化纤类工控机上架式工控机在智能工厂操作系统硬件融合方案|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

上架式工控机在智能工厂操作系统硬件融合方案

实现了智能工厂设备互联和协同生产的核心是工控机，通过在工控机上广泛应用智能工厂操作系统，可以实时监测、采集和分析数据，从而提高生产效率和质量。通过操作系统对生产计划的优化，实现了智能调度和远程监控，进而提升了工厂的自动化水平，确保了生产线的稳定运行，为制造业提供了可靠的支持。

行业介绍：利用数字工厂建模，智能工厂操作系统构建了智慧数据中心，通过平台的数据治理和综合应用能力，建立了模型、数据、分析及展示的标准体系。专业合作伙伴可以通过开放接口访问这一体系，共同创造多样化的行业应用，以满足用户企业在工厂决策分析、生产运营、成本核算、绩效考核、安监环保等方面的专业服务需求。

智能工厂操作系统目前在制造业、能源、电力、物流等资产密集和劳动密集型行业广泛应用。这些行业的共同特点是它们都是企业的核心资产，因此需要进行实时监控和维护，以防止设备故障和资产损失。鉴于传统的人力监测可能存在失误，选择智能系统是对人员效率进行合理优化。

众所周知，工控机是运行这些软件的专用计算机。各种工控软件（比如文中的智能工厂操作系统）通常依附于工控机，这样才能形成一个完整的工业自动化系统。

案例客户：本次的客户为苏州艾控服务的一家化纤新材料制造厂商，这家企业目前已在国内多地开办了工厂，旗下不仅涵盖化工产业同时在金融与生命科学方向也为客户提供了自己的解决方案。

客户需求：1、工控机性能强，具体定制配置不方便讲。

2、需要多个USB3.0接口。

3、需要一部分工控机可加装WI-FI模块。

艾控工控方案：基于客户的需求，艾控为客户提供了IPC-610L型号4U上架式工控机系列产品，该系列产品具有如下优势：

产品支持Intel® 6/7/8/9th Generation CoreTM i3/i5/i7, Pentium®, Celeron® CPU, LGA1151。能满足大量检测的数据运算能力，保障机器的控制系统稳定、快速运行提供强大的算力保障。

丰富的I/O接口，扩展性强：支持 I/O接口： 4*USB 3.0, 2*USB 2.0(Rear),2*USB 2.0(Front)， 2 * RS232(COM1&com2)2 * RS485(COM3&COM4)，充分支持外部监测设备连接，为工作人员提供了高效、便捷的监测环境。

千兆网口：方案支持2*Intel® 1Gbps PCIe Ethernet Controller, RJ45。稳定的网络数据传输性能极大程度上减少了网络传输过程中数据丢包现象的发生。

支持在0~60℃温度范围内实现7*24小时的持续稳定运行。

未来展望：

随着技术不断创新，工控机行业对智能工厂操作系统展望广阔。更为关键的是，在未来，操作系统在工控机上的应用将更加智能化和灵活化。预计未来将涌现更强大的数据分析和人工智能功能，从而提升生产过程的智能化水平，推动制造业向数字化转型。这一趋势将迅速加速工业自动化的发展，为企业提供更高效、可持续的生产解决方案。

多维度推动化纤设备智能化

随着我国制造业要素成本的上升，低成本优势已经逐步丧失。对纺织工业来讲，用工问题尤为突出。纺织行业工人劳动强度大，工作条件相对艰苦，还有三班倒的作息制度，与当下社会择业取向存在较大差距，因而纺织工业已经陷入招工难的困境。企业除提高薪金外，往往采取更多的人性化措施，如宿舍加装空调，员工春节、农忙返乡带薪休假等来吸引就业，但这都导致了用工成本大幅提升。企业只有走产品高端、质量上乘之路，方能摆脱困境，同时纺织企业的数字化、网络化、智能化已成为增强竞争力和企业生存的必然选择。

智能化助力机器换人

纺织装备的工艺特点十分突出，加工对象门类多、工艺流程长、装备的工位多、机械动作复杂细腻。如果采用通用的机器人技术来实现设备的智能化，存在技术难度大、投入高等一系列难题，从技术上和经济上均无可行性。在化纤深加工领域，目前国际上多通过开发专用智能机械手实现诸如接头和换筒等操作，已经取得很好的经验。国产化纤机械的数字化起步比较早，上世纪70年代即把直流调速应用于化纤设备上，后逐步推广应用变频器、PLC。时至今日，化纤机械上数控装置已无处不在，除普遍利用PLC、变频器进行逻辑控制和简单的运动曲线控制外，工控机、伺服驱动等也已大量应用，多电机分部传动也被应用到多种装备上。

纺织机械行业的创新成果层出不穷，并研发成功了一些国际领先的产品，但是目前我国纺织装备的技术进步总体还停留在效率和质量的提升层面，对智能化、无人化高端设备的研发还没有全面推进。

目前化纤装备技术的发展应着重注意两个层面技术进步：首先应进一步应用计算机技术、数字化技术提升装备的智能化水平，通过工艺过程的全自动化，实现减少人工，提高看台率。二是引入信息化、网络化技术，通过数据共享，实现制造的智能化。

针对浙江化纤企业的特点，在短期内提升化纤技术的科技含量，应从研究开发设备高效节能、智能化两个方面入手，从扩展设备适应各种不同原料加工范围需要，包括超细旦涤纶长丝、涤纶长丝包氨纶、锦纶弹力丝等加工难度较高的种类，改变现有加工此类原料设备中存在的效率低、容量小、断头多、质量差的弊端，大容量达到无断头、减少用工、提高质量的目的。开发定长停机、断头检测、断头统计、工作效率统计、当前走线长度显示、线速锭速以及捻度的显示、网络功能、断电保存和设置保存等功能；生产线实现集中控制、实时监控，替代了传统工艺上大量使用人工，进行一天24小时巡回观察，大量减少用工。一方面降低使用单位生产成本，有效解决了现阶段出现的用工荒；另一方面，由于全过程的智能控制，实时解决生产中发生的异常问题，极大提高纱线倍捻质量。

信息化助力智能化

在化纤设备智能化发展中，应具体关注现场总线、伺服传动、智能化控制和专家系统等技术的推广和应用。

现场总线。现场总线是安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线,是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术,利用高速的通讯功能进一步提高纺织机械的控制水平。目前具有数字数据传输、开放性能优越、抗干扰能力强等特点的现场总线技术,已经成为一种趋势,甚至成为新型控制技术的一种标志。特别是在化纤深加工行业的控制对象普遍为多工位、同步驱动系统中显得更加突出、更加广泛。像Profibus-DP、CAN、MODBUS和DeviceNet等这几种现场总线目前在电气控制系统中的应用已经比较广泛了。

以太网技术。以太网技术已经在综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。以太网技术具有通信速率高、价格低廉、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点。随着以太网通信速率的进一步提高，全双工通信、交换技术的发展,进一步降低了其直接应用于工业现场设备间通信的障碍,为以太网直接应用于化纤深加工现场设备间的通信提供了技术可能。目前，工业现场设备间的通信已经成为大势所趋,受到了人们普遍的关注。

伺服传动。由于伺服系统具有更短的调节周期、更高的过载能力、更精确的定位精度,因此能满足化纤深加工自动化、高速化及其装备多工位、往复运动的特点,应用也日趋广泛,目前纺织机械应用伺服系统的纺丝、倍捻等，实现了电子导丝、电子牵伸、电子加捻。

网络技术。随着计算机网络系统的不断发展,网络监控系统已经成为纺织机械厂不断发展的一个方向。如采用CC-Link总线组建的传感器识别系统进行纺纱模型建立、现场IPO数据采集、运行过程监控等。将计算机网络系统和计算机管理系统运用到化纤深加工设备当中,实现信息的快速、有效传递，计算机自动检测和监控,通过网络系统和互联网技术实现远程控制和远程诊断功能。通过网络空间虚拟系统和中间过程的智能化产品使分布在不同地点、不同企业的信息实现集成，再将企业的ERP以及电子商务结合进来，可使各过程产品及成品的库存尽可能的减小，并可使纺织工业的大规模生产模式转变为小规模的定制生产模式。进一步提高纺织产品的质量和产量,给纺织行业带来更广阔的发展前景。

机电一体的直驱技术。在机械传动结构难以实现、工艺调整非常复杂的情况下，通过电气上采用伺服电机直接单独驱动，实现和主机电气同步运行，在简化机械结构的同时，安装维护更为便捷，同时也能大大降低噪音和机械损耗，工作效率也能大大提高,这是电气设计技术又一巨大创新。永磁同步电机以其响应时间短、定位准、过载能力强的特点使其优势明显。智能化控制和专家系统。先进的计算机网络技术的应用、自动化控制系统平台的建立使得纺织机械更加智能化、人性化,减少了用工和人员精力损耗；专家系统的应用又为纺织用户提供了多种纺织工艺的解决方案和电气参数调整方案,有的还建立了专家数据库,方便用户调用,最大限度满足用户对纺织设备的使用。如加捻设备采用单锭单电机传动,可精确实现无级调速,可独立控制锭子在开车运转过程中,单锭纺纱出现问题,只需单锭停开即可维护,不需全机停车。配备与电锭运转联动的断头停喂装置，保证产品质量，减少浪费。通过配有智能化纺纱专家系统,能提高速度、效率和纺纱质量,减少用工。