阻變換轉化成電壓信號,由應變測量系統進行數據采集、轉換和后處理,測量結果直接反應各部件及整體所受內力情況,主要功能特點如下:

                            ?采用LXI總線測控技術和虛擬儀器技術控制遠程應變測試儀,實現海量測試點的快速準確應變測試;

                            ?測量參數、通信參數、修正系數可設定,試驗項目參數、試驗工況、荷載級別、試驗、氣象條件可配置,數據保存路徑和文件格式更改;

                            ?設計防雷電感應接線端子對應變信號及測試系統進行保護;

                            ?配置工業制冷空調器和除濕加熱器實現系統長期穩定運程;

                            ?采用光纖進行遠距離數據傳輸模式保證系統高速穩定工作;

                            ?具有全橋、半橋、四分之一橋等測量功能;

                            ?應變測量范圍不小于±10000με;

                            ?應變測量的準確度大于±0.1%FS。

                            3)位移觀測系統

                            主要由全站儀、反射片、通信電纜、測控計算機、數據接收軟件等組成,基于光學反射測量原理,利用專用全站儀實現被測試對象在荷載作用下的撓度數據的測量、采集、處理、存儲、管理、傳送、記錄和輸出,主要功能特點如下:

                            ?基于光學測量原理測量被試對象在荷載作用下的位移變形特性;

                            ?可實現結構件位移的直接測量、數據處理、管理、存儲、傳送、輸出功能;

                            ?支持多臺全站儀,滿足桿塔結構試驗同時觀測多個測點位移的需要;

                            ?特高壓桿塔(百米以上),測程大于250m;

                            ?位移的精確測量,誤差小于±5mm ;

                            ?單點測量時間小于5秒。

                            4)圖像監控系統

                            主要由攝像頭、圖像處理系統和圖像管理軟件組成,主要負責整個實驗過程的實時監控,并將關鍵圖像信息進行存儲,實現突發事件監控以及事后調閱,主要功能特點如下:

                            ?可視化管理的系統,實現各個監控點的視頻信號和音頻信號采集和存儲;

                            ?對試驗過程實時在線全程監控顯示,并可根據用戶設置將關鍵圖像信息進行存儲,實現長期保存;

                            ?可任意配置多路監測點,高清視頻圖像實時顯示;

                            ?自動光圈、自動聚焦、自動白平衡、背光補償;

                            ?水平方向360度、垂直方向-5至90度、無死角。

                            5)試驗數據管理系統

                            主要由數據庫服務器、數據分析、管理計算機、網關服務器、網絡交換機等部分組成,通過局域網,與其他各分系統互聯,組成特高壓桿塔試驗系統。試驗中負責存儲并向各分系統發送試驗組態參數,接收各分系統的試驗結果,進行數據顯示、分析處理、存儲及網絡發布,主要功能特點如下:

                            ?大型實時數據庫管理系統,運行實時多任務數據庫軟件,是進行試驗信息、資料管理的中心;

                            ?管理試驗項目運作的全過程,提供各分系統必要的配置信息,實時接收試驗數據,對試驗項目、試驗數據以及試驗圖像等資料進行融合管理;

                            ?提供數據查詢和網絡數據遠程共享功能,網關技術保障整體試驗系統網絡安全和數據安全;

                            ?可將實驗數據生成網頁,支持用戶遠程IE瀏覽和數據訪問,遠程用戶通過瀏覽器就能隨時查看試驗結果。

                            三、實施效果及示范意義

                            大型通用靜力試驗平臺已經在國家電網公司輸電線路桿塔實驗室的桿塔試驗基地建設中得到廣泛應用,應用于中國電力科學研究院良鄉桿塔試驗基地高壓桿塔試驗系統I期 、II期以及霸州桿塔試驗基地特高壓桿塔試驗系統III期工程。并在航天某所高速飛行器熱環境試驗室對多個型號飛行器進行了熱環境試驗,獲取了大量試驗數據,為各型號衛星、飛船、火箭等高速飛行器的定型定產提供了真實可靠的科學依據。

                            其中國家電網公司特高壓桿塔試驗基地的建設更是打破了多項紀錄,達到了世界先進水平。該基地荷載測控系統具有256個加荷通道,控制周期100ms,加荷誤差<0.5%FS;應變測量系統采用LXI總線技術,共192個測量通道,支持1/4、1/2、全橋及應變花測量;位移測量系統支持四臺全站儀同時使用,250米測量距離內,測量誤差小于5mm。基地具有全高140m以下特高壓交直流同塔雙回和500kV同塔多回桿塔的真型試驗能力,可進行扭轉工況試驗。靜力試驗平臺建成后,已承接我國及亞洲國家桿塔試驗項目100多項,獲取了大量科學試驗數據,為我國乃至全球各國電力事業不斷發展做出了突出貢獻。

                            大型通用靜力試驗平臺是我國首套國產化大型構件力學試驗系統平臺,具有多通道實時同步加荷、多通道應變信號采集、多角度位移觀測、全方位圖像監測以及異構數據融合與管理等技術特點,特別適用于大型飛機制造、高壓桿塔試驗、航天器靜力試驗、大型結構件力學試驗場合,具有完全知識產權。

                            大型通用靜力試驗平臺可以有效完成被測構件的同步逐級加荷、應變測量、位移觀測、圖像監控,數據管理工作,為產品設計、生產或進一步改進與完善提供真實可靠的試驗依據。大型通用靜力試驗平臺的推廣和應用,將會大大提升我國大型飛機、特高壓桿塔、航天器、導彈、橋梁、大型機械等產品的生產或制造過程中的試驗能力,進而提升產品設計能力、改善產品性能和提高產品質量,也必將產生很好的經濟效益和社會效益。

                            智能制造案例-先進智能預測控制系統(UN2K)

                            一、項目背景

                            現代生產制造企業中普遍存在的生產過程復雜多變,生產裝置規模龐大,工藝環節多,生產技術條件苛刻,設備運行可靠要求高,控制系統適應變化能力強等特點。

                            同時,在產業升級背景下,隨著市場化競爭的加劇,企業越來越重視包含生產過程控制功能,安全生產聯動,過程信息采集監測,企業生產計劃管理,企業生產資源管理,企業生產協同等全方面的綜合能力建設。由此,亟需解決企業生產中獨立系統信息孤島問題,實現生產過程控制層面互聯互通,整合企業的資源,協同生產,提升能力,建立從現場層、控制層再到MES層無縫連接,實現企業生產制造與企業管理一體化全集成,提高生產力水平。

                            二、解決方案及特點

                            先進智能預測控制系統(UN-2K)是北京航天測控技術有限公司自主研制的具有先進智能預測控制功能的全集成新一代工業自動化控制系統。

                            采用國際工業標準的層次化、模塊化和開放式設計,底層可以和各個廠家的PLC、智能儀表融為一體,而高層能直接與廠礦信息管理系統對接。監控級采用通用的實時局域網技術,而管理級支持目前流行的TCP/IP協議。開放式標準化通用化設計,為用戶組建測管控一體化平臺創造了有力條件,為企業高效、節能、減排以及信息化水平的提升提供了可靠保障。先進控制技術和積木式組態化設計理念,使用戶快速、高效、便捷組建大型工業自動化測控系統成為可能。

                            先進智能預測控制系統(UN-2K)主要由管理級、監控級、控制級、現場級等組成,其體系結構如下圖所示。

                            1)管理級是系統的最高層,通過企業管理網(以太網、光纖等)接入生產監控管理層,實時掌握生產過程中的關鍵數據和參數指標等,為企業領導層提供準確的決策依據。

                            2)監控級是生產過程的直接監控層,主要由工程師站、操作員站、數據服務器等組成。用于生產過程的組態、調整,生產工藝的配置、優化,過程數據監控、處理、存儲、發布等。

                            3)控制級主要由冗余現場控制站、遠程控制站、通訊組模塊等組成。負責具體執行工程師站配置的生產工藝過程,具備較高的實時性、可靠性、穩定性。

                            4)現場級主要包括各種傳感器、執行器、反應裝置等,是控制系統的最末端,接受現場控制層發來的執行命令信號,具體實現工藝操作。

                            技術特點有:

                            1)先進智能預測控制技術:自主研發的先進智能預測控制算法,集預測控制理論、自適應控制理論和智能控制技術于一身,具備模型預測、反饋控制、滾動優化、數學模型簡單、對復雜系統具有良好的跟蹤性能和較強的抗干擾能力、對模型誤差具有較強的魯棒性等優秀品性,對復雜工控領域有很好的控制效果。

                            2)開放式互聯交互技術:完全支持OPC基金會制定的OPC數據存取規范 (DA2.0、DA3.0)標準,能使先進智能預測控制系統(UN-2K)與符合OPC規范的系統和設備互聯與集成,快速與既有系統形成互聯互通。

                            3)先進的工業自動化組態技術

                            無需用戶編寫任何代碼, 就能方便快捷的設計出適于用戶需求的工業自動化測控系統。實時監控制畫面、調整畫面、趨勢畫面、流程畫面、綜觀畫面等40多個操作畫面。

                            4)友好人機界面的流程圖繪制與實時顯示技術

                            基于GDI+技術的流程圖組態工具可快速繪制形象、逼真的測控流程圖和變量組態,流程監控畫面加載和顯示這些流程圖,并實現對測控現場各個測控流程的實時監測與控制。

                            5)可視化回路編程技術:可視化回路組態把測控現場復雜的控制策略、測控流程用簡單的算法模塊連接來實現,使現場控制策略的實現變得十分簡單、靈活、便捷和直觀。內部集成60余種標準控制策略模塊,可自定義新功能模塊;

                            6)在線仿真技術:具備帶硬件仿真模式和純軟件仿真模式。可以有效測試和驗證控制邏輯的正確性和系統IO板卡的有效性,在系統聯調前就能發現問題,大大縮短系統實際調試時間,使系統一次投運成功率大大提高。

                            7)新一代分布控制技術:符合第四代集散控制系統標準,提出層次化設計新概念,在站層面下設計組層,實現更低層面的分散控制,使分散層面更接近現場,布局更靈活;組層內部資源自組織管理,組內數據整合上傳,下行操作指令分解下發,有效減少主干網的網絡負荷; 支持多種通訊協議,實現不同網絡間的協議轉換,如CAN/以太網;

                            8)無線組網技術:利用先進智能預測控制系統的快速無線互聯技術,實現有線或無線混合方式進行系統集成,既可以節省大量IO連線成本,又能有效解決連線繁雜、布線困難等難題。 支持2.4G,5.8G無線網橋接入,無線通訊距離達15公里;

                            9)多級冗余設計技術 :先進智能 預測控制系統(UN-2K)可以采用電源冗余、操 作站冗余、控制站冗余、I/O板卡冗余、網絡冗 余、總線冗余等多級冗余技術,確保整套系統 長期穩定運行。惡劣的控制現場環境,系統中某些器件難免會損壞或工作失常后,系統將發出聲光報警并自動進行主從切換。系統中所有冗余部件均支持熱拔插,在不停機情況下,依據報警記錄隨時替換或修復已損部件,系統將很快恢復健康運行。

                            10)安全加密協議技術:系統集成了自主研發的網絡加密通訊功能模塊,實現集散控制系統內站與站,站與組間的端到端的信源加密,確保控制系統信息安全。

                            三、實施效果及示范意義

                            1)原油煉制過程控制系統

                            ?滄州煉油廠催化主裝置DCS監控系統;

                            ?滄州煉油廠焦化裝置DCS監控系統;

                            ?洛陽石化總廠催化主裝置DCS監控系統;

                            ?勝利油田烴取裝置DCS監控系統;

                            ?江漢油田原油處理裝置DCS監控系統;

                            ?河南油田采油廠輕油裝置DCS監控系統。

                            實現焦化、催化、加氫過程中多 變量、大時滯、非線性變量控制

                            2)精細化工生產控制系統

                            ?滄州東塑威達公司有機化工裝置1DCS監控系統;

                            ?滄州東塑威達公司有機化工裝置2DCS監控系統;

                            ?滄州東塑明珠塑料有限公司管道車間監控系統;

                            實現多層級、復雜控制回路,精細化工復雜工藝控制

                            3)罐區智能監控管理系統

                            ?滄州煉油廠原油罐區管理DCS監控系統;

                            ?安徽華慶石化罐區管理與裝車DCS監控系統;

                            ?北京鐵道物資公司豐西油庫DCS監控系統。

                            ?北京石化牛欄山油庫罐區安全監控智能控制系統。

                            儲罐油量計量,卸油倒油發油控制,定量裝車控制,油氣回收控制,消防泵控制;可燃氣檢測、火災報警、罐區氣象監測,周界防越、罐區視頻監控。

                            4)數字化車間管理系統

                            ?滄州東塑明珠塑料有限公司管道一車間數字化系統;

                            ?滄州東塑明珠塑料有限公司管道二車間數字化系統;

                            ?滄州東塑明珠塑料有限公司蕪湖管道車間數字化系統;

                            ?滄州東塑重慶明珠管道車間數字化系統;

                            ?濰柴動力發動機缸套壓裝機監控系統;

                            ?天津開發區豐田汽車生產線監控系統。

                            實現多類型異構設備運行狀態信息采集、生產過程監控、統一管理。

                            先進智能預測控制系統(UN-2K)集網絡技術、現場總線技術、智能預測控制技術、在線仿真技術、數據處理技術、OPC技術、工業自動化組態技術于一身,嚴格遵從網絡化、層次化設計理念,將現場控制、數據采集、生產調度、質量控制、文檔管理、績效管理等相關功能進行有機集成,構建企業全集成系統,為控制包括物料、設備、人員、指令流程和設施在內的所有企業資源提供統一的管理平臺,為企業精細化、彈性化生產制造提供良好的管理環境,進而幫助企業靈活進行生產調度、實時監控生產過程、合理安排企業產能、提高生產效率、減低成本和物資消耗,最終提高企業產品質量和按期交貨能力,實現生產制造過程的敏捷化。

                            先進智能預測控制系統(UN-2K)的廣泛應用,將助推生產企業產業升級和經濟增長方式的調整,實現節能降耗、資源優化配置、統籌產能與市場等,進一步提高企業生產力水平。





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