《硫酸鉀生產智能工廠 設備互聯(lián)互通要求》

ICS25.040

CCSN19

團體標準

T/CAMSXXXX—XXXX

硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求

Interconnectionrequirementsforequipments

ofpotassiumsulfateproductionsmartfactory

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國機械工業(yè)標準化技術協(xié)會發(fā)布

T/CAMSXXXX—XXXX

硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求

1范圍

本文件規(guī)定了硫酸鉀智能工廠生產設備互聯(lián)互通的技術要求，包括硫酸鉀生產智能工廠的系統(tǒng)組

成、互聯(lián)互通網絡體系與信息模型映射、互聯(lián)互通基本要求、設備信息模型和設備數(shù)據字典。

本文件適用于指導硫酸鉀生產智能工廠中設備的互聯(lián)互通。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T39561.1—2020數(shù)控設備互聯(lián)互通及互操作第1部分:通用技術要求

GB/T39466.1—2020ERP、MES與控制系統(tǒng)之間軟件互聯(lián)互通接口第1部分:通用技術要求

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

智能工廠smartfactory

通過將人工智能技術應用于產品設計、工藝、生產等過程，使得制造工廠在其關鍵環(huán)節(jié)或過程中人、

機、物、環(huán)境，信息等能夠體現(xiàn)出感知、互聯(lián)，協(xié)同、學習、分析，認知，決策、控制與執(zhí)行能力，動

態(tài)地適應制造環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)提質增效、節(jié)能降本的目標。

[來源：GB/T39474-20203.6]

3.2

制造執(zhí)行系統(tǒng)manufacturingexecutionsystem

生產活動管理系統(tǒng),該系統(tǒng)能啟動、指導、響應并向生產管理人員報告在線、實時生產活動的情況。

這個系統(tǒng)輔助執(zhí)行制造訂單的活動。

[來源：GB/T25486—2010，定義2.162]

3.3

硫酸鉀生產設備potassiumsulfateproductionequipment

硫酸鉀行業(yè)生產中涉及的制造設備的總稱，包括采鹵泵、浮選機、結晶器等。

3.4

互聯(lián)互通interconnection

兩個設備之間至少有一條在物理上兼容的連接線路，設備之間的通信協(xié)議能夠兼容并且能互相理

解對方信息資源的語義，進行端到端的數(shù)據交換。

[來源：GB/T39561.1—2020，定義3.1.3]

3.5

3

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設備信息模型equipmentinternetinformationmodel

在一定的框架下構建的語義模型，反映現(xiàn)實世界中硫酸鉀生產設備在數(shù)字層面的標準化表達。

[來源：GB/T36456.1—2018，定義3.1]

3.6

擴展標記語言extensiblemarkuplanguage

是一種元語言，具有可擴展、自描述、結構化、內容和表現(xiàn)分離等特性，不僅可以表達數(shù)據的內容，

同時可表達數(shù)據的結構，它定義了數(shù)據的真正物理含義。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件：

OPCUA開放平臺通信統(tǒng)一架構OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture

MQTT消息隊列遙測傳輸MessageQueuingTelemetryTransport

HTTP超文本傳輸協(xié)議HypertextTransferProtocol

PROFIBUS過程現(xiàn)場總線PROcessFIeldBUS

ERP企業(yè)資源計劃EnterpriseResourcePlanning

PLM產品生命周期管理ProductLifecycleManagement

CRM客戶關系管理CustomerRelationshipManagement

SRM供應商關系管理SupplierRelationshipManagement

MES制造執(zhí)行系統(tǒng)ManufacturingExecutionSystem

SCADA數(shù)據采集與監(jiān)控SupervisoryControlAndDataAcquisition

DCS集散控制系統(tǒng)DistributedControlSystem

PLC可編程序邏輯控制器ProgrammableLogicController

XML擴展標記語言eXtensibleMarkupLanguage

5硫酸鉀生產智能工廠系統(tǒng)組成

硫酸鉀生產智能工廠由工廠層的ERP、PLM、CRM、SRM、MES等系統(tǒng)與車間層的DCS、SCADA

等系統(tǒng)組成，如圖1所示。車間層主要包括采收車間、硫酸鉀生產車間和包裝車間，其中各個車間有各

自的DCS和SCADA。

圖1硫酸鉀生產智能工廠系統(tǒng)組成

4

T/CAMSXXXX—XXXX

各系統(tǒng)功能如下：

——PLM：負責全面管理產品從概念階段到退役階段的整個生命周期，它涵蓋了產品設計、開

發(fā)、制造、銷售和售后等各個環(huán)節(jié)。

——ERP：負責管理企業(yè)內部的各種資源和業(yè)務流程，它涵蓋了財務、人力資源、采購、生產、

庫存等方面，將不同部門的數(shù)據整合在一起。

——CRM：負責維護和發(fā)展企業(yè)與客戶之間的關系，通過集成銷售、營銷、客戶服務等流程，幫

助企業(yè)更好地了解客戶需求、提供個性化服務，并增強客戶滿意度和忠誠度。

——SRM：負責協(xié)調和管理企業(yè)與供應商之間的合作關系，它包括供應商選擇、采購、合同管理

等環(huán)節(jié)，幫助企業(yè)確保供應鏈的穩(wěn)定性、透明度和合作效率。

——MES：負責工廠層面的生產管理，包括生產計劃管理、生產調度、生產數(shù)據采集與分析、質

量管理等。

——采收車間SCADA：負責監(jiān)控整個采收車間的生產過程，其功能包括實時監(jiān)測原料采集、傳

輸、存儲以及相關設備的運行狀態(tài)。

——加工車間SCADA：負責監(jiān)控整個加工車間的生產過程，其功能包括實時監(jiān)測加工設備的運行

狀態(tài)、溫度、壓力等參數(shù)。

——包裝車間SCADA：負責監(jiān)控整個包裝車間的生產過程，其功能包括實時監(jiān)測包裝設備的狀

態(tài)、包裝材料的供應情況以及產品的包裝質量等。

——采收車間DCS：負責控制和管理采收車間中的各種設備和系統(tǒng)。它是一個分布式的控制系

統(tǒng)，包含采鹵泵控制系統(tǒng)、水采機控制系統(tǒng)、濃密機控制系統(tǒng)等子控制系統(tǒng)。

——加工車間DCS：負責控制和管理加工車間中的各種設備和系統(tǒng)。它是一個分布式的控制系

統(tǒng)，包含球磨機控制系統(tǒng)、浮選機控制系統(tǒng)、結晶器控制系統(tǒng)等子控制系統(tǒng)。

——包裝車間DCS：負責控制和管理包裝車間中的各種設備和系統(tǒng)。它是一個分布式的控制系

統(tǒng)，包含空壓機控制系統(tǒng)、皮帶機控制系統(tǒng)、擠壓機控制系統(tǒng)等子控制系統(tǒng)。

6互聯(lián)互通網絡體系與信息模型映射

6.1互聯(lián)互通網絡體系

在硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通網絡體系中，互聯(lián)互通的主體包括硫酸鉀生產設備﹑將生產

設備集成為生產線的DCS、對生產設備進行數(shù)據采集和監(jiān)控的SCADA軟件系統(tǒng)、工廠管控層的MES以

及ERP、PLM、CRM、SRM等工廠管理軟件系統(tǒng)。硫酸鉀生產設備與其他軟硬件系統(tǒng)構成的互聯(lián)互通網

絡體系框架如圖2所示，其中MES、ERP、PLM、CRM、SRM等系統(tǒng)位于工廠管控層；DCS、SCADA等

系統(tǒng)位于車間控制層；硫酸鉀生產設備位于現(xiàn)場設備層。

硫酸鉀生產設備的互聯(lián)互通采用客戶端/服務器結構。其中被訪問的生產設備作為服務器，訪問的

生產設備或DCS、SCADA等作為客戶端，按照互聯(lián)互通規(guī)定的設備信息模型及其支持的有線或無線方

式獲得生產設備的信息，通常應支持MQTT、OPCUA等常用協(xié)議?，F(xiàn)場傳感器通過現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)

與DCS之間的高效數(shù)據傳輸，其中現(xiàn)場總線支持多種通信協(xié)議和拓撲結構，如PROFIBUS、Modbus等。

MES可以直接與硫酸鉀生產設備通信實現(xiàn)數(shù)據采集，也可通過SCADA、DCS等軟件系統(tǒng)實現(xiàn)與硫

酸鉀生產設備的互聯(lián)互通，其中MES作為客戶端訪問服務端。當DCS等軟件系統(tǒng)作為服務端時，MES通

過有線網絡訪問并獲取服務端數(shù)據。當生產設備作為服務端時，MES通過工業(yè)以太網或無線網絡訪問并

獲取服務端數(shù)據。MES與ERP、PLM、CRM、SRM等系統(tǒng)之間基于HTTP協(xié)議以XML、JSON數(shù)據格式

進行數(shù)據交互。

5

T/CAMSXXXX—XXXX

圖2互聯(lián)互通網絡體系

網絡體系應包括:

a)硫酸鉀生產設備與設備之間的互聯(lián)互通。例如，采收車間內多個采鹵泵之間的互聯(lián)互通，采鹵

泵與水采機之間的互聯(lián)互通，水采機與濃密機之間的互聯(lián)互通等。

b)硫酸鉀生產設備、現(xiàn)場傳感器與車間控制層的DCS、SCADA等系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。例如，采鹵

泵與采收車間DCS之間的互聯(lián)互通。

c)MES與車間軟件系統(tǒng)、硫酸鉀生產設備之間的互聯(lián)互通。

d)ERP、PLM、CRM、SRM等系統(tǒng)與MES之間的互聯(lián)互通。

6.2設備信息模型映射

硫酸鉀生產設備的數(shù)據互通需要基于硫酸鉀生產設備信息模型。生產設備信息模型的構建如圖3所

示，包括數(shù)據采集、構建信息模型以及數(shù)據映射與標準化?；诙x的設備信息模型可以滿足硫酸鉀生

產設備的過程控制、設備維護與故障診斷等應用。

6

T/CAMSXXXX—XXXX

圖3硫酸鉀生產設備信息模型映射

7基本要求

7.1互聯(lián)要求

7.1.1硫酸鉀生產設備互聯(lián)要求

硫酸鉀生產設備應具備互聯(lián)互通能力，即設備接口的物理層介質支持光纖等有線通信方式，也支持

無線局域網等無線通信方式。設備可以通過工業(yè)物聯(lián)網標準如OPCUA、MQTT，或使用標準以太網口直接

接入網絡。在互聯(lián)互通網絡體系下，使用標準化的通信協(xié)議和數(shù)據格式直接連接到局域網中的中間件或

網關，實現(xiàn)設備與設備、設備與控制系統(tǒng)、設備與MES之間的數(shù)據傳輸。

硫酸鉀生產設備主要包括：

——采鹵泵；

——水采機；

——濃密機；

——球磨機；

——浮選機；

——過濾機；

——結晶器；

——離心機；

——其他相關設備；

7.1.2MES與車間軟件系統(tǒng)互聯(lián)要求

MES與車間軟件系統(tǒng)互聯(lián)應符合以下要求：

——MES服務器與SCADA、DCS等車間軟件系統(tǒng)服務器應通過有線網絡與交換機進行連接。

——服務器應支持OPCUA協(xié)議。

7.1.3MES與ERP等系統(tǒng)互聯(lián)要求

MES與ERP等系統(tǒng)互聯(lián)應符合GB/T39466.1—2020的要求。

7.2數(shù)據格式要求

數(shù)據格式應符合設備信息模型框架?；诙x的硫酸鉀生產設備信息模型進行設備與設備、設備與

控制系統(tǒng)以及MES與設備間信息交互時，應滿足但不限于以下要求：

7

T/CAMSXXXX—XXXX

——設備信息模型要求以XML格式存儲。

——在設備交互過程中設備信息以信息模型XML描述文件形式輸出和傳輸。

——接收端設備應具備解析發(fā)送端設備信息模型描述文件的能力。

7.3系統(tǒng)性能要求

具備互聯(lián)互通能力的設備在進行交互過程中不應因數(shù)據發(fā)送、緩存、接收、處理等操作導致設備自

身系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓、停滯等故障。

7.4信息安全要求

智能工廠硫酸鉀生產設備互聯(lián)互通面臨信息泄露、數(shù)據丟失、網絡攻擊等安全問題，為了保障企業(yè)

設備互聯(lián)互通的信息安全，互聯(lián)互通設備應滿足但不限于以下要求：

——應具備認證與授權功能，對設備進行身份認證和授權管理，保證只有合法設備能夠接入網

絡，避免未經授權的設備進入系統(tǒng)。

——對敏感數(shù)據進行加密傳輸，防止數(shù)據泄露和篡改。

——對設備接入和數(shù)據交互過程進行監(jiān)控，增加校驗碼，防止數(shù)據丟失。

——只允許設備在企業(yè)內網進行交互。

8設備信息模型

硫酸鉀生產設備互聯(lián)互通的通用設備信息模型如圖4所示。

圖4設備信息模型框架

硫酸鉀生產設備信息模型包含標識、類和屬性三要素，設備信息模型具體內容如圖5。應滿足但不

限于以下要求：

——設備信息需要按照標識、類、屬性3個層次存儲和發(fā)送。

——標識包含相應設備的唯一設備編碼。

——類包含控制信息、子系統(tǒng)信息和事件，其中控制信息記錄相應設備接收到的命令名稱和參數(shù)

等信息；子系統(tǒng)信息記錄設備自身子系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)信息；事件記錄設備的故障事件、維

修事件等信息。

——屬性包含設備的靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性。靜態(tài)屬性是設備出廠后不發(fā)生變化的屬性，具體包括

設備的出廠日期、協(xié)議類型等。動態(tài)屬性與設備的運行狀況相關，具體包括設備傳感器信

息、運行時間等。

8

T/CAMSXXXX—XXXX

圖5設備信息模型結構

9基于信息模型的對象數(shù)據字典

9.1數(shù)據字典條目結構

數(shù)據字典條目結構應符合GB/T39561.1-2020中4.2的要求。

9.2數(shù)據字典索引號結構定義

數(shù)據字典索引號結構定義如表1所示。

表1數(shù)據字典索引號結構定義

前綴編碼描述后綴編碼

0X00標識后綴編碼是位于前綴編碼后的

0X01類2位數(shù)字，表示在標識、類、屬

0X02屬性性下的各具體數(shù)據的編碼。

附錄A主要設備基于信息模型的對象數(shù)據字典

A.1浮選機數(shù)據字典

表2標識數(shù)據字典

屬性建屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱模類型權限類型單位說明

9

T/CAMSXXXX—XXXX

規(guī)

則

設備的

0X0000設備編碼MVARROSTRING--

唯一標識

表3類數(shù)據字典

建

屬性模屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱規(guī)類型權限類型單位說明

則

0X0100加藥名稱MVARROSTRING-加藥名稱-

本班累計給藥系統(tǒng)本班

0X0101MVARROUINT16mm-

流量累計流量

0X0102剩余藥量MVARROUINT16cm剩余藥量-

給藥系統(tǒng)閥門

0X0103閥門開度MVARRWUINT16%-

開度

鼓風系統(tǒng)閥門

0X0104鼓風壓力MVARROFloat32KPa-

開度

鼓風系統(tǒng)鼓風

0X0105鼓風溫度MVARROFloat32C-

的溫度

系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定

0X0106運行時間MVARROUINT16h-

運行時間

0：正常

鼓風系統(tǒng)運行

0X0107運行狀態(tài)MVARRWUINT16-1：停產

狀態(tài)

2：故障

鼓風系統(tǒng)閥門

0X0108閥門開度MVARRWUINT16%-

開度

0：正常

旁路閥開鼓風系統(tǒng)進口

0X0108MVARRWUINT16%1：停產

度旁路閥

2：故障

0X0109刮板電流MVARROFloat32A刮板電機電流-

刮板當前

0X0110MVARROUINT16r/min刮板當前轉速-

轉速

10

T/CAMSXXXX—XXXX

刮板轉速

0X0111MVARRWUINT16r/min刮板轉速設定-

設定

0：正常

0X0112運行狀態(tài)MVARROUINT16-刮板運行狀態(tài)1：停產

2：故障

0X0113攪拌電流MVARROFloat32A攪拌電機電流-

當前攪拌

0X0114MVARROUINT16r/min當前攪拌轉速-

轉速

攪拌轉速

0X0115MVARRWUINT16r/min攪拌轉速設定-

設定

0：正常

攪拌電機運行

0X0116運行狀態(tài)MVARROUINT16-1：停產

狀態(tài)

2：故障

上次故障距今

0X0117故障時間MVARROUINT16h-

時間

0X0118故障信息MARRAYRWSTRING-故障信息記錄-

0X0119維修信息MARRAYRWSTRING-維修信息記錄-

表4屬性數(shù)據字典

建

屬性模屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱規(guī)類型權限類型單位說明

則

0X0200設備名稱MVARROSTRING-設備名稱-

0X0201出廠日期MVARROSTRING-出廠日期-

0X0202生產廠商MVARROSTRING-生產廠商-

0X0203通訊協(xié)議MVARROSTRING-通訊協(xié)議-

0X0204有效容積MVARROFloat32m3有效容積-

每分鐘處理礦

0X0205處理能力MVARROFloat32m-

漿的體積

刮板額定

0X0206MVARROFloat32KW刮板額定功率-

功率

0X0207刮板MVARROFloat32r/min刮板-

11

T/CAMSXXXX—XXXX

額定轉速額定轉速

0X0208泡沫流速MVARROFloat32cm/s浮選泡沫流速-

0X0209泡沫大小MVARROFloat32cm2浮選泡沫大小-

0X0210液位MVARROFloat32cm浮選液位-

浮選污水池液

0X0211污水液位MVARROFloat32cm-

位

浮選機母液流

0X0211母液流量MVARROFloat32m3/min-

量

尾礦至濃密機

尾礦流量MVARROFloat32m/min-

0X0211流量

0：正常

浮選機整體運

運行狀態(tài)MVARROUINT16-1：停產

行狀態(tài)

0X02122：故障

0X0213浮選電流MVARROFloat32A浮選機電流-

A.2結晶器數(shù)據字典

表5標識數(shù)據字典

建

屬性模屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱規(guī)類型權限類型單位說明

則

設備的

0X0000設備編碼MVARROSTRING--

唯一標識

表6類數(shù)據字典

建

屬性屬性訪問數(shù)據工程屬性

模

索引號語義值

規(guī)

名稱類型權限類型單位說明

則

0：正常

上攪拌狀結晶器上攪拌

0X0100MVARRWUINT16-1：停產

態(tài)運行狀態(tài)

2：故障

上攪拌電結晶器上攪拌

0X0101MVARROFloat32A-

流電流

0：正常

下攪拌狀結晶器下攪拌

0X0102MVARRWUINT16-1：停產

態(tài)運行狀態(tài)

2：故障

12

T/CAMSXXXX—XXXX

下攪拌電結晶器下攪拌

0X0103MVARROFloat32A-

流電流

輔助電機結晶器下攪拌

0X0104MVARROFloat32A-

電流輔助電機電流

0：正常

出料泵運行狀

0X0105出料泵MVARRWUINT16-1：停產

態(tài)

2：故障

出料泵進出料泵進口閥

0X0106MVARRWFloat32%-

口閥開度

出料泵出出料泵出口閥

0X0107MVARRWFloat32%-

口閥開度

出料泵電

0X0106MVARROFloat32A出料泵電流-

流

出料泵輔

出料泵輔助電

0X0107助電機狀MVARRWUINT16-0：正常

機狀態(tài)

態(tài)

出料泵輔

出料泵輔助電

0X0108助電機電MVARROFloat32A-

機電流

流

出料泵核出料泵核子密

0X0109MVARROFloat32kg/L-

子密度度

進水閥門

0X0110MVARRWFloat32%進水閥門開度-

開度

0：正常

結晶器皮結晶器皮帶狀

0X0111MVARROFloat32-1：停產

帶狀態(tài)態(tài)

2：故障

結晶器皮結晶器皮帶電

0X0112MVARROUINT16A-

帶電流流

上次故障距今

0X0113故障時間MVARROUINT16h-

時間

0X0114故障信息MARRAYRWSTRING-故障信息記錄-

0X0115維修信息MARRAYRWSTRING-維修信息記錄-

表7屬性數(shù)據字典

建

屬性模屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱規(guī)類型權限類型單位說明

則

0X0200設備名稱MVARROSTRING-設備名稱-

0X0201出廠日期MVARROSTRING-出廠日期-

0X0202生產廠商MVARROSTRING-生產廠商-

0X0203通訊協(xié)議MVARROSTRING-通訊協(xié)議-

13

T/CAMSXXXX—XXXX

結晶器內

0X0204MVARROFloat32結晶器內溫度-

溫度°C

結晶器熱水總

0X0205熱水溫度MVARROFloat32-

管溫度計

熱水氣動結晶器熱水氣

0X0206MVARRWFloat32%-

閥門開度動閥門開度

0X0207液位計MVARROFloat32ml結晶器液位計-

冷卻水流結晶器冷卻水

0X0208MVARROFloat32L/min-

量流量

結晶器補水流

0X0209補水流量MVARROFloat32L/min-

量

結晶器蒸汽流

0X0210蒸汽流量MVARROFloat32L/min-

量

A.3水采機數(shù)據字典

表8標識數(shù)據字典

建

屬性模屬性訪問數(shù)據工程屬性

索引號語義值

名稱規(guī)類型權限類型單位說明

則

設備的

0X0000設備編碼MVARROSTRING--

唯一標識

表9類數(shù)據字典

建

屬性屬性訪問數(shù)據工程屬性

模

索引號語義值

規(guī)

名稱類型權限類型單位說明

則

0：正常

后左履帶后左履帶轉向

0X0100MVARRWFloat32m1：停產

轉向行程行程

2：故障

后右履帶后右履帶轉向

0X0101MVARROFloat32m-

轉向行程行程

前左履帶前左履帶轉向

0X0102MVARRWFloat32m-

轉向行程行程

前右履帶前右履帶轉向

0X0103MVARROFloat32m-

轉向行程行程

水采機后

水采機后左履

左履帶支

0X0104MVARROFloat32m帶支撐油缸行-

撐油缸行

程

程

14

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水采機后

水采機后右履

右履帶支

0X0105MVARRWFloat32m帶支撐油缸行-

撐油缸行

程

程

水采機前

水采機前左履

左履帶支

0X0106MVARRWFloat32m帶支撐油缸行-

撐油缸行

程

程

水采機前

水采機前右履

右履帶支

0X0107MVARRWFloat32m帶支撐油缸行-

撐油缸行

程

程

礦漿泵電0：正常