起重机信息管理系统CIMS开发应用

摘 要 以起重机信息管理系统cims的开发应用背景，阐述了利用MH-SCADA的.net开发平台在太钢起重机信息管理系统CIMS中的应用，并详细介绍了其主要组成和功能。侧重介绍了设备实时状态、历史趋势、设备管理、MES联网应用等功能模块，是目前起重机领域前沿技术应用的成功案例。

关键词 起重机信息管理； 系统开发

中图分类号TH2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）118-0164-03

1 概述

1.1 开发平台

炼钢二厂起重机信息管理系统以MH-SCADA为开发平台。MH-SCADA是MH公司在多年实际基础上结合当前云计算和物联网技术潮流而进行架构和设计的全新一代组态软件。

MH-SCADA是一款综合的软件开发工具包，既满足于宽范围的工业行业软件应用要求，又保留了传统组态软件的易用性。MH-SCADA的内核基于微软.NET技术进行架构，因此在网络功能和具有“先天优势”。同时与微软Windows操作系统结合方面做到“与时俱进”，目前MH-SCADA支持从Windows XP到 Windows7和Windows Server 2008 R2全系列平台。[1]

1.2 系统架构

MH-SCADA是真正的分布式架构， MH-SCADA软件主要由Agent服务器（AS）、SCADA服务器（MS）、开发界面、运行界面（UI）四个组件组成。

2 开发背景

起重机作为重要的搬运工具，在现代工业生产中起着至关重要的作用，其安全性和工作效率一直是管理者关注的重点。在传统的起重机设备管理工作中，一直采用定期检修和故障发生时应急处理的方式，效率较低且对起重机的工作安全缺乏有效的保障。

起重机信息管理系统CIMS是一种全新的起重机管理模式，CIMS能够帮助管理者实时了解起重机各部分工作状态，提高设备维护和故障处理分析的效率，提供历史数据追踪便于对事故进行科学分析判断，是保障起重机安全和提高起重机工作效率有效途径。同时CIMS通过无线连接到地面数据中心，通过CIMS使得起重机与整个生产流程的信息交换实现无缝连接。

太钢不锈股份公司炼钢二厂起重机信息管理系CIMS，以现场实际需求为根本，侧重点检技术人员的操作应用，可以为点检维护人员提供详细的设备运行信息，为设备管理者提供第一手的分析决策资料，同时考虑公司、厂信息化建设及ERP、MES扩展需求，预留接口及功能，为将来实现炼钢厂行车调度与生产组织调度一体化创造了条件。

2.1 系统组成

太钢起重机信息管理系统由3部分构成：

信号采集单元

由传感器箱、信号采集模块、PLC、编码器等器件组成，主要功能是采集现场设备的信号并将其转化为系统支持的信号类型，然后上传到网路上。

信号处理单元

由一台高配壁挂式工业PC机和组态软件MHSCADA组成，及CMS，主要负责将现场传到网路上的信号进行分类、归档、汇总，组态画面显示实时及历史状态，对各种数据进行分析汇总并给出相应的建议，为维护者、管理者提供决策参考。

无线扩展单元

图1 全局网络拓扑图

由无线网络WLAN与地面数据中心LDC组成，CMS通过无线网络与LDC交换数据。地面数据中心在通过有线以太网接入厂局域网内，使局域网内的计算机能通过IE方式浏览每台起重设备的状态管理界面和虚拟吊车状态调度界面。

同时地面数据中心可以与上一级的MES或ERP进行数据交互，加入到厂级的管理系统中，为厂级管理提供数据依据，进而提高相关的管理效率。

CIMS的全局网络拓扑图如图1所示：

2.2 太钢CIMS功能

太钢起重机信息管理系统总体包含五个功能模块，既实时状态、历史曲线、报警记录、设备信息、作业指导五部分。其中作业指导在总布局画面中显示，其他在各自单台画面显示。系统总图如图2所示。

图2 系统总览图

2.2.1 实时状态

图3 全车总览界面

图4

CIMS系统支持以文本、动画、单线图等多种方式形象地描绘出工业现场设备的布置方式、起重机的运行状态等； CIMS实时画面分为全车总览和机构两部分。

1）总览画面

总览画面支持起重机动画显示、所有机构的总体运行状态（机构是否正常、司机是否撞限位等），将起重机的整体关键信息直观的反应给用户。

同时总览画面还具故障量统计功能，自动统计自上次故障清零后到当前时间段内起重机发生故障的数量，第一时间通知用户该时间段内起重机是否出现过故障，便于进行故障回查。如图3所示。

2）机构画面

机构画面则支持机构的电机机械图显示、机构内重要电气数据的显示，能够实现对当前设备运行的电压、电流、速度、限位、重量、位置等信息进行实时显示并记录，并显示报警、故障信息。反映驱动器（变频器）、制动器、卷筒实时工作状态。使用户全面的了解起重机的详细运行情况。

同时支持对分机构实时运行曲线及控制流程进行查看，可以方便的进行故障判断和运行分析，对于快速进行故障排除和原因分析具有重要意义。如图4图5所示。

图5

2.2.2 历史曲线

太钢CIMS系统可以提供所有变量的趋势曲线显示、数据归档进行定制查询，其最大的优势在于能够记录故障发生瞬间情况，便于故障追述与分析。曲线控件具有以下技术特点：

支持用户自定义添加、删除曲线操作，方便用户的灵活运用；

该控件为实时曲线与历史曲线双用控件，用户根据需要可进行灵活切换；

历史数据的采集速率可以实现100ms以内，在发生故障时，通过曲线显示能更精确地分析和判断电气逻辑关系，为分析事故和故障，起到关键的作用，从而判断出故障的原因，如：人为操作失误、机械故障、电气故障。如图6所示：

图6历史曲线界面

2.2.3 报警查询

太钢CIMS具备完善的故障记录功能，在数据库中的故障记录可以长时间存储并可以由用户进行各种自定义条件查询（如按时间查询，按机构查询，按故障类型查询等），细致到每秒的故障时间和任何故障点的记录内容，为日后的故障复查提供了重要的线索。

所有故障信息将会保留在CIMS系统中，您可以很方便的将其定期导出常用的文件格式，留作备份存档查询。如图8。

2.2.4 设备信息

对于现场工作强度大，动作频繁，且作用相对重要的驱动设备（如变频器）、元器件（如方向接触器、制动接触器等）以及损耗机构（如电机、抱闸、卷筒、钢丝绳等），CIMS将会进行全寿命的监测与记录，对其进行运行时间和次数的统计，并可根据预设的预警次数或时间条件进行预警。提醒现场工作人员及时检修和保养。

CIMS系统还将对设备的作业率和能耗等指标进行统计，能耗指标的统计通过在电气系统中添加功率表的方式，并将功率信号传送给CIMS系统，从而更直观的在画面中进行查看和统计。

2.2.5 权限管理

根据实际需要将设置不同级别用户的权限，使各级用户进行不同等级的操作，同时包含使用人员对 CIMS操作记录，使系统管理更规范，更具安全性。

2.2.6 扩展功能

太钢CIMS通过与厂级MES网络连接接入公司生产网络，并与MES交换信息，便于现场生产组织与天车的自由调度，可以最大效率的提高劳动生产率。同时，系统设计了每台车 的作业统计功能通过统计每台车的作业内容，作业频次，对该车的作业范围和内容进行科学的优化，达到效率最大化的目的。

3 结论

太钢CIMS系统是在目前主流的开发平台开发的一款具有很强实用性的特种设备管理软件，具备较完善的功能和强大的扩展能力，通过该系统，使起重机的运行状态实现了远程的实时监控和历史查询，不仅具备了故障判断、历史查询分析功能，大大提高设备运行安全程度，还通过扩展与MES、ERP的数据通讯参与到企业生产、计划的的管理当中，进而提高了企业的运行效率，是本行业中比较前沿的应用，值得大力推广。

参考文献

[1]大连美恒MH-SCATA技术手册.