CN111288800A

CN111288800A - 一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统

Info

Publication number: CN111288800A
Application number: CN202010279183.0A
Authority: CN
Inventors: 吴勇; 杨诚; 杨海涛; 丁蓓
Original assignee: Sinosteel Maanshan Institute Of Mining Research Safety Emergency Industry Research Institute Co ltd; Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Maanshan Institute Of Mining Research Safety Emergency Industry Research Institute Co ltd; Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co Ltd
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2020-06-16

Abstract

本发明公开了一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，包括现场数据获取层、逻辑运算及HMI人机界面层、数据传输层和用户终端，现场数据获取层由现场设备、现场传感器、现场仪表和数据采集模块组成；逻辑运算及HMI人机界面层由PLC控制器和HMI人机界面组成；数据传输层由无线网络传输模块和云平台组成；用户终端由办公网络终端和移动终端组成。本发明通过先进的云平台技术让企业生产管理者随时随地把握动态的、准确的、实时的设备信息；另外，用于现场数据获取的配置设备更具有灵活性，可根据现场实际监控点位需要采取不同的硬件配置组合，以满足用户需求，实现功能与成本效益并存。

Description

一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统

技术领域

本发明涉及自动控制与通信技术领域，具体为一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统。

背景技术

中频熔炼电炉把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给感应线圈和补偿电容器工作，中频交变电流在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里放置的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，从而达到加热并融化金属材料的目的。中频熔炼电炉加热装置具有体积小、重量轻、效率高、热加工质量优、有利环境等优点，其工作的稳定性、可靠性使其很快成为铸造锻造及热处理车间的主要设备。然而通过调查发现在实际生产中，中频炉使用企业往往关注的是中频炉晶闸管、电抗器、电容器、汇流排以及中频炉线圈状况而忽视了另一项重要的工作媒质—中频炉的冷却水。中频电源和中频炉线圈在使用中会产生大量热量，这些热量不及时带走就会损害中频电源的元器件和炉体设备，与此同时给生产作业也带来一定的安全隐患，所以中频炉的冷却水系统在中频炉使用中就显得尤为重要。

目前多数中频炉使用企业尤其是小型企业对中频炉冷却水系统监管还停留在眼观手摸的落后的监控方式上，没有一套完整的、准确的、实时的自动化监测远传预警系统。为了解决该问题，中国专利CN201811116851.7“中频炉循环水监测系统、方法及中频炉”发明中提出一种中频炉循环水监测系统、方法，该系统采集循环水的温度、流量、液位参数进行判断，当循环水参数存在异常时，控制报警模块进行报警。能够实时监测循环水温度、流量、液位参数，并在循环水温度、流量、液位参数异常时进行报警，提醒操作人员及时进行检查处理，预防事态的进一步扩大，从而提高了系统安全性。但该发明采集数据单一且缺少了参数无线远传，历史数据查询，冷却水电解质变化趋势、参数变化趋势跟踪等功能，从而使该系统功能显得较为单一，系统功能还稍微欠缺。为满足“安全第一、预防为主！”的安全生产理念，急需开发出一种成套的、完整的、系统的、先进的中频熔炉冷却水监控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成套的、完整的、系统的、先进的远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，以解决现有技术存在的功能单一、适用范围小，数据信息不够集中，不能远传，不能整体掌握冷却水参数的变化趋势等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，包括现场数据获取层、逻辑运算及HMI人机界面层、数据传输层和用户终端，所述现场数据获取层由现场设备、现场传感器、现场仪表和数据采集模块组成；所述现场设备、现场传感器和现场仪表的信号输出端分别与数据采集模块的数据输入端连接；所述逻辑运算及HMI人机界面层由PLC控制器和HMI人机界面组成；所述PLC控制器的输入端与数据采集模块的数据输出端连接，PLC控制器的输出端与HMI人机界面连接；所述数据传输层由无线网络传输模块和云平台组成；所述PLC控制器的输出端与无线网络传输模块连接，无线网络传输模块与云平台连接；所述用户终端由办公网络终端和移动终端组成，办公网络终端和移动终端分别与云平台建立数据连接。

优选的，所述数据采集模块与现场设备、现场传感器、现场仪表的通讯方式为MODBUS通讯协议、RS、RS、HART中的一种。

优选的，所述数据采集模块采集的数据包括冷却水水温、流量、压力、电导率以及水泵运行电流、水泵工作状态信息数据。

优选的，所述PLC控制器为一种可编程逻辑控制器，根据系统规模选型。

优选的，所述HMI人机界面为一台式计算机。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明能够实现对冷却水系统各项参数集中处理显示，实时参数达到报警阈值时及时发出报警信息，以便生产人员及时采取处理措施避免事故的发生，整个系统具有历史数据查询、冷却水电解质变化趋势跟踪、各项参数变化趋势跟踪等功能；通过先进的云平台技术让企业生产管理者随时随地把握动态的、准确的、实时的设备信息；另外，用于现场数据获取的现场设备、现场传感器、现场仪表在配置上更具有灵活性，可根据现场实际监控点位需要采取不同的硬件配置组合，以满足用户需求，实现功能与成本效益并存。

附图说明

图1为本发明的系统模块连接图；

图2为本发明的系统层级架构图。

图中：1、现场数据获取层；101、现场设备；102、现场传感器；103、现场仪表；104、数据采集模块；2、逻辑运算及HMI人机界面层；201、PLC控制器；202、HMI人机界面；3、数据传输层；301、无线网络传输模块；302、云平台；4、用户终端；401、办公网络终端；402、移动终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，包括现场数据获取层1、逻辑运算及HMI人机界面层2、数据传输层3和用户终端4，现场数据获取层1由现场设备101、现场传感器102、现场仪表103和数据采集模块104组成；现场设备101、现场传感器102和现场仪表103的信号输出端分别与数据采集模块104的数据输入端连接；逻辑运算及HMI人机界面层2由PLC控制器201和HMI人机界面202组成；PLC控制器201的输入端与数据采集模块104的数据输出端连接，PLC控制器201的输出端与HMI人机界面202连接；数据传输层3由无线网络传输模块301和云平台302组成；PLC控制器201的输出端与无线网络传输模块301连接，无线网络传输模块301与云平台302连接；用户终端4由办公网络终端401和移动终端402组成，办公网络终端401和移动终端402分别与云平台302建立数据连接。

在上述实施例中，数据采集模块104采集的数据包括冷却水水温、流量、压力、电导率以及水泵运行电流、水泵工作状态等信息，根据生产现场实际工况，有针对性的选择传感器种类及安装方式，利用具有MODBUS协议通讯的模拟量、数字量信息采集模块、RS485、RS232，HART等底层通讯技术以获取更准确的实时数据，通过对水泵电控系统的监控获得水泵的运行状态信息，利用MODBUS协议底层通讯技术，使得系统现场布线更加简单，降低系统成本。

在上述实施例中，PLC控制器201为一种可编程逻辑控制器，根据系统规模选型，通过PLC控制器201对采集的参数进行工程量处理，逻辑运算；HMI人机界面202为一台式计算机，用于查看参数实时变化趋势，掌握各项水系统参数稳定情况，存储查看历史报警记录，输出冷却水实时运行状况，参数超过报警阈值，发出报警提醒现场人员及时处理故障。

在上述实施例中，数据传输层3通过数据无线网络传输模块301及云平台302技术实现系统数据共享。

在上述实施例中，用户终端4利用用户的办公网络终端401和移动终端402，可以随时随地了解生产现场冷却水系统运行状况。

工作原理：目前许多中频熔炼炉企业对中频熔炼炉冷却水系统运行状态及各项参数无监控预警系统或者只是存在安装于现场管道上的简单的就地检测指示仪表，这不能及时准确的把握冷却水系统运行状态，一旦该冷却系统出现问题，不能及时的被发现，从而可能导致生产事故或者安全事故的发生；本发明能够实现对冷却水系统各项参数集中处理显示，实时参数达到报警阈值时及时发出报警信息，以便生产人员及时采取处理措施避免事故的发生，整个系统具有历史数据查询、冷却水电解质变化趋势跟踪、各项参数变化趋势跟踪等功能；通过先进的云平台302技术让企业生产管理者随时随地把握动态的、准确的、实时的设备信息；另外，用于现场数据获取的现场设备101、现场传感器102、现场仪表103在配置上更具有灵活性，可根据现场实际监控点位需要采取不同的硬件配置组合，以满足用户需求，实现功能与成本效益并存。

综上所述：本发明远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，采用了可编程的PLC控制器201、HMI人机界面202、无线网络传输模块301、云平台302相关技术，利用安装在中频炉冷却水回路中的各种传感器获得参数，参数传给PLC进行逻辑处理，通过HMI人机界面202及声光报警装置输出处理结果，可以进一步通过云平台302的方式，把系统实时参数、预警状态发送到企业相关管理人员，让企业管理人员能够实时了解生产系统动态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，包括现场数据获取层(1)、逻辑运算及HMI人机界面层(2)、数据传输层(3)和用户终端(4)，其特征在于：所述现场数据获取层(1)由现场设备(101)、现场传感器(102)、现场仪表(103)和数据采集模块(104)组成；所述现场设备(101)、现场传感器(102)和现场仪表(103)的信号输出端分别与数据采集模块(104)的数据输入端连接；所述逻辑运算及HMI人机界面层(2)由PLC控制器(201)和HMI人机界面(202)组成；所述PLC控制器(201)的输入端与数据采集模块(104)的数据输出端连接，PLC控制器(201)的输出端与HMI人机界面(202)连接；所述数据传输层(3)由无线网络传输模块(301)和云平台(302)组成；所述PLC控制器(201)的输出端与无线网络传输模块(301)连接，无线网络传输模块(301)与云平台(302)连接；所述用户终端(4)由办公网络终端(401)和移动终端(402)组成，办公网络终端(401)和移动终端(402)分别与云平台(302)建立数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，其特征在于：所述数据采集模块(104)与现场设备(101)、现场传感器(102)、现场仪表(103)的通讯方式为MODBUS通讯协议、RS485、RS232、HART中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，其特征在于：所述数据采集模块(104)采集的数据包括冷却水水温、流量、压力、电导率以及水泵运行电流、水泵工作状态信息数据。

4.根据权利要求1所述的一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，其特征在于：所述PLC控制器(201)为一种可编程逻辑控制器，根据系统规模选型。

5.根据权利要求1所述的一种远距离无线传输数据的中频熔炉循环冷却水监控系统，其特征在于：所述HMI人机界面(202)为一台式计算机。