智慧物联网管理系统在熔炼炉上的应用

2017重庆市铸造年会论文集420智慧物联网管理系统在熔炼炉上的应用官文洪刘汉周赵征鹏重庆川然节能技术有限公司，重庆，401120摘要：《中国制造2025》中明确指出依托优势企业，紧扣关键工序智能化、生产过程智能优化控制，建设重点领域智能工厂/数字化车间。传统的压铸企业熔炼工序,即使在工业4.0时代逐步来临的今天,仍然是信息化生产管理的落后区域,其生产作业、燃烧管理、操作管理、安全环保等各方面仍然处在传统人工操作的低技术层面,这导致该工序能耗偏高、操作不规范，存在安全隐患等各个问题。为此工程研发人员构建了智慧熔炼物联网管理系统,利用传感器、工业无线通信和运行数据服务中心，通过互联网将熔炼炉设备、熔炼炉设备使用和管理部门、熔炼炉供应商连接起来，统计和分析采集的所有数据，实现设备运行、管理及服务的一体化，提升设备能效、降低管理和服务成本。关键词：智慧；熔炼炉；物联网;数据服务云平台中图分类号：文献标识码：文章编号：1.背景近年来，我国压铸行业每年都维持10%以上的稳定增长，2012年，我国压铸件产量突破200万吨，2014年，我国压铸件产量达到260万吨，同比增长10.64%，到2016年，我国压铸件产量已突破300万吨，并将在2018年实现395万吨的压铸件产量。随着国家―以铝节木，以铝节铜，以铝代钢‖政策的推进，铸造行业处于高速发展阶段，市场竞争也日趋激烈。同时，国家为遏制盲目扩张，保护生态，节能减排，推进我国从铸造大国向铸造强国转变，开始实现行业准入制度。铸造行业将变得规范。在铸造行业中，熔炼炉作为企业必不可少的加热设备，其能耗的高低、安全、环保是否符合国家规范已成为影响企业健康、可持续发展的必要因素。随着物联网技术的应用和发展，物物相连的工业智慧管理在节能减排、安全生产、集约管理等领域表现出显著的优越性：能实时监测设备的运行条件，根据工艺要求动态管理能源分配；实现不同工部的协同作业，提高生产效率；监控整个生产过程，避免事故的发生；对数据进行远程统计分析，实现远程巡检及远程故障分析。当前，我国正在通过―中国制造2025‖和―互联网+‖战略推动企业转型和经济升级。因此，基于物联网的智慧管理系统必将进一步优化我国智能制造生态链，提升中国信息产业和制造企业的国际竞争力。2.现有熔炼系统运行现状2.1熔炼设备现场情况目前所有熔炼车间的熔炼炉，全部采用电控柜+现场操作人员的方式对熔炼炉进行操作。熔炼炉电控柜只显示设备当前的状态，超过设定值后化画面显示报警信息。没有对熔炼炉燃烧情况进行监测和统计，对操作人员的操作行为也没有记录。设备管理人员需要到熔炼车间才能看到设备当前情况。2.2监控管理系统随着互联网及工控技术的发展，远程监控系统得到广泛应用，在很多运行现场都建有集中监控室，用于监控设备的运行状态。但是，这些监控系统的功能大都停留在直接传输和显示运行数据，并不具备数据的分析处理功能，需要操作人员和技术人员利用经验分析和运用这些数据来判断异常，缺乏能够自动根据设备的运行数据进行分析的分析软件，无法根据运行数据变化的趋势提早发现异常及进行故障判断，也不能在异常出现后及时反映和处理，其作用大打折扣。2.3熔炼企业面临的问题1）设备状态评估难：实时数据难以及时的反映、统计数据缺乏、分析数据基本没有；2）能耗统计难：目前准确的能耗是多少？能节约多少？如何节约？如何评估？3）操作管控难：不规范、难检查、缺乏科学的指导、难评价；4）熔损统计难：有多少？能降低多少？如何降低？如何评估？3.智慧熔炼物联网管理系统3.1智慧熔炼物联网管理系统流程川然节能开发的智慧熔炼物联网管理系统是2017重庆市铸造年会论文集421由智慧熔炼数据服务云平台、业主远程管理中心、现场数据采集传输网关、各类传感器，以及业主运行管理团队的各种电脑终端组成。主要用于管理层和使用部门对于熔炼系统的设备运行及日常工作进行科学系统的管理。图1智慧熔炼物联网管理系统架构图该系统的工作流程是：数据采集传输网关将传感器采集的各种运行数据持续上传至川然节能管理的智慧熔炼数据服务云平台，该平台的软件系统可对运行数据进行自动的统计与分析，能在第一时间发现设备运行的异常及出现的问题，并将统计分析数据及异常报告反馈给业主管理的智慧熔炼远程管理中心，以及同步反馈给业主运行管理团队。川然节能的专业技术团队还将根据统计分析数据，定期向业主的运行管理团队递交熔炼系统运行分析报告，指导运行管理团队有的放矢地改进管理。智慧熔炼物联网管理云平台连接熔炼炉设备、熔炼炉设备使用和管理部门、熔炼炉供应商，统计和分析采集的所有数据，实现设备运行、管理及服务的一体化，提升设备能效、降低管理和服务成本。3.2平台的构成1）传感器：获取准确的实时数据；2）物联网平台：设备运行数据和管理操作数据的存储、统计、分析、管理；1)数据的储存、显示、统计、分析功能；2)设备的管理功能；3)团队的管理功能；操作团队（行为统计分析、结果统计分析）；管理团队（统计数据归类、分析、对标）；服务团队（远程巡检、远程故障分析、历史数据调取）。利用安装在熔炼设备上的传感器及数据采集器采集熔炼设备相关数据，通过数据传输网关实时传输到智慧熔炼运行数据服务中心，并对数据进行统计、对标、分析和评价，并形成完整的数据统计分析报表。熔炼设备使用商可以通过浏览器登录物联网平台访问企业内部的所有设备档案、运行参数、历史数据、分析报告等，对用户的设备管理部门提供优化管理的数据支撑。运行数据服务中心可将数据统计分析报表分享给熔炼设备用户，也可共享给用户内部的企业MES系统。3.2.1智慧熔炼远程管理中心主要展示总体统计数据，包括总能耗数据、能效指标、数据对标，以及调看各台熔炼炉及环保系统等设备的数据，包括每台熔炼炉设备档案、运行档案、维修档案、即时状态、能耗情况、能效情况以及计划管控、工作管理等。3.2.2智慧熔炼数据服务云平台其主要进行数据储存、分析，形成统计数据、运行异常信息等后反馈给智慧熔炼远程管理中心。专业熔炼炉运行数据分析软件，通过熔炼炉运行状况的大数据分析，实现管理升级主要功能包括：1）数据分析：对运行数据的及时深度分析处理，发现异常，提前故障预警；2）技术支撑：支撑集团客户的能源管理中心的工作，解决其遇到的各种难题；3）系统检查：检查整个系统的工作，保证系统长期无故障运行；4）定期生成统计报告，用于指导设备管理部门对熔炼炉的运行管理进行优化。3.3智慧熔炼物联网管理系统功能1）档案管理：包括设备档案、运行档案、维修档案等均可储存在云平台数据库中，并可通过客户端（电脑、移动终端等）实时在线调阅；2）远程在线巡查：熔炼炉管理人员可通过客户端（移动终端、电脑）实时查看熔炼炉运行数据，了解熔炼炉运行工况，实现对熔炼炉工作状况进行远程在线巡查，提升熔炼炉运行效率；3）异常提醒及分析：云平台的管理软件通过熔炼炉运行数据的实时监管与分析，可及时发现运行过程中存在的异常，并将异常信息及时发送至指定的联系人手机当中，可快速处理运行异常，确保熔炼炉的安全稳定运行；4）运行报告及建议：云平台通过对熔炼炉运行数据的长时间统计与专业大数据分析，将定期给熔炼炉客户提供熔炼炉运行数据分析报告，清楚直观的了解熔炼炉运行及能耗情况，同时云平台后台的熔炼炉运行专家团队，将结合熔炼炉运2017重庆市铸造年会论文集422行状况给予对应的运行优化建议；5）故障快速处理：通过对熔炼炉运行数据的长时间统计，分析，可实现对熔炼炉故障的预维修，降低熔炼炉故障率。当熔炼炉出现故障时，维修单位可调取故障前的运行数据，实现对故障的远程快速诊断，从而匹配最佳维修人员前往处理故障，提升故障修复速度；6）日常事务提醒：云平台还具有日常事务提醒功能（与酒店的叫醒服务相类似），熔炼炉管理人员可以自行设定与熔炼炉运行相关的提醒事项，到时将自动提醒，能够有效避免工作疏漏。4.结语智慧熔炼物联网管理系统,利用传感器、工业无线通信和运行数据服务中心，可以实现设备运行、管理及服务的一体化，提升设备能效、降低管理和服务成本，使企业获得更好的经济效益，具有更强大的竞争力。参考文献[1]杨万里.熔铝炉优化设计技术探讨.Lw2007铝型材技术（国际）论坛文集,2007.[2]官文洪，李磊，赵征鹏等.提高助燃风温度对熔铝炉燃烧特性影响的研究.节能,2014(7):30-33.[3]王树东，柴兆森，吴蕾等.PROFINet和PROFIBUS集成网络在熔炼车间监控系统中的应用.电气自动化,2008,30(6):63-64.