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面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架

更新时间：2019-12-10 19:18:04 大小：484K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：工业物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为自动、实时、准确、详细地获取钢铁连铸设备的信息,并为设备的维修维护提供更好的服务,提出面向钢铁连铸设备维护、维修和大修的工业物联网框架.该框架给出了工业物联网在钢铁领域的应用环境,它不仅能够为钢铁企业提供新的数据源,而且能够在一定程度上改进企业的生产和维修流程.描述了所提框架的结构层次及需要研究的关键技术,指出物联网技术是实现钢铁连铸设备维护维修的关键,并分析了该技术在连铸设备维护维修服务中的实现方法.应用案例证明了该方案的有效性.

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V01．17

Feb．2 0 1 1

计算机集成制造系统

Computer IntegratedⅣ【anufacturing Systems

No．2

第17卷第2期

2 0

1年2月

文章编号：1006—5911(2011)02—0413--06

面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架

李楠，刘敏，严隽薇

(同济大学CIMS研究中心，上海201804)

摘要：为自动、实时、准确、详细地获取钢铁连铸设备的信息，并为设备的维修维护提供更好的服务，提出面

向钢铁连铸设备维护、维修和大修的工业物联网框架。该框架给出了工业物联网在钢铁领域的应用环境，它不仅

能够为钢铁企业提供新的数据源，而且能够在一定程度上改进企业的生产和维修流程。描述了所提框架的结构层

次及需要研究的关键技术，指出物联网技术是实现钢铁连铸设备维护维修的关键，并分析了该技术在连铸设备维

护维修服务中的实现方法。应用案例证明了该方案的有效性。

关键词：连铸设备；维护、维修和大修；物联网；应用框架；钢铁行业

中图分类号：TP277

文献标志码：A

for

internet of

oriented to steel continuous

casting

Framework

industrial

_plantMRO

things

Nan，LfUMin，YAN Jun-wei

Research

(CIMS

201804，China)

Center，Tongji University，Shanghai

Abstract：To

obtain the real—time data of steel continuous

and

better

automatically

casting plant accurately

provide

to continu—

Things(IoT)oriented

and Overhaul)services，a frameworkfor Internet of

MR0(Maintenance，Repair

_castingMROwas

scenariosof IoTin steel

based on MROwere

andbusiness

not

provided．It

established．Application

industry

the

newdata sourcesfor steel

also

improved

only

enterprises，but

provided

production

process．Hierar·

indicated that

proposed ^{framework and its}key technologies

chical architecture of the

IoT _technologywascritical to realize the service of

were described in

detail，which

MRo．Implementation ^{of IoTin MROwasalso}analyzed

showed the effectiveness of this framework．

parti-

cular．Applications

words：continuous

Key

and overhaul；internet of

things；application framework；

casting plant；maintenance，repair

steel

industry

备用户企业和服务企业提供全面的数字化解决方案

和信息化集成技术，最终提升制造业水平。

引言

随着工业经济和科学技术的发展，国内制造业

在钢铁行业，连铸生产线设备能够缩短钢铁产

品的制造周期、节省能源、降低钢铁产品的制造费

用，目前国内90％以上的钢厂都采用了该工艺。但

是由于连铸生产线技术的复杂性，国内从20世纪

90年代后期才逐步掌握了该设备的生产核心技术。

随着我国钢铁行业的发展，以及产能的提高，各大钢

规模和生产能力得到不断扩大和提升，设备组成与

功能越来越复杂，设备的性能和状态对生产质量和

成本的影响也日益增强。面向大型装备全生命周期

and

的维护、维修和大修(Maintenance，Repair

Overhaul，MR0)支持系统[1]，能够为制造企业、设

24 June

Aug．2010．

收稿日期：2010—06—24；修订日期：2010—08—23。Received

2010；accepted

基金项目：国家自然科学基金资助项目(61073090)；上海市科学技术委员会科研计划资助项目(09DZll22302)I广东省教育部产学研结合资助

the National Natural Science Foundation，China

项目(2009GJE00026，200915090300429)．Foundation items：Project supported by

(No．61073090)，the

Commission Research

the

Program，China(No．09DZll22302)，and Guangdong

Shanghai Science&Technology

of Education

Province-Ministry

University—Industry Cooperation Program．China(No．2009GJE00026，20098090300429)．

万方数据

414

计算机集成制造系统

第17卷

(machine—to-machine)的应用架构[5]，是应用范围最

广泛的架构，包含了EPCGlobal和WSN的部分内

容，也覆盖了有线和无线两种通信方式。

厂都新增了大量的连铸生产线，同时对连铸设备的

性能也提出了更高的要求。

虽然针对钢铁连铸设备MRO系统的研究已有

一定的成果，但还有一些不足：①钢铁企业的连铸生

产线与企业信息化系统之间无法实现紧密的信息集

成，缺少有效的信息通信机制和方法，不能自动、实

时、准确、详细地获取连铸设备MRO信息(库存、生

产加工、生产现场环境等)；②钢铁企业的连铸生产

线设备构造复杂，设备之间的数据传输频繁，而且生

产环境非常恶劣，因此难以对全部的设备进行监控；

③现有钢铁企业有很多原始数据基本上靠人工输

人，不但效率低，而且很容易产生错误，尤其是一些

隐式的错误将会影响整个系统的准确性。

因此，工业物联网应用框架应该以M2M应用

框架为基础，包括采集控制层、承载网络层、应用控

制层、用户层，其中由计算机网络和通信网络构成的

承载网络为业务的基础网络(如图1)。

物联网技术的出现心1能够真正地解决这些问

题。物联网技术是指将各种信息传感设备，如射频

识别(Radio

IDentification，RFID)装置、

Sensor

Frequency

无线传感器网络(Wireless

Network，

WSN)、激光扫描器等装置与互联网结合起来形成

的一个巨大网络。物联网技术从根本上提高了企业

的运作效率，使企业内的上层管理软件和底层设备

运行的真实情况紧密地集成起来，使得企业的参与

者能够及时、准确地得到企业运作的真实情况，从而

为设备的MRO做出科学的决策。

围1工业物联网框架

采集控制层由末端设备和网关组成邙]。末端设

备由各种类型的采集和控制模块组成，如温度感应

器、声音感应器、振动感应器、压力感应器、RFID读

写器、二维码识读器等，完成工业物联网应用的数据

采集和设备控制功能；网关完成应用末端各设备信

息的组网控制和信息汇集，或完成向末端设备下发

信息的转发等功能。

为此，本文提出了面向钢铁连铸设备MRO的

工业物联网框架。利用RFID技术和WSN技术，

使企业的每一个物件都具有数据感知、处理和通信

能力，可以自动、实时、准确、详细地获取设备的运作

情况，提高企业MRO的效率。

承载网络层指现行的通信网络[7]，可以是In—

ternet网络、移动通信网络、企业网等，完成工业物

联网接人层与应用控制层之间的信息通信功能。

应用控制层由各种应用服务器组成心1(包括数

据库服务器)，主要功能包括对采集数据的汇集、转

换、分析，以及用户层呈现的适配和事件的触发等。

用户层为用户提供工业物联网应用用户界面

1面向钢铁连铸设备MRO的工业物联网

框架研究

1．1物联网框架相关研究

目前，物联网已经在仓储物流、假冒产品的防

范、智能楼宇、路灯管理、智能电表、城市自来水网等

基础设施、医疗护理等领域得到了应用，但在工业领

域仍处于起步阶段。现在的物联网应用框架主要有

三种：①基于EPCGlobal的应用框架¨ ]，以RFID技

术的广泛应用为基础，采用对象命名服务(Object

(User

Interface，UI)接口，包括用户设备(如PC、手

机)、客户端等。

但是，针对不同的行业背景及其特点，物联网的

应用框架又有不同的特点。

Name

Service，0NS)／实体标志语言(Physical

1．2面向钢铁连铸设备MRO的工业物联网框架

结合上述钢铁连铸设备MRO的特点及其存在

的问题和现有工业物联网的应用框架，提出了面向

钢铁连铸设备MRO的工业物联网框架。如图2所

示，该框架主要由设备状态控制层、信息管理层、设

Markup Language，PML)技术体系；②基于传感网

络的应用架构[4]，主要是指WSN，但是目前WSN

的研究主要还是在大学等研究机构，而且大多专注

于网络底层和电源的持久性等问题；③基于M2M

万方数据

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