劉麗華,易毅堅(jiān) ,何冠平
(1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)車車輛學(xué)院,廣東 廣州 510430;2.廣州地下鐵道總公司,廣東 廣州 510308)
地鐵車輛段均配置有列車清洗機(jī),用來(lái)清洗車輛表面的灰塵、油污和其他污漬[1]。列車清洗機(jī)電氣主控制室和污水處理電氣控制室分開布置,清洗作業(yè)時(shí)需要安排1名檢修人員在電氣主控制室現(xiàn)場(chǎng)值守操作,以確保洗車作業(yè)安全進(jìn)行。這種清洗方式目前存在兩方面的問題,一方面,檢修人員在電氣主控制室無(wú)法直接監(jiān)控到污水處理電氣控制柜的運(yùn)行情況;另一方面,據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,洗車作業(yè)耗時(shí)較長(zhǎng),洗車作業(yè)需要人工輔助完成的時(shí)間只占洗車作業(yè)總時(shí)長(zhǎng)的1/8,即在洗車現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控洗車過程耗費(fèi)了大量的等待時(shí)間,人工有效工時(shí)利用率非常低。而當(dāng)前列車清洗機(jī)在技術(shù)上己具備了自動(dòng)清洗功能,自動(dòng)清洗機(jī)故障率低,不需要人員在現(xiàn)場(chǎng)值守。所以構(gòu)建一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)列車清洗機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)列車清洗作業(yè)無(wú)人化自動(dòng)作業(yè)和提高生產(chǎn)效率是亟待解決的問題。
病魚全長(zhǎng)2.5~4.2cm,在燒杯水中游動(dòng)呆滯,部分魚頭上尾下,體色光澤暗淡不鮮明,頭吻部灰白色,呈“白頭白嘴”狀。解剖瀕臨死亡的加州鱸魚苗,鰓絲暗紅色、黏液偏多,部分鰓絲已破壞,尾鰭呈灰白色,胃內(nèi)少量或無(wú)食物,膽汁量少色淺,其他內(nèi)臟未見病灶。用玻片刮取加州鱸魚苗體表黏液放置在10×40倍顯微鏡下觀察,有節(jié)律地順序擺動(dòng)的杯體狀蟲體,一個(gè)視野下可見4個(gè)以上蟲體,多的達(dá)10個(gè)以上。取鰓絲用玻片壓片10×40倍顯微鏡觀察,一個(gè)視野下可見5個(gè)以上蟲體,初步確診為杯體蟲引起的加州鱸魚苗死亡。
隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,工業(yè)以太網(wǎng)可以將自動(dòng)化系統(tǒng)連接到企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、外部互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換以及管理網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享。S7-300/400型PLC的各級(jí)CPU和新一代變頻器都集成了以太網(wǎng)接口[2],本文在列車清洗機(jī)采用S7-300型PLC的基礎(chǔ)上,利用CP343-1型工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊,通過工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了一套列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),將分布的污水處理站點(diǎn)、電氣主控制室和車輛段控制中心進(jìn)行信息通信,遠(yuǎn)程監(jiān)控列車清洗機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
一般工廠自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)采用3級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、車間監(jiān)控層和工廠管理層[3]?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(包括分布式輸入/輸出設(shè)備、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等),完成信息智能采集,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的核心技術(shù)涉及PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。車間監(jiān)控層用來(lái)完成車間主要生產(chǎn)設(shè)備之間的連接,車間監(jiān)控用工業(yè)以太網(wǎng)將PLC、PC和HMI連接在一起。車間管理網(wǎng)通過交換機(jī)或路由器連接到主網(wǎng),將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。
網(wǎng)絡(luò)信息傳輸可通過工業(yè)以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等實(shí)現(xiàn),工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)具有設(shè)備廉價(jià)、可與IP技術(shù)無(wú)縫融合及協(xié)議簡(jiǎn)單、設(shè)備兼容性好等優(yōu)點(diǎn)??刹捎秒p絞線、無(wú)線方式和光纖等接入工業(yè)以太網(wǎng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備底層傳感器網(wǎng)絡(luò)的接入。雙絞線最長(zhǎng)傳輸距離為100 m;無(wú)線方式基于3G/4G無(wú)線技術(shù),如果采用企業(yè)無(wú)線網(wǎng),則要充分考慮到安全性;光纖通過光纖收發(fā)器來(lái)傳輸,可以分成單模和多模光纖收發(fā)器,單模光纖收發(fā)器傳輸距離為20~120 km,光纖傳輸具有傳送距離遠(yuǎn)和速度快的優(yōu)點(diǎn)[4],考慮到本設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在車輛段控制中心,位置固定且離列車清洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)約有800 m,結(jié)合安全性和效率等綜合考慮,本項(xiàng)目本地控制端與遠(yuǎn)程控制端采用光纖進(jìn)行以太網(wǎng)通信。
“綜合材料藝術(shù)”的概念,最為直接的理解就是視覺藝術(shù)中混合運(yùn)用多種材料進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。綜合材料的英文名稱是Mixed media & material,又可以稱為復(fù)合材料或綜合媒介,強(qiáng)調(diào)材料多元、復(fù)合、兼容的特點(diǎn)。綜合材料不一定是現(xiàn)成品,可以是制作作品的特殊材料。綜合材料的“綜合”二字,還有一個(gè)針對(duì)性,就是指不只是用單一、慣用的藝術(shù)材料,比如蛋清顏料、油質(zhì)顏料或水墨等等,而是自由采用那些在既往藝術(shù)創(chuàng)作中不用或較少使用的多種生活材料、工業(yè)材料。綜合材料在更多的時(shí)候體現(xiàn)為藝術(shù)創(chuàng)作的新的形式語(yǔ)言,而語(yǔ)言的變化往往使得
列車清洗機(jī)工作區(qū)域主要包括清洗區(qū)、機(jī)械間和電控室[5]。清洗區(qū)由信號(hào)燈、氣水管道系統(tǒng)、污水收集系統(tǒng)和各工位組成;機(jī)械間包括水泵、水箱、污水處理水池等;電控室分別布置在1樓和2樓,1樓設(shè)置污水處理站的設(shè)施和控制柜,2樓放置清洗機(jī)主電氣柜和主控制柜。列車在清洗區(qū)按行車信號(hào)燈完成洗刷預(yù)冷、預(yù)濕、側(cè)面初刷、側(cè)面次刷、初沖洗、側(cè)面精刷洗和終沖洗等過程。
思雨終于聽到了臥室傳出的姐妹倆的笑聲,思雨的心里一塊石頭總算落了地。就好像一宗陳年冤案終于昭雪以告天下。
遠(yuǎn)程控制端也為車間監(jiān)控層,設(shè)置了1臺(tái)觸摸屏作為終端監(jiān)控顯示屏、1臺(tái)PC機(jī)作為視頻監(jiān)控,通過觸摸屏與操作人員進(jìn)行交互。
圖1 列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)
本地控制端包括本地電氣控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。本地控制端也是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層,本地2樓電氣控制系統(tǒng)采用S7-315型清洗機(jī)主控制器,1樓采用S7-200型污水處理控制器。1樓污水處理控制器和2樓清洗機(jī)主控制器通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接。視頻監(jiān)控平臺(tái)選用360°紅外夜視智能攝像機(jī)和NVR網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)搭建,NVR錄像機(jī)對(duì)各攝像機(jī)進(jìn)行錄像,無(wú)線攝像機(jī)也通過Wi-Fi連接到本地端交換機(jī)。在本地端S7-300型控制器導(dǎo)軌上安裝CP 343-1型通信擴(kuò)展模塊。
服務(wù)端和工業(yè)以太網(wǎng)硬件設(shè)備有交換機(jī)、光纖收發(fā)器和光纖電纜。從本地控制端到遠(yuǎn)程控制端鋪設(shè)光纖電纜線。信息傳輸路徑為:PLC采集信號(hào)、電纜線傳輸給以太網(wǎng)交換機(jī),通過以太網(wǎng)線傳輸給本地控制端的光纖收發(fā)器,再轉(zhuǎn)成光信號(hào),光纖電纜把光信號(hào)傳輸給遠(yuǎn)程控制端的光纖收發(fā)器,光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)成電信號(hào),通過以太網(wǎng)線傳輸給遠(yuǎn)程控制端以太網(wǎng)交換機(jī)。
粉絲文化研究中有兩個(gè)偏向,一是將粉絲視為病態(tài)、瘋狂、非理性的人群,二是沿襲著“積極受眾”立場(chǎng)以及詹金斯的文本盜獵觀,著重呈現(xiàn)粉絲的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,以及所帶來(lái)的正面意義。近幾年的研究也似乎更為集中于后者,旨在破除對(duì)粉絲固有的刻板印象。粉絲群體通過日常討論和其他儀式活動(dòng)維系情感,并形成強(qiáng)大的凝聚力和高度的行動(dòng)同質(zhì)性(潘曙雅,張煜祺,2014);粉絲群體具有結(jié)構(gòu)清晰、分工明確的特點(diǎn)(馬志浩,林仲軒,2018);粉絲社群內(nèi)部易形成禮物經(jīng)濟(jì)、混雜經(jīng)濟(jì)和非正式經(jīng)濟(jì)(楊玲,2015);網(wǎng)絡(luò)粉絲社群具有強(qiáng)大的社會(huì)動(dòng)員能力(朱麗麗,2016)。
列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是采集現(xiàn)場(chǎng)信息、PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并根據(jù)作業(yè)情況發(fā)出控制指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)清洗過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。為實(shí)現(xiàn)傳輸速度,本設(shè)計(jì)選用光纖以太網(wǎng)通信,列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括本地控制端、服務(wù)端和工業(yè)以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程控制端。
監(jiān)控軟件選用TIA Portal軟件,它為系統(tǒng)提供了洗車現(xiàn)場(chǎng)流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制和報(bào)警等功能。根據(jù)系統(tǒng)工藝要求,監(jiān)控界面共由17個(gè)畫面組成,監(jiān)控主界面由系統(tǒng)說明、設(shè)備選擇、手動(dòng)調(diào)試、流程監(jiān)控、信息顯示和污水處理遠(yuǎn)程控制等選擇項(xiàng)組成,如圖3所示。在TIA Portal軟件中,PLC的DB20數(shù)據(jù)塊的功能是讀取HMI數(shù)據(jù),修改原OB1主程序,把PLC的數(shù)據(jù)和HMI軟元件關(guān)聯(lián),達(dá)到用HMI軟元件控制PLC主程序的目的。
要從列車清洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作人員無(wú)法直接觀察的位置以及容易出清洗故障的位置兩個(gè)方面考慮視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能攝像頭的安裝位置。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,軌道上的異物、清洗端的毛刺等問題均會(huì)引起清洗故障,但PLC卻不會(huì)報(bào)警,所以在列車清洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝了6個(gè)無(wú)線攝像機(jī),分別監(jiān)控兩邊刷、軌道、污水處理電氣控制室和電氣主控制室等重要設(shè)備。智能攝像機(jī)選用TL-IPC40A-4型云臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),上位機(jī)安裝TL-IPC40A-4型安裝軟件,遠(yuǎn)程端安裝無(wú)線路由器,手機(jī)能接收到無(wú)線路由器的信號(hào)時(shí),可用手機(jī)下載App,遠(yuǎn)程端值班員可通過視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng),車輛檢修人員也不需要守在現(xiàn)場(chǎng),可通過手機(jī)App實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)。
島上現(xiàn)有的中海油湛江分公司潿洲終端處理廠、中海油氣電北海燃?xì)夤镜裙I(yè)企業(yè)不僅與潿洲島旅游發(fā)展定位不相符,而且對(duì)海島風(fēng)貌、旅游環(huán)境、游客安全的影響較大。
列車清洗機(jī)主控制器選擇了S7-315型PLC。該P(yáng)LC具有模塊式結(jié)構(gòu),可靈活選擇各種模塊組成不同的控制系統(tǒng),可靠性高,能滿足惡劣工業(yè)條件,同時(shí)具有豐富的編程語(yǔ)言和多種調(diào)試手段,使得系統(tǒng)調(diào)試變得更加方便。
一旦列車清洗機(jī)有故障,PLC通過故障判別會(huì)把相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)顯示在任何一個(gè)操作界面上,提示操作人員故障類型,遠(yuǎn)程監(jiān)控人員經(jīng)過向維修保養(yǎng)人員咨詢后,根據(jù)故障的嚴(yán)重程度,決定是繼續(xù)清洗作業(yè)還是安排車輛檢修人員現(xiàn)場(chǎng)排除故障。
表1 PLC主機(jī)硬件組態(tài)
采氣廠作為典型的化工企業(yè),安全是擺在企業(yè)面前的頭等大事,基于安全開展企業(yè)生產(chǎn)工作以及經(jīng)營(yíng)工作是一項(xiàng)基本原則,在實(shí)際業(yè)務(wù)中,采氣廠由于其地理位置分散、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高等特點(diǎn),對(duì)安全管理有著更高的要求。
以太網(wǎng)交換機(jī)選用支持1 000 M網(wǎng)絡(luò)的八口TP-LINK全千兆POE供電交換機(jī),光纖收發(fā)器選用SC四芯單模終端盒,光纖電纜線采用GYXTW型室外單模光纜四芯線,沿列車清洗機(jī)本地控制室鋪設(shè)光纖到遠(yuǎn)程監(jiān)控端。觸摸屏選用支持PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)接口的TP700 Comfort型顯示屏。
列車清洗機(jī)的主控制器程序通過STEP 7 V5.4軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),PLC程序采用分塊程序結(jié)構(gòu),根據(jù)每個(gè)設(shè)備的功能編定不同的功能塊,如表2所示,組織塊OB1是主程序,調(diào)用FB和FC等功能塊。系統(tǒng)改造時(shí),由于在遠(yuǎn)程端和本地端都增加了觸摸屏HMI控制,所以對(duì)OB1進(jìn)行了修改,OB1主程序設(shè)計(jì)如圖2所示。此外,增加了通信塊組合OB10、 FB200、DB200、 DB201、FC5 和 FC6。
如圖1所示,電氣控制系統(tǒng)采用S7-300型主控制器,污水處理采用S7-200型從控制器,選用EM277型通信模塊,將S7-200型CPU作為DP從站連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò),完成S7-300型主控制器和S7-200型從控制器之間的PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)通信。 CP343-1型通信模塊是S7-300型主控制器的全雙工以太網(wǎng)通信擴(kuò)展模塊,通信速度為10 Mbit/s或100 Mbit/s,把CP343-1型通信模塊安裝在S7-300型主控制器的導(dǎo)軌上,選擇“S7協(xié)議”,CP343-1型通信模塊即可把S7-300型主控器的PLC連接到以太網(wǎng)。
圖2 OB1主程序設(shè)計(jì)流程
表2 列車清洗機(jī)部分程序塊和數(shù)據(jù)庫(kù)
除了增加通信功能塊,還修改了自動(dòng)洗車控制塊FC20,F(xiàn)C20功能塊的作用是自動(dòng)洗車,F(xiàn)C1功能塊的自動(dòng)功能程序先調(diào)用FC20功能塊 ,然后再調(diào)用FC11、FC12和FC13功能塊,完成試運(yùn)行、入庫(kù)預(yù)濕預(yù)冷、側(cè)洗前端洗和側(cè)洗后端洗等工位。
(1)防止二次污染。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)適用性滿足常州市河道清淤特點(diǎn)的前提下,比選并引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的清淤技術(shù)和設(shè)備,多進(jìn)行試點(diǎn),推廣環(huán)保清淤。同時(shí)開展對(duì)河道底泥的分析研究,制定出有針對(duì)性的疏浚底泥后續(xù)處理的方法,防止二次污染的發(fā)生。
圖3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主界面組成
列車清洗機(jī)進(jìn)入主界面(圖4)后,可選擇清洗機(jī)面板(本地)控制和車輛段控制中心DCC面板(遠(yuǎn)程)控制,遠(yuǎn)程操作面板和本地操作面板是互控的。當(dāng)使用清洗機(jī)本地端洗車時(shí),遠(yuǎn)程操作面板的自動(dòng)洗車和手動(dòng)調(diào)試2個(gè)按鍵必須復(fù)位,反之亦然。遠(yuǎn)程操作面板上顯示本地控制/遠(yuǎn)程控制,用戶可自行選擇,PLC程序會(huì)根據(jù)用戶指令執(zhí)行。面板設(shè)置有自動(dòng)模式和手動(dòng)模式[3]:在自動(dòng)模式下,流程監(jiān)控界面設(shè)計(jì)如圖5所示,包括各個(gè)邊刷、電動(dòng)機(jī)、傳感器的動(dòng)作情況;手動(dòng)模式主要用于各工位的調(diào)用和調(diào)試,單獨(dú)檢測(cè)清洗機(jī)各主要部件是否能正常工作以及是否能實(shí)現(xiàn)指定的動(dòng)作,手動(dòng)模式一般用于故障排除以及日常的例行檢修工作[1]。報(bào)警管理設(shè)置了63個(gè)離散量報(bào)警,部分報(bào)警變量設(shè)置如圖6所示,通過文本進(jìn)行警告提醒和錯(cuò)誤報(bào)警。
圖4 列車清洗機(jī)主畫面
圖5 列車清洗機(jī)工作流程監(jiān)控界面
圖6 部分報(bào)警變量設(shè)置
S7-315型PLC由電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊組成[1],它們分別安裝在同一機(jī)架上。列車清洗機(jī)共需要72個(gè)輸入點(diǎn)、65個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)和功能,設(shè)置了3個(gè)數(shù)字量輸入模塊、5個(gè)數(shù)字量輸出模塊,PLC主機(jī)硬件組態(tài)如表1所示。
基于以太網(wǎng)的列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備如圖7所示。列車清洗機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控后,取消了列車清洗機(jī)專職崗位,目前經(jīng)改造后的列車清洗機(jī)為無(wú)人值守狀況。經(jīng)過1年試驗(yàn),對(duì)改造前有人值守和改造后無(wú)人值守工時(shí)進(jìn)行了對(duì)比,如表3所示。
圖7 基于以太網(wǎng)的列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備
由表3計(jì)算得出,采用列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后,全年節(jié)約工時(shí)約1 962 h,若以初級(jí)工薪資計(jì)算,每年每臺(tái)列車清洗機(jī)能節(jié)省約6萬(wàn)元成本費(fèi)用。
表3 采用列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)前后節(jié)約工時(shí)對(duì)比 h
采用列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后,無(wú)人值守洗車與有人值守洗車相比,最大的不同點(diǎn)是清洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)沒有人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,由遠(yuǎn)程端當(dāng)班檢調(diào)人員負(fù)責(zé)洗車監(jiān)控與故障應(yīng)急處理。主要的風(fēng)險(xiǎn)及防范措施如下:
(1) 在洗車過程中,若有人員進(jìn)入清洗機(jī)清洗區(qū),會(huì)帶來(lái)人身安全風(fēng)險(xiǎn),若遠(yuǎn)程監(jiān)控端的視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)及時(shí)停止洗車;
(2) 通過視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)信號(hào)燈異常時(shí),應(yīng)及時(shí)停止洗車,并與乘務(wù)人員溝通,開放洗車信號(hào),讓列車不洗車直接通過清洗區(qū)。
列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控經(jīng)過1年運(yùn)行后,至今未發(fā)生任何不可控風(fēng)險(xiǎn),證明以上風(fēng)險(xiǎn)是可控的。
本文中的列車清洗機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可隨時(shí)擴(kuò)展以增加接口,可通過4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái),將車輛段內(nèi)的清洗機(jī)、多個(gè)庫(kù)房的頂棚照明、架車機(jī)等設(shè)備站點(diǎn)的視頻監(jiān)控和設(shè)備運(yùn)維信息組成一個(gè)車輛段的局域網(wǎng),最終實(shí)現(xiàn)車輛段內(nèi)清洗機(jī)、照明和架車機(jī)等設(shè)備集中遠(yuǎn)程控制,將進(jìn)一步降低成本,減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度。