基于工业物联网的物料包装生产线监控平台设计研究.pdf

科技创新与生产力 2023 年第 44 卷第 10 期图 1系统网络架构随着物联网技术在工业生产中的应用越来越广泛，通过构建工业物联网平台对生产过程进行远程数据采集和实时监控，可以使生产流程更加精确，更有效地管理生产现场1。自动化包装生产线覆盖面大，应用范围广，设计利用工业物联网技术和集成运动控制系统采集现场数据，通过智能网关将数据传至监控平台，实现远程参数设置和控制，实时监控物料包装生产线工作过程。1包装生产线工艺流程自动化物料包装生产线通常由自动包装机、传动系统、控制系统和辅助工艺装置组成，完成物料的给袋、称重、检测、装袋、封口、装箱等工艺流程。本文以包装生产线中负责各个部件之间的输送和配合的传动系统为例，研究设计基于工业物联网的监控平台。以物料包装生产线中的给袋、装袋、封口工序间传送为例，包装袋存放在 A 站，运行时，由 A站传送至 B 站，物料在 B 站完成加料、称重和装袋，装袋后传送至 C 站封口。集成运动控制系统的皮带上开有定位孔，传动装置在 A、B、C 三个站点分别装有对射激光光电传感器，分别为 1 号、2号、3 号传感器。起始位置即定位孔到达 1 号传感器的位置，当采集到 1 号传感器的电信号，即皮带运行至 A 站。当 2 号或 3 号传感器发出到位信号，即皮带运行至 B 站或 C 站。皮带在每站的工作时间由定时器设定。系统设计有自动运行模式和手动模式。为满足不同物料和剂量的包装要求，很多企业采用柔性包装生产线。设计了匀速传送、变速传送和往返传送三种模式。每种模式都可以根据物料多少，设定传送数量和速度。手动模式设计有传送至指定位置、正向、反向传送等。2系统方案设计利用 ThingWorx 工业物联网平台和 Thing Worx-Industrial Connectivity 软件与罗克韦尔集成运动控制系统即可编程自动化控制器、伺服驱动器和电机带动的同步皮带系统。通过组态、编程和平台搭建，实现物料包装生产线传动单元的自动控制和远程监控。2.1系统网络架构系统中各设备均以工业以太网连接通信，系统网络架构见图 1，Micro820 采集环境温度和 3 个光电传感器信号，通过以太网上传至 Compactlogix 控制器，运动控制部分由 Compactlogix 控制器通过伺服驱动带动电机运转，通过同步轮带动皮带运行。系统设计有 PV800 触摸屏实现本地监控，同时利用ThingWorx 工 业 物 联 网 技 术 平 台 与 ThingWorx-Industrial Connectivity 软件实现远程监控。基金项目 第二批国家级职业教育教师教学创新团队课题研究项目（YB2021020402）收稿日期：2023原02原07曰修回日期：2023原03原17作者简介：王俊美（1981），女，河南新乡人，硕士，副教授，主要从事自动化类专业教学与研究，E-mail：。基于工业物联网的物料包装生产线监控平台设计研究王俊美，荣晔，林亮摘要：本文以物料包装生产线中的传送单元为例，研究设计了基于工业物联网的监控平台，介绍了其实施步骤和操作要点。通过工业物联网智能网关，搭建工业云平台，对生产现场的设备状态和运行参数进行远程监测和控制。系统远程监控和现场监控终端资源、信息共享，实现有效的实时监控，提高生产效率，推进工业生产向数字化、智能化转型。关键词：工业物联网；包装生产线；数据采集；监控平台中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2023.10.094（江苏联合职业技术学院无锡机电分院，江苏无锡214028）文章编号：1674-9146渊圆园23冤10原094原03科 技 创 新 与 生 产 力SCI-TECH INNOVATION&PRODUCTIVITY第 44 卷第 10 期2023 年 10 月Vol.44No.10Oct.2023Ethernet/IPX3Compactlogix5370PC（Thingworx）Stratix5700Kinetix5500Micro820PV800Pt100SensorMotorMashup 监控界面同样可以分为主界面和单元界面，根据监控需求可以选择传送模式、设置传送数量和速度等，控制系统即按照设定的参数进行传送。另外平台还设计了 4 种邮件报警，分别是超序号环节操作要点1创建项目Project,通过项目维度管理各类 thing2创建网关Industrial Connection，模板为 industrial Gateway3创建应用程序密钥ApplicationKey，生成密钥，用于ThingWorxFoundation和ThingWorxIndustrialConnectivity之间的连接，先保存，再复制4连接到 ThingWorxFoundation配置 ThingWorx 工业连接，在项目属性中设置 ThingWorx，启动服务器5绑定工业标签工业连接IndustrialConnection的“Discover”选项，显示来自ThingWorxIndustrialConnectivity的信息，选定通道、设备、标记，绑定到新实体“BindtoNewEntity”，选择“RemoteThing”模板，创建预定义的Thing6操作界面设计创建 Mashup，根据控制要求，用 Layout 布置空间，添加控件，绑定数据，勾选 Mashup Loaded，当 Mashup 加载时，就执行服务，View Mashup，查看效果附导入扩展在 ThingWorx 操作平台中的 Import，选择要导入的扩展文件导入。本系统需导入邮件扩展，用于发送报警邮件连续运行模式画面设计，连续运行分匀速和变速两种情况，按照传送单元中 A、B、C 三站的位置和工作时间，用数字输入的形式设定包装传送数量和转速，利用光电传感器信号控制皮带运行到位。往返运行模式，可以设定包装传送数量和转速，让皮带在 A、B 两站往返运行。同时实现手动模式下的“正转”“反转”“传送至指定位置”等。3.2物联网监控平台设计物联网监控平台的搭建，本系统利用 ThingWorx Industrial Connectivity 软件连接 CompactLogix控制器，监测控制器的各类数据标签值。与ThingWorx 平台无缝集成，快速实现工业物联网平台的搭建3。建立系统工业连接，通过新建通道、添加设备、标记和设置 ThingWorx 属性几个环节完成。连接成功后，点击“QC”，可查看控制器中的标签值。利用 ThingWorx 工业物联网技术平台监测集成运动控制系统运行状态。实施过程及操作要点如表 1 所示。2.2系统软件设计系统软件设计包括利用 CCW 软件对 Micro820组态编程及对 2711R-T7T 工业触摸屏进行组态和利用 Studio5 000 平台对伺服运动控制系统进行组态及编程。在 Studio5 000 中配置伺服驱动器 K5 500，包括 IP 地址、版本号，电压、电流等。配置运动轴，关联驱动器 K5 500 模块。软件编程时，根据工艺流程，通过判断光电传感器信号和各工作站工作时间，控制传送带的启停。伺服运动控制在进行伺服定位操作之前，设计将运动轴的回原点即初始化作为子程序。同时对启动未回原点、超速、超行程、超温报警等，设计有专门的报警处理子程序，由主程序直接调用。自动运行和手动模式作为两个并行子程序，由主程序通过跳转指令实现模式之间的转换。3物联网监控平台设计本系统的监控平台设计有现场操作终端和物联网云平台两种形式。现场操作终端即常用的工业触摸屏，直接安装在生产线上，作为人机交互平台，对系统进行参数设置、运行控制以及参数、状态显示等。物联网云平台可以实现远程实时监控，自动报警，故障统计等多种功能2。3.1触摸屏监控画面设计系统中 PV800 触摸屏直接和 CompactLogix 控制器通过以太网通信，监控画面设计为主界面、连续运行和往返传送 2 个单元画面以及报警信息画面，如图 2 所示。主界面包含“上电”“掉电”“急停”“自动运行”“手动模式”等命令按键以及“行程显示”“当前位置”“当前速度”“工作温度”等参数显示。图 2触摸屏监控画面表 1搭建工业物联网平台流程王俊美，等：基于工业物联网的物料包装生产线监控平台设计研究 95 科技创新与生产力 2023 年第 44 卷第 10 期Experimental Study on Repairing Valve Regulated Lead Acid Batteriesin Communication Base StationsBAI Jianfeng,ZHANG Wei(Inner Mongolia Autonomous Branch,China United Network Communications Co.,Ltd.,Hohhot 010050,China)Abstract：Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA)is widely used in communication power systems and is an importantcomponent of DC power supply systems.Its safe and reliable operation is extremely important.Due to poor operatingenvironment,improper use and maintenance,and other factors,the actual service life of valve regulated battery packs is farfrom the theoretical life.By analyzing the main factors leading to the failure of valve regulated lead acid batteries,repairtests are conducted on non-physical damage parts.The test results confirmed that the configured activation fluid can increasethe effective capacity of valve regulated lead acid batteries,increase their service time as backup power sources,improvetheir service life,enhance the stability of the DC system,enhance power supply reliability,and avoid power supply accidentscaused by DC backup power sources.Key words：valve regulated lead acid battery;failure analysis;battery repair;communication base stationDesign and Research of Material Packaging Production LineMonitoring Platform Based on Industrial Internet of ThingsWANG Junmei,RONG Ye,LIN Liang(Wuxi Mechanical&Electrical Branch of Jiangsu Joint Vo-Tech College,Wuxi 214028,China)Abstract：Taking the transport unit in the material packaging production line as an example,this paper studies and designs amonitoring platform based on the industrial Internet of Things,and introduces its implementation steps and operation points.Through the intelligent gateway of the industrial Internet of Things,an industrial cloud platform is built to remotely monitorand control the equipment status and operating parameters on the production site.The system remote monitoring and on-sitemonitoringterminalresourcesandinformationsharingcanachieveeffectivereal-timemonitoring,improveproductionefficiency,and promote the transformation of industrial production to digital and intelligent.Key words：industrial Internet of Things;packaging production line;data acquisition;monitoring platform速、超限位、超温和未回原点报警。经测试，通过订阅报警，设置报警源，启用邮件报警，当参数超过设定值，设定邮箱会收到用户报警邮件，以便做相应处置。4结束语系统采用的 ThingWorx 工业物联网平台软件，可以连接不同的设备和应用系统，从多个数据源获取数据，实现实时监控系统运行状态，并通过数据统计分析，进行预测和给出优化建议4。在工厂智改数转进程中，远程监控和预测维护是重要内容，如引入机器学习系统、专家系统等，需要做进一步的研究。参考文献：1和征,李彦妮,杨小红.制造企业工业物联网的发展与智能制造转型分析:基于三一重工的案例研究J.制造技术与机床,2022(7):69-74.2刘晓悦,王泰达,王兴楠,等.基于工业物联网的污水处理厂远程监控技术研究J.电气传动,2020,50(11):60-64+71.3杜述喜,熊虎,张合礼.基于 Thingworx 平台的汽车污染物排放检测中抽检车辆自动选取 Web 应用程序开发J.汽车工艺与材料,2020(7):1-6.4王建荣,陈斌.基于 PLC 的工业物联网云平台研究与设计J.自动化与仪器仪表,2022(7):104-107.（实习编辑王赟）（上接第 93 页）96