CN111582839A - 一种水泥智能工厂管控系统及管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥智能工厂管控系统及管控方法，所述系统包括生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块、分布式控制模块、专家模块、调度指挥模块、生产过程可视化模块以及统一数据平台等，各个模块的数据集中统一接入，并通过分布式控制模块实现全方面的调度指挥。本发明能够从水泥生产的全过程出发，以生产计划、质量、设备、能源、环保、物流、调度、安全生产、生产过程可视化为核心，实现水泥生产企业的智能化管控。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化管控领域，具体是一种水泥智能工厂管控系统及管控方法。
背景技术
我国水泥企业大多数为中心企业，在企业信息化管理的发展上还相当落后，信息化管理只局限于生产线的自动化控制（如DCS系统等）、财务管理，其他如水泥熟料发放管理、原材料进厂管理、仓库管理、销售管理等仍采用比较落后的word文档、Excel表格做报表，更有甚者还在用手工纸笔做报表，这些管理模式存在这样一些问题：
1、效率低，手工作业需要花费大量的时间进行数据登记、统计、核算，在保存、查看调阅上也要花费很多时间；
2、容易出错，手工作业人为因素比较多，不可能保证所有工作人员记录统计时不会出错，一旦出错就要花费很多时间来核对；
3、规范性差，手工作业做成的报表因个人而参差不齐，没有一个统一的格式，对于以后查看、保存都会造成一些不方便；
4、实时性差，手工作业不能实时记录数据，不能实时查看和统计数据信息；
5、容易舞弊，手工作业存在极大的空间让不法份子可趁虚而入，如少进多出、做假帐等，会给企业造成极大的经济损失。
另外，现有所谓的水泥智能工厂管控系统主要是分布式控制系统(DCS系统)。该系统仅从工艺角度、管理生产设备的运行进行远程控制，没有解决生产、质量、设备、能源、环境控制等方面存在的问题，存在信息孤岛现象，无法持续优化工艺参数，无法提高产品质量，生产成本居高不下。因此，急需一种新的水泥智能工厂管控系统来改变这样一些现状。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种水泥智能工厂管控系统及管控方法，解决现有管控系统存在控制单一，没有解决生产、质量、设备、能源、环境控制等方面存在的问题，且存在信息孤岛现象，无法持续优化工艺参数，无法提高产品质量，生产成本居高不下的问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种水泥智能工厂管控系统，包括：
生产管理模块，对生产任务、生产计划进行管理，并通过采集生产设备的运行数据，实现生产日报的自动生成；
质量管理模块，对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；
设备管理模块，建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；
分布式控制模块，将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
专家模块，采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；
调度指挥模块，通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
生产过程可视化模块，实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
统一数据平台：对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录。
进一步地，作为优选技术方案，还包括环境监测模块，对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。
进一步地，作为优选技术方案，还包括安全应急管理模块，利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。
进一步地，作为优选技术方案，还包括能源管理模块，对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。
进一步地，作为优选技术方案，还包括发运模块，对水泥采用全自动无人值守发运。
一种水泥智能工厂管控方法，包括：
对生产任务、生产计划进行管理，并通过与生产设备的集成，实现生产日报的自动生成；
对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；
建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；
将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；
通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录等功能。
进一步地，作为优选技术方案，还包括：对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。
进一步地，作为优选技术方案，还包括：利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。
进一步地，作为优选技术方案，还包括：对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。
进一步地，作为优选技术方案，还包括：对水泥采用全自动无人值守发运。
本发明相比于现有技术，具有以下有益效果是：
（1）本发明涵盖了水泥智能工厂管控的全部过程，通过统一数据平台，解决信息孤岛现象，实现一体化生产管控。
（2）本发明通过对生产管控过程中的各种数据的实时采集，实现生产过程的实时化、数字化、可视化，可模拟生产流程全过程，实时动态生产数据，实现远程、异地实时掌握生产状态，通过展示重要参数的实时状态、历史趋势，追踪历史工况，快速分析异常情况。
（3）本发明利用工业大数据分析技术，自动优化工艺参数，实现生产线的全自动控制。
附图说明
图1为本发明的系统组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明较佳实施例所示的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，包括：
生产管理模块，对生产任务、生产计划进行管理，并通过采集生产设备的运行数据，实现生产日报的自动生成；具体地，比如以年度生产总任务为指标，按照发运任务、水泥成品任务，以产线为单位编制每个月的生产计划，并结合每个月的工作日历，分解生产每天的生产任务，并通过系统及APP下发至生产班组。
质量管理模块，对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；具体地，化验室质量管理包括入磨原材料化验、出磨生料粒度化验、出磨生料X荧光化验、熟料游离钙化验、出磨水泥粒度化验、出磨水泥含硫量化验、入厂原煤质量化验、煤粉粒度化验等八项内容，全部采用在线分析以及进行在线实时化验。
设备管理模块，建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；设备台账管理设备的基础信息，包括设备编码、设备名称、设备规格型号、设备制造商、设备关键备品备件信息、设备维修保养明细、设备维修保养周期、设备维修保养执行结果等内容；
设备巡检管理通过制定巡检路线，设定巡检任务，并通过人员定位、设定定位，实现巡检过程的全面实时监控，针对偏离巡检路线，漏检等异常情况，实现实时报警；
设备维修根据现场巡检或在线监测的结果，实现维修任务的编制、审核、维修任务下发，维修结果录入及审核；
设备保养根据设备的保养周期和保养要求，结合上次保养时间，自动生成保养任务，并将任务下发给保养人员，记录保养结果。
设备在线监测主要在生料立磨、入库斗式提升机、入窑斗式提升机、高温风机、回转窑主减速机、煤磨主减速机、烧成窑头、辊压机等设备的相应的部位安装有线传感器或无线监测器，实时监测机组的振动、温度、转速数据，并通过对异常数据的分析，及时发现机组故障；
设备备品备件管理主要根据备件的使用期限，结合维修结果，实现备品备件采购计划、采集执行、出入库管理；
设备预测性维护主要利用实时监测数据，结合历史监测数据及维修保养记录数据，通过数据建模，利用大数据分析，实现设备的预测性维修任务的自动生成。
分布式控制模块，将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
需要说明的是，本实施例的分布式控制模块也叫DCS系统，本实施使用的DCS系统为第三方公司的系统，属于现有技术，只需将第三方的DCS系统集成本发明中。
专家模块，采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的具体实现过程如下：
自动参数调控的实现过程：利用频域辨识建模、多变量预测控制组件、模型自适应控制等先进控制策略，结合各种在线质量仪、在线气体成份仪实现参数自动调控。
操作参数寻优的实现过程：通过有效整合在线分析、化验室数据、生产参数、设备参数等数据记录，从海量数据中挖掘变量关系，结合稳态模型与数据趋势记录，综合优化控制参数的设定值。
异常参数预判：通过参数异常原因预判及异常分级，实现与DCS的连锁调控，实现全自动操控。
调度指挥模块，通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
需要说明的是，调度指挥属于现有技术范畴，属于比较成熟的实践技术，比如，当上级领导视察，或现场发生重大事故后，相关人员可以通过调度指挥中心配置的大屏幕电视墙，全方位的获取生产现场的实时状况，并通过电话、广播、视频监控与现场实时连接，直接指挥现场的生产调度。
生产过程可视化模块，实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
上述关键设备包括：生料立磨、入库斗式提升机、入窑斗式提升机、高温风机、回转窑主减速机、煤磨主减速机、烧成窑头。
生产过程可视化模块可模拟生产流程全过程，实时动态生产数据，实现远程、异地实时掌握生产状态，通过展示重要参数的实时状态、历史趋势，追踪历史工况，快速分析异常情况。
统一数据平台：对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录等功能。
具体地，利用预留的接口实现各类数据的统一接入。在本实施例中，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录等功能属于现有技术范畴，故不再过多地赘述；基础用户信息为统一数据平台的基础，实现对用户名、密码、用户资料等信息的管理；功能权限主要根据用户的工作岗位和工作职责的不同，给基础用户设定系统权限，使用户能够利用开展工作；数据权限在功能权限的基础上，针对不同的岗位，设定不同数据的查阅、操作权限；工作流引擎主要实现各种审批流程的管理，单点登录主要实现不同系统之间的统一登录管理。
进一步地，本实施例还包括环境监测模块，对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。现有水泥工厂尚未采用类似传感器或检测仪，基本采用定期请第三方公司进行检测并出具检测报告。本发明主要通过在原料配料、原料粉磨及窑尾废气处理、均化库顶、均化库底 、煤磨、煤粉仓、预热器出口、烧成窑头、窑尾收尘器、窑尾烟室、分解炉、熟料库顶、水泥粉磨、水泥库顶、水泥散装、水泥袋装、锅炉等位置，安装颗粒物传感器、CO传感器、NOx传感器、SO2传感器、O2传感器、烟尘传感器，实现水泥生产换机进行在线监测，进而实现环境监测。
进一步地，本实施例还包括安全应急管理模块，利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。
针对生产现场的岗位设定活动区域，并划定危险区域，生产现场的工作人员、设备、车辆均安装GPS定位设备。一旦人员、设备、车辆离开活动区域，或进入危险区域，系统自动报警，并弹出报警区域的三维模型及视频监控。
进一步地，本实施例还包括能源管理模块，对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。
具体地，通过在现场安装物联网智能电表、智能水表实现用电，用水数据的采集，通过在原煤输送带上安装电子皮带秤，实现用煤数据的采集与分析。
在数据采集的基础上，实现不同型号的水泥成品的能源消耗统计，能耗实际对比，实现对生产设备、动力设备能源数据、能源介质的实施监控，并针对超过指标或阈值的异常情况，实时报警及应急处理。
通过设计能源管理模块，能够对企业能源消耗的过程数据实时监控、记录、分析,为节能降耗提供直观科学的依据，在提升生产系统稳定性的前提下，可直接带来节煤节电的经济效益,提高企业综合竞争力。
进一步地，本实施例还包括发运模块，对水泥采用全自动无人值守发运。
需要说明的是，本实施例的发运管理采用全自动无人值守发运，属于现有技术范畴，无人值守发运的大致过程如下：
1、根据发运任务，生产提货单；
2、客户或货车司机通过在发运系统录入实际提货量、车牌号等信息；
3、货车到场后，厂区门禁系统自动识别车牌号并放行，提货人领取一卡通卡片；
4、利用发运系统的电子地磅实现货车称重；
5、货车到达到水泥成品库后，提货人刷卡后实现自动装载，如提取散装水泥，发运系统实时获取散装区地磅数据，针对超量提货提前报警；如提取袋装水泥，发运系统通过自动装车、码垛机器人，实现袋装水泥的自动装车；
6、装车完毕后，货车离厂时候，发运系统再次获取电子地磅数据，针对未超重的车辆，系统自动生产提货凭证。
本实施例提供一种水泥智能工厂管控方法，包括：
对生产任务、生产计划进行管理，并通过与生产设备的集成，实现生产日报的自动生成；
对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；
建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；
将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；
通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录等功能。
在上述方法的基础上，本实施例还包括：对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。具体地，通过在原料配料、原料粉磨及窑尾废气处理、均化库顶、均化库底、煤磨、煤粉仓、预热器出口、烧成窑头、窑尾收尘器、窑尾烟室、分解炉、熟料库顶、水泥粉磨、水泥库顶、水泥散装、水泥袋装、锅炉等位置，安装颗粒物传感器、CO传感器、NOx传感器、SO2传感器、O2传感器、烟尘传感器，实现水泥生产换机进行在线监测，进而实现环境监测。
在上述方法的基础上，本实施例还包括：利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。针对生产现场的岗位设定活动区域，并划定危险区域，生产现场的工作人员、设备、车辆均安装GPS定位设备。一旦人员、设备、车辆离开活动区域，或进入危险区域，系统自动报警，并弹出报警区域的三维模型及视频监控。
在上述方法的基础上，本实施例还包括：对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。具体地，通过在现场安装物联网智能电表、智能水表实现用电，用水数据的采集，通过在原煤输送带上安装电子皮带秤，实现用煤数据的采集与分析。
在上述方法的基础上，本实施例还包括：对水泥采用全自动无人值守发运。首先，根据发运任务，生产提货单；客户或货车司机通过在发运系统录入实际提货量、车牌号等信息；货车到场后，厂区门禁系统自动识别车牌号并放行，提货人领取一卡通卡片；利用发运系统的电子地磅实现货车称重；货车到达到水泥成品库后，提货人刷卡后实现自动装载，如提取散装水泥，发运系统实时获取散装区地磅数据，针对超量提货提前报警；如提取袋装水泥，发运系统通过自动装车、码垛机器人，实现袋装水泥的自动装车；装车完毕后，货车离厂时候，发运系统再次获取电子地磅数据，针对未超重的车辆，系统自动生产提货凭证。通过采用全自动无人值守发运，大大提高了发运效率以及发运管理质量。
如上所述，可较好地实现本发明。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，包括：
生产管理模块，对生产任务、生产计划进行管理，并通过采集生产设备的运行数据，实现生产日报的自动生成；
质量管理模块，对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；
设备管理模块，建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；
分布式控制模块，将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
专家模块，采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；
调度指挥模块，通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
生产过程可视化模块，实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
统一数据平台：对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录。
2.根据权利要求1所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括环境监测模块，对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。
3.根据权利要求1所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括安全应急管理模块，利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。
4.根据权利要求1所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括能源管理模块，对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。
5.根据权利要求1所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括发运模块，对水泥采用全自动无人值守发运。
6.一种水泥智能工厂管控方法，其特征在于，包括：
对生产任务、生产计划进行管理，并通过与生产设备的集成，实现生产日报的自动生成；
对化验室质量进行管理，并通过在线分析仪，实现生产质量的实时在线检测；
建立设备的全生命周期管理，包括设备台账、设备维修、设备保养、设备巡检、设备在线监测、设备预测性维护、设备备品备件；
将过程控制及过程监控综合在一起，结合计算机、通讯、显示和控制技术，实现原料配料、生料磨、生料均化、烧成、窑头、煤磨、电力等的集中控制与分布式管理；
采集在线检测仪、传感器、在线分析仪、智能仪表、分布式控制模块的数据，按照自动参数调控、操作参数寻优、异常参数预判的步骤，实现生产线的全自动控制；
通过与分布式控制模块、专家模块、生产管理模块、质量管理模块、设备管理模块的数据进行集成，利用视频监控、音频处理、程控电话、广播喇叭、大屏幕电视墙等技术，提供全方面的调度指挥；
实时采集分布式控制模块、智能仪表、关键设备的数据；
对各类数据进行集中统一接入，建立工作流引擎、基础信息、用户信息、功能权限和数据权限单点登录等功能。
7.根据权利要求6所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括：对污染物浓度进行监测，实现环境状况的实时监控与报警。
8.根据权利要求6所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括：利用地理信息系统、GPS定位技术，实现人员、设备、车辆的快速定位，实时采集并同步展示各设备的运行数据和报警信息，快速进行故障处理的调度及工单下发。
9.根据权利要求6所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括：对能源介质使用量进行采集、存储、应用、分析，实现对能源的管理。
10.根据权利要求6所述的一种水泥智能工厂管控系统，其特征在于，还包括：对水泥采用全自动无人值守发运。
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