一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被控云客戶端、云服務(wù)器平臺和主控云客戶端三部分。被控云客戶端完成板形信號采集控制等現(xiàn)場操作；云服務(wù)器平臺完成板形信號的分類識別、統(tǒng)計評價和數(shù)據(jù)存儲，構(gòu)建智能數(shù)據(jù)庫；被控云客戶端完成在線板形數(shù)據(jù)的圖表顯示和在線打印及離線模型仿真分析、遠程控制開關(guān)執(zhí)行命令和擴展接口協(xié)議等。本發(fā)明系統(tǒng)能夠利用云服務(wù)器集中管理多點遠程客戶端，實現(xiàn)帶材板形系統(tǒng)的遠程控制、遠程維護、遠程協(xié)助、遠程培訓(xùn)；利用云服務(wù)器和分布式多點客戶端，實施多臺軋機板形測控過程的數(shù)據(jù)存儲和并行控制，建立高效、安全、可靠的管理模式，提高遠程預(yù)警和智能測控能力，提升自動化水平和生產(chǎn)效率及質(zhì)量。
【專利說明】
一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及帶材乳制自動化測量領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于帶鋼、鋁帶、銅帶等冶金產(chǎn)品的遠程智能測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，板形測控是提高帶材板形質(zhì)量的高端技術(shù)和研究熱點。在工業(yè)現(xiàn)場大多數(shù)采用的依舊是傳統(tǒng)單機板形測控模式，即一臺乳機配備一套完全獨立的板形測控系統(tǒng)，包括板形檢測輥、上位機、下位機成套硬件、通訊接口和軟件系統(tǒng)。
[0003]在實際生產(chǎn)過程中，為了達到較好的應(yīng)用效果，單機板形測控系統(tǒng)不僅需要長期的生產(chǎn)實際經(jīng)驗積累和大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集學(xué)習(xí)，更需要高精度的板形預(yù)設(shè)定二級模型和在線智能板形控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)在線帶材板形的準(zhǔn)確檢測、工藝誤差補償、目標(biāo)曲線設(shè)定和板形閉環(huán)控制過程。
[0004]然而，傳統(tǒng)單機板形測控模式系統(tǒng)功能單一，參數(shù)經(jīng)常固定不變，不易滿足或適應(yīng)多工況的復(fù)雜工藝要求;且硬件和通訊環(huán)節(jié)多，接口復(fù)雜，不易升級換代和擴展外設(shè)，一旦系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或硬件故障等問題，則可能導(dǎo)致測控數(shù)據(jù)丟失，惡化帶材板形，甚至造成乳機停車或生產(chǎn)事故。另外，在對乳機板形測控過程進行測試研究和理論分析時，經(jīng)常需要科研人員長期駐守一線生產(chǎn)現(xiàn)場采集實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，工況環(huán)境惡劣，測試過程麻煩，如系統(tǒng)不兼容不統(tǒng)一則通訊接口復(fù)雜，編程困難，離線理論研究與在線實際模型易出現(xiàn)較大偏差，導(dǎo)致在線實際調(diào)試過程周期長、風(fēng)險大、問題多、效果差。
[0005]隨著帶材乳制理論、計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、遠程通訊手段及智能測控技術(shù)的快速發(fā)展，各種先進測控設(shè)備和遠程通訊手段層出不窮，乳制生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化程度越來越高?？紤]單機測控系統(tǒng)硬件多兼容性差、通訊距離短、通訊數(shù)據(jù)量大、交互頻繁、編程效率低及不易更新?lián)Q代等缺點，有必要研制新型的智能型板形測控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種能提高板形測控穩(wěn)定性、實時性、通用性、智能化、自動化水平的帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述云測控系統(tǒng)包括被控云客戶端、云服務(wù)器平臺和主控云客戶端三部分，被控云客戶端通過遠程無線發(fā)射模塊或以太網(wǎng)連接到云服務(wù)器，主控云客戶端通過以太網(wǎng)通訊接口與云服務(wù)器平臺連接組成所述系統(tǒng)；被控云客戶端獲取板形信號和乳制參數(shù)并傳送給云服務(wù)器平臺，云服務(wù)器平臺對板形信號和乳制參數(shù)進行處理和存儲，主控云客戶端訪問云服務(wù)器平臺獲取板形數(shù)據(jù)和控制信息，對遠端的被控云客戶端的在線訪問和實時控制。
[0008]進一步的，所述的被控云客戶端由多個單機板形測控系統(tǒng)組成，對所有的單機板形測控系統(tǒng)進行序列化編號，利用單機板形測控系統(tǒng)對每臺乳機進行控制以及實現(xiàn)板形信號、乳制參數(shù)的采集;被控云客戶端通過有線或遠程無線技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)與云服務(wù)器平臺相連，將每臺乳機的板形信號和乳制參數(shù)傳送給云服務(wù)器平臺，接收并響應(yīng)云服務(wù)器平臺發(fā)出的指令。
[0009]進一步的，申請獨立的公網(wǎng)靜態(tài)IP地址和云服務(wù)器獨立空間組建云服務(wù)器平臺，云服務(wù)器平臺通過TCP或UDP協(xié)議與被控云客戶端、主控云客戶端進行信息交互；云服務(wù)器平臺上通過編寫的服務(wù)器程序，對不同編號的單機板形測控系統(tǒng)進行獨立的序列化封裝，分別對不同編號的單機板形測控系統(tǒng)進行板形數(shù)據(jù)解包還原、分類統(tǒng)計評價和自適應(yīng)自學(xué)習(xí)，同步記錄和存儲板形數(shù)據(jù)及控制參數(shù)，構(gòu)建智能數(shù)據(jù)庫，提供與單臺乳機相對應(yīng)的參考目標(biāo)曲線和智能設(shè)定控制基本參數(shù)，同步傳送數(shù)據(jù)給被控云客戶端和主控云客戶端，并根據(jù)被控云客戶端或主控云客戶端的實時請求及時響應(yīng)，執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。
[0010]進一步的，所述主控云客戶端由計算機和打印機組成，主控云客戶端可以是任何連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機，主控云客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云服務(wù)器平臺，獲取云服務(wù)器平臺上的板形數(shù)據(jù)和控制信息，進行在線板形數(shù)據(jù)的圖表顯示、在線打印、離線模型仿真分析、遠程控制以及設(shè)定擴展接口協(xié)議的工作，實現(xiàn)對被控云客戶端的在線訪問和實時控制。
[0011]進一步的，所述的單機板形測控系統(tǒng)是相互獨立的測控系統(tǒng)，包括板形檢測輥、板形信號處理器、板形計算機、板形局域網(wǎng)通訊設(shè)備、板形控制柜等。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0013]1、將應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場相互獨立的單機板形測控系統(tǒng)組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，可遠程采集觀察現(xiàn)場實時帶材板形狀態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)實時更新系統(tǒng)配置和數(shù)學(xué)模型，抗干擾能力和保密性強，利用在線實測數(shù)據(jù)開展理論模型研究，縮短新技術(shù)或新系統(tǒng)的研發(fā)周期，快速實施高效率高精度的帶材板形遠程智能控制。
[0014]2、利用云服務(wù)器平臺和遠程客戶端實現(xiàn)冷乳帶材的遠程智能測控過程，有利于建立高效、安全、可靠的規(guī)范化板形測控信息化管理模式，提高遠程預(yù)警和智能測控能力，規(guī)避人工模式下的疏忽大意和生產(chǎn)風(fēng)險，依據(jù)海量數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型提高自動化水平，智能定位和識別故障，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
[0015]3、既能實現(xiàn)對單臺乳機相對獨立的現(xiàn)場近距離板形閉環(huán)測控和遠程隨時隨地智能測控，又能實現(xiàn)多臺乳機的板形數(shù)據(jù)同步采集、通訊、測試、仿真和理論研究，便于板形控制數(shù)學(xué)模型和閉環(huán)系統(tǒng)的智能更新和升級換代，序列化的被控云客戶端既相對獨立又緊密相關(guān)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)中被控云客戶端的功能圖。
[0018]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)中云服務(wù)器平臺的功能圖。
[0019]圖4是本發(fā)明系統(tǒng)主控云客戶端中視圖云客戶端的功能圖。
[0020]圖5是本發(fā)明系統(tǒng)主控云客戶端中控制云客戶端的功能圖。
[0021 ]圖6是本發(fā)明系統(tǒng)單機板形測控系統(tǒng)硬件連接示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0023]如圖1、2所示，本發(fā)明所述云測控系統(tǒng)包括被控云客戶端、云服務(wù)器平臺和主控云客戶端三部分。
[0024]被控云客戶端由多個單機板形測控系統(tǒng)組成，單機板形測控系統(tǒng)主要由板形檢測輥、板形信號處理器、板形測控柜(內(nèi)固定工控機、交換機、電源箱等)及乳機板形控制手段(傾輥、彎輥、乳輥橫移和分段冷卻等)組成。被控云客戶端對所有的單機板形測控系統(tǒng)進行序列化編號，序列號在全網(wǎng)內(nèi)獨一無二，以便準(zhǔn)確識別和定位，如YS0001、AN0002等，構(gòu)建被控云客戶端;在乳制過程中，乳機出口板形輥實時檢測乳后帶材的板形狀態(tài)，產(chǎn)生原始板形檢測信號，然后被控云客戶端對其進行板形工藝誤差實時綜合補償，形成有效板形信號，與板形目標(biāo)曲線進行對比形成板形偏差信號，最后板形控制系統(tǒng)再根據(jù)板形偏差計算各板形控制手段的調(diào)控量，利用板形控制手段進行板形閉環(huán)自動控制。
[0025]在板形閉環(huán)控制過程中，被控云客戶端按照設(shè)定的編碼規(guī)則對板形信號和控制信號等數(shù)據(jù)進行編碼，可利用GPRS、3G或4G模塊傳輸?shù)姆绞剑瑢?shù)據(jù)包持續(xù)不斷地通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至云服務(wù)器平臺。以GPRS無線傳輸方式為例，由單機板形測控系統(tǒng)的板形計算機將板形數(shù)據(jù)包發(fā)送到GPRS模塊，GPRS模塊將板形數(shù)據(jù)包發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，板數(shù)據(jù)包再經(jīng)過服務(wù)轉(zhuǎn)換進入到Internet網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器平臺接收到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包。一個完整的數(shù)據(jù)包編碼規(guī)則應(yīng)包括起始位、被控云客戶端序列號、板形檢測通道數(shù)量、乳制參數(shù)、控制參數(shù)、各通道板形值、校驗位和終止位。
[0026]在實際應(yīng)用過程中，系統(tǒng)需要自動判斷乳機啟停速度和時間節(jié)點，以確定被控云客戶端在乳機正常工作時間段內(nèi)發(fā)送有效數(shù)據(jù)，非工作時間段內(nèi)暫停傳送和接收數(shù)據(jù)，以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬、流量和費用；同時，根據(jù)實際情況設(shè)定IP地址、端口號、波特率、數(shù)據(jù)包字節(jié)大小和傳輸周期等。
[0027]如圖1和圖3所示，首先申請獨立的公網(wǎng)IP地址和云服務(wù)器獨立空間，滿足云服務(wù)器的軟件運行要求，如空間、帶寬、內(nèi)存、CPU等，然后根據(jù)云服務(wù)器性能要求設(shè)置基本環(huán)境，組建云服務(wù)器平臺。
[0028]云服務(wù)器平臺通過TCP或UDP協(xié)議與被控云客戶端和主控云客戶端進行信息交互，實現(xiàn)帶材板形的遠程測控、數(shù)據(jù)存儲和仿真測試等功能。云服務(wù)平臺上通過編寫的服務(wù)器軟件，將從被控云客戶端接收到的板形數(shù)據(jù)按照設(shè)定規(guī)則進行解包，還原板形信號、乳制參數(shù)和控制信息，并對板形數(shù)據(jù)進行分類識別和統(tǒng)計評價，利用自適應(yīng)自學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的智能訓(xùn)練，挖掘有效信息并執(zhí)行入庫操作，形成智能數(shù)據(jù)庫；同時在板形測控過程中，被控云客戶端和主控云客戶端根據(jù)實際需求從智能數(shù)據(jù)庫中篩選有用信息或基本參數(shù)，為被控云客戶端提供基本參數(shù)設(shè)置和高效控制算法。在與主控云客戶端進行通訊過程中，主要為試圖云客戶端提供板形數(shù)據(jù)，用于在線實時圖表顯示板形狀態(tài)和統(tǒng)計評價信息等，同時為控制云客戶端實時提供有效數(shù)據(jù)，用于高級控制模型的在線仿真計算和遠程測試分析，通知接收控制云客戶端發(fā)來的控制指令，啟動、停止運行被控云客戶端的板形測控系統(tǒng)和云服務(wù)器平臺的部分功能，如數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、閉環(huán)投入和關(guān)閉、參數(shù)基本配置和換代升級等。
[0029]在實際應(yīng)用過程中，云服務(wù)器平臺可選擇品牌空間供應(yīng)商的云空間獨立主機，在云獨立主機上安裝Windows Server或Linux操作系統(tǒng)，支持ASP、.NET、PHP等語言和My SQL、SQL Server、ACCESS等數(shù)據(jù)庫。當(dāng)現(xiàn)有主機無法滿足更高級功能需求或者不能承載現(xiàn)有流量要求時，可隨時升級更高空間配置和更新軟件系統(tǒng)。
[0030]主控云客戶端由計算機和打印機組成，如圖1所示，主控云客戶端分為視圖云客戶端和控制云客戶端，視圖云客戶端和控制云客戶端可根據(jù)使用者的實際需求切換用戶身份，以滿足不同環(huán)境和功能要求。
[0031]如圖4所示，視圖云客戶端可利用臺式機、筆記本、平板電腦或手機通過互聯(lián)網(wǎng)遠程訪問云服務(wù)器平臺，獲取板形數(shù)據(jù)和控制信息，主要進行圖表顯示、數(shù)據(jù)查詢和打印服務(wù)等，根據(jù)主控云客戶端的序列號隨時隨地觀察或查詢每臺乳機的帶材板形狀態(tài)、統(tǒng)計評價數(shù)據(jù)和控制效果。在實際應(yīng)用過程中，根據(jù)操作平臺的不同，編寫不同的操作界面或自適應(yīng)操作界面。
[0032]如圖5所示，當(dāng)用戶操作界面切換為控制云客戶端時，可對板形數(shù)據(jù)、乳制參數(shù)和控制信息進行模型實時計算，既可以對實測的在線數(shù)據(jù)進行高精度的離線仿真分析，又可以作為高級的二級數(shù)學(xué)模型為被控云客戶端提供穩(wěn)定可靠的基本設(shè)置參數(shù)，同時可根據(jù)數(shù)學(xué)模型的仿真測試效果更新云服務(wù)器平臺及被控云客戶端的軟件系統(tǒng)和操作環(huán)境。
[0033]如圖6所示，單機板形測控系統(tǒng)由板形檢測輥、信號處理器、激勵供電系統(tǒng)、交換機、板形測控計算機等部分組成。其中激勵供電系統(tǒng)產(chǎn)生高頻激勵信號，通過信號處理器內(nèi)的裝置耦合裝置實現(xiàn)電磁感應(yīng)耦合，為旋轉(zhuǎn)著的板形檢測輥內(nèi)部的傳感器和信號處理器內(nèi)的板卡供電；信號處理器內(nèi)的信號處理板卡將旋轉(zhuǎn)著的板形檢測輥內(nèi)傳感器檢測到的信號進行處理后，通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)叫盘柼幚砥鞴潭ǘ?，通過TCP/IP協(xié)議將板形信號以以太網(wǎng)有線的方式傳輸?shù)浇粨Q機;板形測控計算機通過以太網(wǎng)連接到交換機，得到原始板形信號;板形測控計算機解碼原始板形信號，對其進行顯示、分析、補償?shù)忍幚?，同時計算出控制量，將控制量傳輸給板形控制執(zhí)行機構(gòu)，完成單機板形測控過程。
[0034]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，其特征在于:所述云測控系統(tǒng)包括被控云客戶端、云服務(wù)器平臺和主控云客戶端三部分，被控云客戶端通過遠程無線發(fā)射模塊或以太網(wǎng)連接到云服務(wù)器，主控云客戶端通過以太網(wǎng)通訊接口與云服務(wù)器平臺連接組成所述系統(tǒng)；被控云客戶端獲取板形信號和乳制參數(shù)并傳送給云服務(wù)器平臺，云服務(wù)器平臺對板形信號和乳制參數(shù)進行處理和存儲，主控云客戶端訪問云服務(wù)器平臺獲取板形數(shù)據(jù)和控制信息，對遠端的被控云客戶端的在線訪問和實時控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，其特征在于:所述的被控云客戶端由多個單機板形測控系統(tǒng)組成，對所有的單機板形測控系統(tǒng)進行序列化編號，利用單機板形測控系統(tǒng)對每臺乳機進行控制以及實現(xiàn)板形信號、乳制參數(shù)的采集;被控云客戶端通過有線或遠程無線技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)與云服務(wù)器平臺相連，將每臺乳機的板形信號和乳制參數(shù)傳送給云服務(wù)器平臺，接收并響應(yīng)云服務(wù)器平臺發(fā)出的指令。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，其特征在于:申請獨立的公網(wǎng)靜態(tài)IP地址和云服務(wù)器獨立空間組建云服務(wù)器平臺，云服務(wù)器平臺通過TCP或UDP協(xié)議與被控云客戶端、主控云客戶端進行信息交互;云服務(wù)器平臺上通過編寫的服務(wù)器程序，對不同編號的單機板形測控系統(tǒng)進行獨立的序列化封裝，分別對不同編號的單機板形測控系統(tǒng)進行板形數(shù)據(jù)解包還原、分類統(tǒng)計評價和自適應(yīng)自學(xué)習(xí)，同步記錄和存儲板形數(shù)據(jù)及控制參數(shù)，構(gòu)建智能數(shù)據(jù)庫，提供與單臺乳機相對應(yīng)的參考目標(biāo)曲線和智能設(shè)定控制基本參數(shù)，同步傳送數(shù)據(jù)給被控云客戶端和主控云客戶端，并根據(jù)被控云客戶端或主控云客戶端的實時請求及時響應(yīng)，執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，其特征在于:所述主控云客戶端由計算機和打印機組成，主控云客戶端可以是任何連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機，主控云客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云服務(wù)器平臺，獲取云服務(wù)器平臺上的板形數(shù)據(jù)和控制信息，進行在線板形數(shù)據(jù)的圖表顯示、在線打印、離線模型仿真分析、遠程控制以及設(shè)定擴展接口協(xié)議的工作，實現(xiàn)對被控云客戶端的在線訪問和實時控制。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶材板形智能遠程云測控系統(tǒng)，其特征在于:所述的單機板形測控系統(tǒng)是相互獨立的測控系統(tǒng)，包括板形檢測輥、板形信號處理器、板形計算機、板形局域網(wǎng)通訊設(shè)備、板形控制柜。
【文檔編號】B21B37/28GK105867312SQ201610223118
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】楊利坡, 于華鑫, 張永順, 于丙強, 陳素文
【申請人】燕山大學(xué)