一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置的制作方法

1.本发明涉及热轧精整作业线的近控操作设备，更具体地说，涉及一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置。


背景技术：

2.在国内外钢铁企业中，传统的手动近控操作采用现场机旁操作性方式操作，例如：在热轧平整线入口准备站、开卷区域、平整区域、换辊区域、卷取区域、出口区域等位置，分别安装一个机旁操作箱，布置有各个区域机旁操作箱设备的操作按钮和动作信号灯等，将这些操作按钮和动作信号灯等信号通过施工布线连接到电气室控制plc的输入输出板卡上，再由plc的控制程序控制各设备的动作。
3.随着近年来劳动效能的不断提升，现场操作岗位越来越少，基本集中在主操作室集中操控，只有在自动模式失效或者发生异常时才需要到机旁手动近控。现有的机旁近控操作箱操作模式，存在以下的不利因素：
4.1)操作箱体积较大，全自动作业线设备紧凑，操作箱布置比较困难，容易阻挡主控室操作人员的视线；
5.2)操作箱上的操作按钮、开关较多，电缆量较大，布线的工程量也相应较高；
6.3)plc的io模块多，传统作业线的近控操作箱的操作按钮要占据plc大约1/3的io点；
7.4)注重手动操作状态显示较弱，如需要较完善的状态显示，需要增加op之类的操作面板，会增加成本，且操作箱的体积也会增大；
8.5)功能扩展几乎不可能，一旦近控操作箱设计制造安装完成，需要做功能扩展就需要重新更换；
9.6)开展现场设备调试、生产准备等现场自力项目时，传统的现场固定式近控操作箱存在安全挂牌时频繁的挂牌、摘牌等占用时间较多。
10.针对上述存在问题，一直寻求最佳解决方案，但受到安全因素限制、有线网络的通讯限制，无法实现消除现场固定式近控操作箱的突破。


技术实现要素：

11.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置，改变现有热轧精整作业线机旁固定式现场近控操作箱体积大挡视线，布线工程较大，输入输出模块成本高，操作界面不能改变等不足。
12.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
13.一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置，与s7 plc建立通讯连接，包括安装于所述热轧精整作业线各工序区域机旁的多个工业智能面板底座，及与任一个所述工业智能面板底座相适配的工业智能面板；
14.所述工业智能面板底座，均包括底座本体，及设于所述底座本体上的nfc识别卡、
急停开关、钥匙开关；
15.所述工业智能面板具有触摸屏、nfc模块、通讯接口，所述工业智能面板内载有操作系统；
16.所述操作系统为所述触摸屏提供可视化的图形，并为所述通讯接口提供网络接口支撑；
17.所述通讯接口为所述触摸屏上可视化的图形提供所述s7 plc online协议支撑，并通过所述操作系统提供的标准协议栈与所述s7 plc实现通讯交互；
18.所述nfc识别卡与所述nfc模块相适配，使所述s7 plc识别所述工业智能面板的位置信息；
19.所述急停开关、所述钥匙开关均通过硬连线接入所述s7 plc。
20.所述操作系统采用android操作系统。
21.所述通讯接口采用wifi信号或以太网方式与所述s7 plc建立通讯连接。
22.所述通讯接口采用siemens s7通讯api库。
23.所述工业智能面板还具有其它通用多媒体设备。
24.所述其它通用多媒体设备，包括摄像头、声音、图像。
25.所述底座本体采用铝合金材质制成。
26.所述底座本体上还设有指示灯。
27.所述热轧精整作业线各工序区域机旁与所述工业智能面板底座之间还设有安全围栏。
28.所述急停开关、所述钥匙开关均通过硬连线接入所述s7 plc的安全io口。
29.在上述的技术方案中，本发明所提供的一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置，在平整线各近控操作站需要现场近控操作时，由操作人员携带工业智能面板到机旁，插入对应的工业智能面板底座，就可在现场进行近控操作，操作完成后，工业智能面板拔出工业智能面板底座可以带回操作室。工业智能面板上包含了所有现场近控操作站的操作按钮、相关前后工序设备的操作按钮和对应设备的状态显示。本发明装置通过软件编制操作画面，通过wifi信号与平整产线控制s7 plc进行通讯，将操作指令送给s7 plc，并从s7 plc获取被操作设备的设备动作状态，这样，即解决了传统现场近控操作箱体积大不易布置的问题，同时节省了s7 plc输入/输出模块的硬件投入和大量的信号电缆，操作显示功能也可以在生产过程中根据需要而调整。由于工业智能面板采用通用android系统，除现场操作外，还能够安装android标准app，利用视频、音频等技术手段实现质量检查、信息核对和原始信息记录等作业活动。本发明装置的应用效果具体如下:
30.1)体积小，工业智能面板和常见pad体积一致，不会遮挡视线，不使用时可以随身带走；
31.2)通过网络与s7 plc交互数据，不需要占用s7 plc的io通道，节省现场布线等工程成本；
32.3)除操作功能外，工业智能面板显示完善，可根据需要编制状态显示画面，而不需要增加附加设备；
33.4)便于日后的功能扩展和更新升级，如可以加入设备维护、提示加油等智能功能；
34.5)仅一台工业智能面板就可以应付整个产线的近控操作点，而不需在每个操作点
都布置设备，甚至可以实现跨产线使用；
35.6)工业智能面板底座设有钥匙开关，用以封锁工业智能面板的操作，可用于代替近控挂牌；
36.7)设有nfc技术，通过nfc技术能识别到工业智能面板占用哪个工业智能面板底座，会开通该近控点的操作权限，并封锁远程操作权限，有利于安全锁定；
37.8)近控权限开通后，s7 plc会封锁其他任何地方的远程控制，钥匙开关锁定后，不仅远程控制被封锁，近控操作也被封锁，真正实现本质化安全措施；
38.9)工业智能面板还可以作为一款通用pad(个人数字助理)使用，方便安装标准的第三方app实现类似语音、视频通讯、照片传输等辅助功能，实现质量检查、信息核对和原始信息记录等作业活动。
附图说明
39.图1是本发明装置实施例构架的示意图；
40.图2是本发明装置实施例工业智能面板底座的平面布置示意图；
41.图3是本发明装置实施例操作流程的示意图；
42.图4是本发明装置实施例工业智能面板相关的s7 plc控制框图；
43.图5是现有s7 plc控制程序流程示意图；
44.图6是本发明装置实施例s7 plc控制程序流程示意图。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
46.如图1和图2所示，本发明所提供的一种热轧精整作业线用便携式智能同步近控装置，与精整作业线的s7 plc100建立通讯连接，本发明装置包括安装于热轧精整作业线各工序区域机旁的多个工业智能面板底座1，及一个可以插入任一个工业智能面板底座1上的工业智能面板2。当需要进行机旁近控操作时，操作人员携带工业智能面板2至相应工序区域机旁的工业智能面板底座1，将工业智能面板2插入固定到工业智能面板底座1上进行近控操作，操作完毕后取下工业智能面板2并带回。
47.工业智能面板底座1，均包括定制的铝合金底座本体101，并在底座本体101上设有nfc识别卡102、急停开关103、钥匙开关104和指示灯105。
48.工业智能面板2具有触摸屏、nfc模块、通讯接口202及其它通用多媒体设备(摄像头、声音、图像等)。
49.nfc识别卡102与nfc模块相适配，使s7 plc100识别工业智能面板2的定位信息，作为安全操作使能，防止误触。当工业智能面板2插入工业智能面板底座1，通过工业智能面板底座1上的nfc码识别操作位置，s7plc100在读到有效的nfc信号时，封锁远程操作权限，解锁工业智能面板2近控操作功能。
50.急停开关103、钥匙开关104均通过硬连线4接入s7 plc100的安全io口，确保急停通道可靠，可靠做到操作封锁，当急停开关103、钥匙开关104启动后，触发s7 plc100的安全链，有效切断近控操作功能(此时远程操作权限已被禁止)，钥匙开关104被取走钥匙可以代替挂牌操作。
51.通讯接口202采用wifi信号或以太网方式与s7 plc100建立通讯连接，通讯网络为封闭结构，不对外开放，防止网络危险。
52.热轧精整作业线各工序区域机旁与工业智能面板底座1之间还设有安全围栏，所有工业智能面板底座1都布置在安全围栏以外，确保操作人员的人身安全。
53.工业智能面板2的软件系统架构，由android操作系统201、通讯接口202采用siemens s7通讯api库、在android操作系统上自主开发操作画面app应用203共三部分组成。其中，android操作系统201能为操作画面app应用203提供图形和底层硬件等接口，并为siemens s7通讯api库提供网络接口等硬件支撑；siemens s7通讯api库为操作画面app应用203提供s7 plc online协议支撑，并通过android操作系统提供的标准协议栈与s7 plc100实现通讯交互。
54.操作画面app应用203由android操作系统201开发平台android studio工具根据具体的操作区域对象设备开发对应操作画面。
55.另外，工业智能面板2还可以作为一款通用的pad使用，安装标准的第三方app实现类似语音通讯，质量检测照片传输等辅助功能。
56.如图3和图4所示，本发明装置的操作流程，可包含以下三方面的操作内容：
57.1)将工业智能面板2放入工业智能面板底座1
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>读取底座nfc识别，判断近控位置
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>在工业智能面板2上自动推出所在现场近控点的操作界面，并调出该现场近控点的子程序
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>等待人工指令；
58.2)android操作系统201捕捉到人工触屏信息
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>送到该现场近控点的子程序
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>判断指令
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>转换成s7 plc100的数据类型
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>发生指令给s7plc100，同时发生校验数据(通过wifi信号写入s7 plc100的数据块)；
59.3)s7 plc100周期读入为工业智能面板2通讯数据所开创的数据块(取代传统的做法是s7 plc100周期读入硬件io的数据)；同时，s7 plc100读取工业智能面板底座1的硬件安全链io数据(1、工业智能面板2操作封锁钥匙开关104；2、在任何时候急停开关103被按下封锁现场设备)，并根据s7 plc100控制逻辑，对该现场近控点的设备做最终控制。
60.如图5和图6所示，本发明装置改变s7 plc的传统控制方式，从工业智能面板2的通讯数据中读取操作指令，而不在传统的数字量输入/输出模板。
61.为了防止工业智能面板2与s7 plc100之间的通讯异常，工业智能面板2每100ms发送一次心跳电文至s7 plc100，s7 plc100每100ms验证一次工业智能面板2发送的心跳电文，如果出错将锁定操作，确保通讯的可靠性。
62.下面以热轧平整线入口准备站为例，使用本发明装置对入口准备站职能操作的具体控制方法：
63.1)将工业智能面板2插入入口准备站旁的工业智能面板底座1，工业智能面板2读到工业智能面板底座1上的nfc信息，自动打开入口准备站近控操作的操作界面，同时通过网络向s7 plc100发送位置信号和操作请求；
64.2)s7 plc100收到工业智能面板2的操作请求，核对位置信息后，将入口准备站的操作模式切换到近控模式，封锁远程操作，开放权限给工业智能面板2；
65.3)工业智能面板2将手动操作信息通过网络以循环扫描方式发送到s7 plc100，并同时发送心态电文；
66.4)s7 plc100以循环扫描方式通过网络向工业智能面板2发送响应的设备状态信息和工艺状态信息用于工业智能面板2的画面显示；同时以循环扫描方式读取工业智能面板2发送的操作信息和心态电文，当心跳电文异常是，忽略此次读取的操作信息，如果在一个设定的时间内每次都无法获得正确的心跳电文，则认为通讯失败；
67.5)s7 plc100在获得有效的工业智能面板2发送的操作信息后，执行相应的操作结果；
68.6)在近控操作过程中，如果工业智能面板底座1上的钥匙开关104被打到锁定状态，s7 plc100会封锁工业智能面板2的操作权限和任何操作请求信息，直到钥匙开关104状态被打到释放状态；
69.7)工业智能面板2近控操作结束后，工业智能面板2从工业智能面板底座1中拔出，工业智能面板2失去nfc识别标志，将锁定操作画面，只做设备状态和工艺状态显示用，同时s7 plc100失去工业智能面板2的位置信息，即将入口准备站的操作模式却换为远程操作模式；
70.8)现场的工业智能面板底座1上的急停按钮103不受工业智能面板2的状态约束，任何时候被按下均起到急停作用。
71.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。