《硫酸钾生产智能工厂 设备互联互通要求》

ICS25.040

CCSN19

团体标准

T/CAMSXXXX—XXXX

硫酸钾生产智能工厂设备互联互通要求

Interconnectionrequirementsforequipments

ofpotassiumsulfateproductionsmartfactory

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国机械工业标准化技术协会发布

T/CAMSXXXX—XXXX

硫酸钾生产智能工厂设备互联互通要求

1范围

本文件规定了硫酸钾智能工厂生产设备互联互通的技术要求，包括硫酸钾生产智能工厂的系统组

成、互联互通网络体系与信息模型映射、互联互通基本要求、设备信息模型和设备数据字典。

本文件适用于指导硫酸钾生产智能工厂中设备的互联互通。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T39561.1—2020数控设备互联互通及互操作第1部分:通用技术要求

GB/T39466.1—2020ERP、MES与控制系统之间软件互联互通接口第1部分:通用技术要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

智能工厂smartfactory

通过将人工智能技术应用于产品设计、工艺、生产等过程，使得制造工厂在其关键环节或过程中人、

机、物、环境，信息等能够体现出感知、互联，协同、学习、分析，认知，决策、控制与执行能力，动

态地适应制造环境的变化，从而实现提质增效、节能降本的目标。

[来源：GB/T39474-20203.6]

3.2

制造执行系统manufacturingexecutionsystem

生产活动管理系统,该系统能启动、指导、响应并向生产管理人员报告在线、实时生产活动的情况。

这个系统辅助执行制造订单的活动。

[来源：GB/T25486—2010，定义2.162]

3.3

硫酸钾生产设备potassiumsulfateproductionequipment

硫酸钾行业生产中涉及的制造设备的总称，包括采卤泵、浮选机、结晶器等。

3.4

互联互通interconnection

两个设备之间至少有一条在物理上兼容的连接线路，设备之间的通信协议能够兼容并且能互相理

解对方信息资源的语义，进行端到端的数据交换。

[来源：GB/T39561.1—2020，定义3.1.3]

3.5

3

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设备信息模型equipmentinternetinformationmodel

在一定的框架下构建的语义模型，反映现实世界中硫酸钾生产设备在数字层面的标准化表达。

[来源：GB/T36456.1—2018，定义3.1]

3.6

扩展标记语言extensiblemarkuplanguage

是一种元语言，具有可扩展、自描述、结构化、内容和表现分离等特性，不仅可以表达数据的内容，

同时可表达数据的结构，它定义了数据的真正物理含义。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件：

OPCUA开放平台通信统一架构OpenPlatformCommunicationUnifiedArchitecture

MQTT消息队列遥测传输MessageQueuingTelemetryTransport

HTTP超文本传输协议HypertextTransferProtocol

PROFIBUS过程现场总线PROcessFIeldBUS

ERP企业资源计划EnterpriseResourcePlanning

PLM产品生命周期管理ProductLifecycleManagement

CRM客户关系管理CustomerRelationshipManagement

SRM供应商关系管理SupplierRelationshipManagement

MES制造执行系统ManufacturingExecutionSystem

SCADA数据采集与监控SupervisoryControlAndDataAcquisition

DCS集散控制系统DistributedControlSystem

PLC可编程序逻辑控制器ProgrammableLogicController

XML扩展标记语言eXtensibleMarkupLanguage

5硫酸钾生产智能工厂系统组成

硫酸钾生产智能工厂由工厂层的ERP、PLM、CRM、SRM、MES等系统与车间层的DCS、SCADA

等系统组成，如图1所示。车间层主要包括采收车间、硫酸钾生产车间和包装车间，其中各个车间有各

自的DCS和SCADA。

图1硫酸钾生产智能工厂系统组成

4

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各系统功能如下：

——PLM：负责全面管理产品从概念阶段到退役阶段的整个生命周期，它涵盖了产品设计、开

发、制造、销售和售后等各个环节。

——ERP：负责管理企业内部的各种资源和业务流程，它涵盖了财务、人力资源、采购、生产、

库存等方面，将不同部门的数据整合在一起。

——CRM：负责维护和发展企业与客户之间的关系，通过集成销售、营销、客户服务等流程，帮

助企业更好地了解客户需求、提供个性化服务，并增强客户满意度和忠诚度。

——SRM：负责协调和管理企业与供应商之间的合作关系，它包括供应商选择、采购、合同管理

等环节，帮助企业确保供应链的稳定性、透明度和合作效率。

——MES：负责工厂层面的生产管理，包括生产计划管理、生产调度、生产数据采集与分析、质

量管理等。

——采收车间SCADA：负责监控整个采收车间的生产过程，其功能包括实时监测原料采集、传

输、存储以及相关设备的运行状态。

——加工车间SCADA：负责监控整个加工车间的生产过程，其功能包括实时监测加工设备的运行

状态、温度、压力等参数。

——包装车间SCADA：负责监控整个包装车间的生产过程，其功能包括实时监测包装设备的状

态、包装材料的供应情况以及产品的包装质量等。

——采收车间DCS：负责控制和管理采收车间中的各种设备和系统。它是一个分布式的控制系

统，包含采卤泵控制系统、水采机控制系统、浓密机控制系统等子控制系统。

——加工车间DCS：负责控制和管理加工车间中的各种设备和系统。它是一个分布式的控制系

统，包含球磨机控制系统、浮选机控制系统、结晶器控制系统等子控制系统。

——包装车间DCS：负责控制和管理包装车间中的各种设备和系统。它是一个分布式的控制系

统，包含空压机控制系统、皮带机控制系统、挤压机控制系统等子控制系统。

6互联互通网络体系与信息模型映射

6.1互联互通网络体系

在硫酸钾生产智能工厂设备互联互通网络体系中，互联互通的主体包括硫酸钾生产设备﹑将生产

设备集成为生产线的DCS、对生产设备进行数据采集和监控的SCADA软件系统、工厂管控层的MES以

及ERP、PLM、CRM、SRM等工厂管理软件系统。硫酸钾生产设备与其他软硬件系统构成的互联互通网

络体系框架如图2所示，其中MES、ERP、PLM、CRM、SRM等系统位于工厂管控层；DCS、SCADA等

系统位于车间控制层；硫酸钾生产设备位于现场设备层。

硫酸钾生产设备的互联互通采用客户端/服务器结构。其中被访问的生产设备作为服务器，访问的

生产设备或DCS、SCADA等作为客户端，按照互联互通规定的设备信息模型及其支持的有线或无线方

式获得生产设备的信息，通常应支持MQTT、OPCUA等常用协议。现场传感器通过现场总线技术实现

与DCS之间的高效数据传输，其中现场总线支持多种通信协议和拓扑结构，如PROFIBUS、Modbus等。

MES可以直接与硫酸钾生产设备通信实现数据采集，也可通过SCADA、DCS等软件系统实现与硫

酸钾生产设备的互联互通，其中MES作为客户端访问服务端。当DCS等软件系统作为服务端时，MES通

过有线网络访问并获取服务端数据。当生产设备作为服务端时，MES通过工业以太网或无线网络访问并

获取服务端数据。MES与ERP、PLM、CRM、SRM等系统之间基于HTTP协议以XML、JSON数据格式

进行数据交互。

5

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图2互联互通网络体系

网络体系应包括:

a)硫酸钾生产设备与设备之间的互联互通。例如，采收车间内多个采卤泵之间的互联互通，采卤

泵与水采机之间的互联互通，水采机与浓密机之间的互联互通等。

b)硫酸钾生产设备、现场传感器与车间控制层的DCS、SCADA等系统之间的互联互通。例如，采卤

泵与采收车间DCS之间的互联互通。

c)MES与车间软件系统、硫酸钾生产设备之间的互联互通。

d)ERP、PLM、CRM、SRM等系统与MES之间的互联互通。

6.2设备信息模型映射

硫酸钾生产设备的数据互通需要基于硫酸钾生产设备信息模型。生产设备信息模型的构建如图3所

示，包括数据采集、构建信息模型以及数据映射与标准化。基于定义的设备信息模型可以满足硫酸钾生

产设备的过程控制、设备维护与故障诊断等应用。

6

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图3硫酸钾生产设备信息模型映射

7基本要求

7.1互联要求

7.1.1硫酸钾生产设备互联要求

硫酸钾生产设备应具备互联互通能力，即设备接口的物理层介质支持光纤等有线通信方式，也支持

无线局域网等无线通信方式。设备可以通过工业物联网标准如OPCUA、MQTT，或使用标准以太网口直接

接入网络。在互联互通网络体系下，使用标准化的通信协议和数据格式直接连接到局域网中的中间件或

网关，实现设备与设备、设备与控制系统、设备与MES之间的数据传输。

硫酸钾生产设备主要包括：

——采卤泵；

——水采机；

——浓密机；

——球磨机；

——浮选机；

——过滤机；

——结晶器；

——离心机；

——其他相关设备；

7.1.2MES与车间软件系统互联要求

MES与车间软件系统互联应符合以下要求：

——MES服务器与SCADA、DCS等车间软件系统服务器应通过有线网络与交换机进行连接。

——服务器应支持OPCUA协议。

7.1.3MES与ERP等系统互联要求

MES与ERP等系统互联应符合GB/T39466.1—2020的要求。

7.2数据格式要求

数据格式应符合设备信息模型框架。基于定义的硫酸钾生产设备信息模型进行设备与设备、设备与

控制系统以及MES与设备间信息交互时，应满足但不限于以下要求：

7

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——设备信息模型要求以XML格式存储。

——在设备交互过程中设备信息以信息模型XML描述文件形式输出和传输。

——接收端设备应具备解析发送端设备信息模型描述文件的能力。

7.3系统性能要求

具备互联互通能力的设备在进行交互过程中不应因数据发送、缓存、接收、处理等操作导致设备自

身系统出现卡顿、停滞等故障。

7.4信息安全要求

智能工厂硫酸钾生产设备互联互通面临信息泄露、数据丢失、网络攻击等安全问题，为了保障企业

设备互联互通的信息安全，互联互通设备应满足但不限于以下要求：

——应具备认证与授权功能，对设备进行身份认证和授权管理，保证只有合法设备能够接入网

络，避免未经授权的设备进入系统。

——对敏感数据进行加密传输，防止数据泄露和篡改。

——对设备接入和数据交互过程进行监控，增加校验码，防止数据丢失。

——只允许设备在企业内网进行交互。

8设备信息模型

硫酸钾生产设备互联互通的通用设备信息模型如图4所示。

图4设备信息模型框架

硫酸钾生产设备信息模型包含标识、类和属性三要素，设备信息模型具体内容如图5。应满足但不

限于以下要求：

——设备信息需要按照标识、类、属性3个层次存储和发送。

——标识包含相应设备的唯一设备编码。

——类包含控制信息、子系统信息和事件，其中控制信息记录相应设备接收到的命令名称和参数

等信息；子系统信息记录设备自身子系统的动态和静态信息；事件记录设备的故障事件、维

修事件等信息。

——属性包含设备的静态属性和动态属性。静态属性是设备出厂后不发生变化的属性，具体包括

设备的出厂日期、协议类型等。动态属性与设备的运行状况相关，具体包括设备传感器信

息、运行时间等。

8

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图5设备信息模型结构

9基于信息模型的对象数据字典

9.1数据字典条目结构

数据字典条目结构应符合GB/T39561.1-2020中4.2的要求。

9.2数据字典索引号结构定义

数据字典索引号结构定义如表1所示。

表1数据字典索引号结构定义

前缀编码描述后缀编码

0X00标识后缀编码是位于前缀编码后的

0X01类2位数字，表示在标识、类、属

0X02属性性下的各具体数据的编码。

附录A主要设备基于信息模型的对象数据字典

A.1浮选机数据字典

表2标识数据字典

属性建属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称模类型权限类型单位说明

9

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规

则

设备的

0X0000设备编码MVARROSTRING--

唯一标识

表3类数据字典

建

属性模属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称规类型权限类型单位说明

则

0X0100加药名称MVARROSTRING-加药名称-

本班累计给药系统本班

0X0101MVARROUINT16mm-

流量累计流量

0X0102剩余药量MVARROUINT16cm剩余药量-

给药系统阀门

0X0103阀门开度MVARRWUINT16%-

开度

鼓风系统阀门

0X0104鼓风压力MVARROFloat32KPa-

开度

鼓风系统鼓风

0X0105鼓风温度MVARROFloat32C-

的温度

系统连续稳定

0X0106运行时间MVARROUINT16h-

运行时间

0：正常

鼓风系统运行

0X0107运行状态MVARRWUINT16-1：停产

状态

2：故障

鼓风系统阀门

0X0108阀门开度MVARRWUINT16%-

开度

0：正常

旁路阀开鼓风系统进口

0X0108MVARRWUINT16%1：停产

度旁路阀

2：故障

0X0109刮板电流MVARROFloat32A刮板电机电流-

刮板当前

0X0110MVARROUINT16r/min刮板当前转速-

转速

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刮板转速

0X0111MVARRWUINT16r/min刮板转速设定-

设定

0：正常

0X0112运行状态MVARROUINT16-刮板运行状态1：停产

2：故障

0X0113搅拌电流MVARROFloat32A搅拌电机电流-

当前搅拌

0X0114MVARROUINT16r/min当前搅拌转速-

转速

搅拌转速

0X0115MVARRWUINT16r/min搅拌转速设定-

设定

0：正常

搅拌电机运行

0X0116运行状态MVARROUINT16-1：停产

状态

2：故障

上次故障距今

0X0117故障时间MVARROUINT16h-

时间

0X0118故障信息MARRAYRWSTRING-故障信息记录-

0X0119维修信息MARRAYRWSTRING-维修信息记录-

表4属性数据字典

建

属性模属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称规类型权限类型单位说明

则

0X0200设备名称MVARROSTRING-设备名称-

0X0201出厂日期MVARROSTRING-出厂日期-

0X0202生产厂商MVARROSTRING-生产厂商-

0X0203通讯协议MVARROSTRING-通讯协议-

0X0204有效容积MVARROFloat32m3有效容积-

每分钟处理矿

0X0205处理能力MVARROFloat32m-

浆的体积

刮板额定

0X0206MVARROFloat32KW刮板额定功率-

功率

0X0207刮板MVARROFloat32r/min刮板-

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额定转速额定转速

0X0208泡沫流速MVARROFloat32cm/s浮选泡沫流速-

0X0209泡沫大小MVARROFloat32cm2浮选泡沫大小-

0X0210液位MVARROFloat32cm浮选液位-

浮选污水池液

0X0211污水液位MVARROFloat32cm-

位

浮选机母液流

0X0211母液流量MVARROFloat32m3/min-

量

尾矿至浓密机

尾矿流量MVARROFloat32m/min-

0X0211流量

0：正常

浮选机整体运

运行状态MVARROUINT16-1：停产

行状态

0X02122：故障

0X0213浮选电流MVARROFloat32A浮选机电流-

A.2结晶器数据字典

表5标识数据字典

建

属性模属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称规类型权限类型单位说明

则

设备的

0X0000设备编码MVARROSTRING--

唯一标识

表6类数据字典

建

属性属性访问数据工程属性

模

索引号语义值

规

名称类型权限类型单位说明

则

0：正常

上搅拌状结晶器上搅拌

0X0100MVARRWUINT16-1：停产

态运行状态

2：故障

上搅拌电结晶器上搅拌

0X0101MVARROFloat32A-

流电流

0：正常

下搅拌状结晶器下搅拌

0X0102MVARRWUINT16-1：停产

态运行状态

2：故障

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下搅拌电结晶器下搅拌

0X0103MVARROFloat32A-

流电流

辅助电机结晶器下搅拌

0X0104MVARROFloat32A-

电流辅助电机电流

0：正常

出料泵运行状

0X0105出料泵MVARRWUINT16-1：停产

态

2：故障

出料泵进出料泵进口阀

0X0106MVARRWFloat32%-

口阀开度

出料泵出出料泵出口阀

0X0107MVARRWFloat32%-

口阀开度

出料泵电

0X0106MVARROFloat32A出料泵电流-

流

出料泵辅

出料泵辅助电

0X0107助电机状MVARRWUINT16-0：正常

机状态

态

出料泵辅

出料泵辅助电

0X0108助电机电MVARROFloat32A-

机电流

流

出料泵核出料泵核子密

0X0109MVARROFloat32kg/L-

子密度度

进水阀门

0X0110MVARRWFloat32%进水阀门开度-

开度

0：正常

结晶器皮结晶器皮带状

0X0111MVARROFloat32-1：停产

带状态态

2：故障

结晶器皮结晶器皮带电

0X0112MVARROUINT16A-

带电流流

上次故障距今

0X0113故障时间MVARROUINT16h-

时间

0X0114故障信息MARRAYRWSTRING-故障信息记录-

0X0115维修信息MARRAYRWSTRING-维修信息记录-

表7属性数据字典

建

属性模属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称规类型权限类型单位说明

则

0X0200设备名称MVARROSTRING-设备名称-

0X0201出厂日期MVARROSTRING-出厂日期-

0X0202生产厂商MVARROSTRING-生产厂商-

0X0203通讯协议MVARROSTRING-通讯协议-

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结晶器内

0X0204MVARROFloat32结晶器内温度-

温度°C

结晶器热水总

0X0205热水温度MVARROFloat32-

管温度计

热水气动结晶器热水气

0X0206MVARRWFloat32%-

阀门开度动阀门开度

0X0207液位计MVARROFloat32ml结晶器液位计-

冷却水流结晶器冷却水

0X0208MVARROFloat32L/min-

量流量

结晶器补水流

0X0209补水流量MVARROFloat32L/min-

量

结晶器蒸汽流

0X0210蒸汽流量MVARROFloat32L/min-

量

A.3水采机数据字典

表8标识数据字典

建

属性模属性访问数据工程属性

索引号语义值

名称规类型权限类型单位说明

则

设备的

0X0000设备编码MVARROSTRING--

唯一标识

表9类数据字典

建

属性属性访问数据工程属性

模

索引号语义值

规

名称类型权限类型单位说明

则

0：正常

后左履带后左履带转向

0X0100MVARRWFloat32m1：停产

转向行程行程

2：故障

后右履带后右履带转向

0X0101MVARROFloat32m-

转向行程行程

前左履带前左履带转向

0X0102MVARRWFloat32m-

转向行程行程

前右履带前右履带转向

0X0103MVARROFloat32m-

转向行程行程

水采机后

水采机后左履

左履带支

0X0104MVARROFloat32m带支撑油缸行-

撑油缸行

程

程

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T/CAMSXXXX—XXXX

水采机后

水采机后右履

右履带支

0X0105MVARRWFloat32m带支撑油缸行-

撑油缸行

程

程

水采机前

水采机前左履

左履带支

0X0106MVARRWFloat32m带支撑油缸行-

撑油缸行

程

程

水采机前

水采机前右履

右履带支

0X0107MVARRWFloat32m带支撑油缸行-

撑油缸行

程

程

矿浆泵电0：正常