CN111760675A - 基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，包括相连的骨料加工设备和物联网模块，所述骨料加工设备包括给料机、破碎机、胶带机和皮带秤，所述物联网模块包括主控制器、数据采集单元、数据存储比对单元、数据处理单元、人机显示单元；本发明的能耗优化方法，引入物联网数据进行分析计算，结合设备特性，绘制设备最佳工作曲线，对生产现场具有很好地指导作用，可优化骨料加工设备能耗产出比，提高破碎设备产能利用率；有效控制生产运营成本，深入挖掘生产线产能，辅助生产管控。
Description
技术领域
本发明属于砂石骨料加工领域，涉及设备产能优化控制技术，具体涉及基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法。
背景技术
目前，砂石加工系统中，现有砂石骨料生产线在逐步提高自动化生产能力，因受生产环境因素的影响，更趋向于实现破碎设备的无人值守控制。自动化生产中涉及到很多的加工设备，整体耗能很大，并且产热过多，并且一整条生产加工线下来，管理较为粗放，这些方面上都需要提高。
现有砂石生产线多以整线产能计算产出，设备管理较为粗放，对产线中局部设备产能裕量及产能提升瓶颈没有具体直观的认知。比如产线的最大产能是多少，是否还有提升空间；局部设备是否有产能过剩，而某些设备产能限制了整条线的产能；产出与能耗是否达到最佳经济点；以及节能减排、绿色优化的标准并不能达到或者很好地满足；以上这些都是现有的骨料加工设备产能方面上存在的缺陷。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，引入物联网数据进行分析计算，结合设备特性，绘制设备最佳工作曲线，对生产现场具有很好地指导作用，可优化骨料加工设备能耗产出比，提高破碎设备产能利用率；有效控制生产运营成本，深入挖掘生产线产能，辅助生产管控。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，包括相连的骨料加工设备和物联网模块，所述骨料加工设备包括给料机、破碎机、胶带机和皮带秤，所述给料机与破碎机连接设置，胶带机设在破碎机的下方，所述皮带秤连接设在胶带机的一侧；所述物联网模块包括主控制器、数据采集单元、数据存储比对单元、数据处理单元、人机显示单元，所述数据采集单元、数据处理单元、人机显示单元依次相连，数据采集单元、数据处理单元、人机显示单元均与数据存储比对单元相连，所述数据采集单元、数据存储比对单元、数据处理单元、人机显示单元均与主控制器相连；所述给料机、破碎机、胶带机、皮带秤均与主控制器相连且组成整体的物联网数据网关；
该能耗优化方法，包括以下步骤：
S1：所述数据存储比对单元存储设备理论数据、多组历史数据，且基于物联网联机显示在人机显示单元；
S2：通过物联网采集骨料加工设备运行数据：所述物联网模块的数据采集单元实时采集各个骨料加工设备的运行数据；
S21：所述数据采集单元实时采集生产线上各个骨料加工设备的能耗，数据采集单元在皮带秤实时统计生产线的成品产量；所有数据采集到物联网，并在网端参照设备设计数据来建立数据模型；
S3：所述数据处理单元将上述的相关数据进行计算处理，计算出当前生产数据，并显示在人机显示单元的数据模型中；
S31：所述数据存储比对单元根据存储的设备理论数据、多组历史数据，得出不同梯度的生产管理效能区，并划分到数据模型中；
S32：将统计出的多组当前生产数据绘制出曲线，并显示在数据模型中的不同梯度的生产管理效能区上；
S33：根据曲线趋势判断生产线能耗产出比是否符合经济高效运行要求，并得出生产线运行接近的最佳能耗产出比，同时显示在人机显示单元的数据模型中；
S4：所述数据存储比对单元比对历史最佳数据与设备理论数据，根据生产线运行接近的最佳产出能耗比，对现场生产进行操作指导。
进一步的，所述给料机的给料端设在破碎机的进料口的上方。
进一步的，所述胶带机位于破碎机的出料口的正下方。
进一步的，所述皮带秤位于胶带机的出料末端。
进一步的，所述给料机与变频电机连接且由变频电机驱动，通过变频电机的变频器控制改变转速，进而来控制给料机的物料输送量；所述破碎机、胶带机均由异步鼠笼电机驱动，以固定工频运行。
进一步的，所述骨料加工设备的给料机、破碎机、胶带机、皮带秤依次完成给料、破碎、输送、称重的加工动作。
进一步的，所述步骤S2中的采集各个骨料加工设备的运行数据还包括：给料机的频率、功率，破碎机的电压、电流，胶带机的电压、电流，皮带秤的瞬时称重、累计称重。
进一步的，所述步骤S31中，不同梯度的生产管理效能区包括：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；曲线数据落在Ⅰ区，代表生产控制优良，生产管理优秀；曲线数据落在Ⅱ区，代表生产控制合格，生产管理正常；曲线数据落在Ⅲ区，代表生产控制较差，生产管理有漏洞。
本发明的有益效果是：
本发明的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，引入物联网数据进行分析计算，结合设备特性，绘制设备最佳工作曲线，对生产现场具有很好地指导作用，可优化骨料加工设备能耗产出比，提高破碎设备产能利用率；有效控制生产运营成本，深入挖掘生产线产能，辅助生产管控。本发明便于建成骨料生产线的精细化管理程度，提高产线中核心设备的产能利用率，深入挖潜，优化骨料生产线产能管理、能效管理，将物联网数据处理与生产相结合，提高生产线经济运行指数；
本发明中，通过物联网采集骨料加工设备运行数据，将相关数据进行计算处理，计算出当前生产数据，比对历史最佳数据与设备理论数据，对现场生产进行操作指导，在操作中遵循的基本原则如下：
1.设备数据的获取；
2.生产线运行接近最佳产出能耗比；
3.局部设备运行数据进入经济能效运行区间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明中骨料加工设备的结构示意图；
图3为骨料加工设备数据采集处理过程示意图；
图4为生产线能耗产出比控制曲线区间示意图；
图5为局部设备经济能效运行曲线区间示意图；
图中标记：1、给料机，2、破碎机，3、胶带机，4、皮带秤，5、主控制器，6、数据采集单元，7、数据存储比对单元，8、数据处理单元，9、人机显示单元。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，如图1和图2所示，包括相连的骨料加工设备和物联网模块，所述骨料加工设备包括给料机1、破碎机2、胶带机3和皮带秤4，所述给料机1与破碎机2连接设置，胶带机3设在破碎机2的下方，所述皮带秤4连接设在胶带机3的一侧；所述物联网模块包括主控制器5、数据采集单元6、数据存储比对单元7、数据处理单元8、人机显示单元9，所述数据采集单元6、数据处理单元8、人机显示单元9依次相连，数据采集单元6、数据处理单元8、人机显示单元9均与数据存储比对单元7相连，所述数据采集单元6、数据存储比对单元7、数据处理单元8、人机显示单元9均与主控制器5相连；所述给料机1、破碎机2、胶带机3、皮带秤4均与主控制器5相连且组成整体的物联网数据网关；
该能耗优化方法，包括以下步骤：
S1：所述数据存储比对单元7存储设备理论数据、多组历史数据，且基于物联网联机显示在人机显示单元9；
S2：通过物联网采集骨料加工设备运行数据：所述物联网模块的数据采集单元6实时采集各个骨料加工设备的运行数据；
S21：所述数据采集单元6实时采集生产线上各个骨料加工设备的能耗，数据采集单元6在皮带秤4实时统计生产线的成品产量；所有数据采集到物联网，并在网端参照设备设计数据来建立数据模型；
S3：所述数据处理单元8将上述的相关数据进行计算处理，计算出当前生产数据，并显示在人机显示单元9的数据模型中；
S31：所述数据存储比对单元7根据存储的设备理论数据、多组历史数据，得出不同梯度的生产管理效能区，并划分到数据模型中；
S32：将统计出的多组当前生产数据绘制出曲线，并显示在数据模型中的不同梯度的生产管理效能区上；
S33：根据曲线趋势判断生产线能耗产出比是否符合经济高效运行要求，并得出生产线运行接近的最佳能耗产出比，同时显示在人机显示单元9的数据模型中；
S4：所述数据存储比对单元7比对历史最佳数据与设备理论数据，根据生产线运行接近的最佳产出能耗比，对现场生产进行操作指导。
进一步的，所述步骤S2中的采集各个骨料加工设备的运行数据还包括：给料机1的频率、功率，破碎机2的电压、电流，胶带机3的电压、电流，皮带秤4的瞬时称重、累计称重，具体如图3所示。
进一步的，所述步骤S31中，不同梯度的生产管理效能区包括：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；曲线数据落在Ⅰ区，代表生产控制优良，生产管理优秀；曲线数据落在Ⅱ区，代表生产控制合格，生产管理正常；曲线数据落在Ⅲ区，代表生产控制较差，生产管理有漏洞。
进一步的，所述给料机1的给料端设在破碎机2的进料口的上方。
进一步的，所述胶带机3位于破碎机2的出料口的正下方。
进一步的，所述皮带秤4位于胶带机3的出料末端。
进一步的，所述给料机1与变频电机连接且由变频电机驱动，通过变频电机的变频器控制改变转速，进而来控制给料机1的物料输送量；所述破碎机2、胶带机3均由异步鼠笼电机驱动，以固定工频运行。进一步的，各设备配电柜主回路安装有电流互感器和变送器进行电机电流检测；在生产线出料末端设有皮带秤4，统计生产线产量；所有数据采集到物联网，并在网端参照设备设计数据建立数据模型。
进一步的，所述骨料加工设备的给料机1、破碎机2、胶带机3、皮带秤4依次完成给料、破碎、输送、称重的加工动作。
进一步的，主控制器5为PLC或51单片机。
进一步的，骨料加工设备的给料机1、破碎机2、胶带机3、皮带秤4分别连接设有数据采集单元6。
进一步的，本实施例中，生产线启动后，物联网采集产线能耗及成品产量数据进行数据处理，皮带秤4统计每生产200吨进行一次数据报表统计，并绘制出曲线，根据曲线趋势判断生产线能耗产出比是否符合经济高效运行要求；如图4所示，曲线数据落在Ⅰ区，代表生产控制优良，生产管理优秀。曲线数据落在Ⅱ区，代表生产控制合格，生产管理正常。曲线数据落在Ⅲ区，代表生产控制较差，生产管理有漏洞。
进一步的，本实施例中，几台局部关联设备，以主破碎设备为核心，物联网采集破碎机2电压、电流及出料胶带机3电压、电流数据进行数据处理，每隔5分钟进行一次数据报表统计，通过数据区域落点判断破碎设备是否工作在经济能效区间；如图5所示，数据点落在虚线设定区内，代表局部设备运行在经济能效区间；数据点落在虚线设定区外，代表局部设备运行有浪费产能或超负荷、高消耗情况。
另外，在现有情况下达到生产线最佳能耗产出比时，检视局部设备经济能效情况，可以轻松判断生产线主要设备是否还有产能潜力，产能瓶颈在哪里，是否可以通过设备改造优化生产线的能耗产出比。
综上所述，本发明的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，引入物联网数据进行分析计算，结合设备特性，绘制设备最佳工作曲线，对生产现场具有很好地指导作用，可优化骨料加工设备能耗产出比，提高破碎设备产能利用率；有效控制生产运营成本，深入挖掘生产线产能，辅助生产管控。本发明便于建成骨料生产线的精细化管理程度，提高产线中核心设备的产能利用率，深入挖潜，优化骨料生产线产能管理、能效管理，将物联网数据处理与生产相结合，提高生产线经济运行指数。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：包括相连的骨料加工设备和物联网模块，所述骨料加工设备包括给料机（1）、破碎机（2）、胶带机（3）和皮带秤（4），所述给料机（1）与破碎机（2）连接设置，胶带机（3）设在破碎机（2）的下方，所述皮带秤（4）连接设在胶带机（3）的一侧；所述物联网模块包括主控制器（5）、数据采集单元（6）、数据存储比对单元（7）、数据处理单元（8）、人机显示单元（9），所述数据采集单元（6）、数据处理单元（8）、人机显示单元（9）依次相连，数据采集单元（6）、数据处理单元（8）、人机显示单元（9）均与数据存储比对单元（7）相连，所述数据采集单元（6）、数据存储比对单元（7）、数据处理单元（8）、人机显示单元（9）均与主控制器（5）相连；所述给料机（1）、破碎机（2）、胶带机（3）、皮带秤（4）均与主控制器（5）相连且组成整体的物联网数据网关；
该能耗优化方法，包括以下步骤：
S1：所述数据存储比对单元（7）存储设备理论数据、多组历史数据，且基于物联网联机显示在人机显示单元（9）；
S2：通过物联网采集骨料加工设备运行数据：所述物联网模块的数据采集单元（6）实时采集各个骨料加工设备的运行数据；
S21：所述数据采集单元（6）实时采集生产线上各个骨料加工设备的能耗，数据采集单元（6）在皮带秤（4）实时统计生产线的成品产量；所有数据采集到物联网，并在网端参照设备设计数据来建立数据模型；
S3：所述数据处理单元（8）将上述的相关数据进行计算处理，计算出当前生产数据，并显示在人机显示单元（9）的数据模型中；
S31：所述数据存储比对单元（7）根据存储的设备理论数据、多组历史数据，得出不同梯度的生产管理效能区，并划分到数据模型中；
S32：将统计出的多组当前生产数据绘制出曲线，并显示在数据模型中的不同梯度的生产管理效能区上；
S33：根据曲线趋势判断生产线能耗产出比是否符合经济高效运行要求，并得出生产线运行接近的最佳能耗产出比，同时显示在人机显示单元（9）的数据模型中；
S4：所述数据存储比对单元（7）比对历史最佳数据与设备理论数据，根据生产线运行接近的最佳产出能耗比，对现场生产进行操作指导。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述给料机（1）的给料端设在破碎机（2）的进料口的上方。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述胶带机（3）位于破碎机（2）的出料口的正下方。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述皮带秤（4）位于胶带机（3）的出料末端。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述给料机（1）与变频电机连接且由变频电机驱动，通过变频电机的变频器控制改变转速，进而来控制给料机（1）的物料输送量；所述破碎机（2）、胶带机（3）均由异步鼠笼电机驱动，以固定工频运行。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述骨料加工设备的给料机（1）、破碎机（2）、胶带机（3）、皮带秤（4）依次完成给料、破碎、输送、称重的加工动作。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述步骤S2中的采集各个骨料加工设备的运行数据还包括：给料机（1）的频率、功率，破碎机（2）的电压、电流，胶带机（3）的电压、电流，皮带秤（4）的瞬时称重、累计称重。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的骨料加工设备能耗优化方法，其特征在于：所述步骤S31中，不同梯度的生产管理效能区包括：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区；曲线数据落在Ⅰ区，代表生产控制优良，生产管理优秀；曲线数据落在Ⅱ区，代表生产控制合格，生产管理正常；曲线数据落在Ⅲ区，代表生产控制较差，生产管理有漏洞。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201013 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |