CN112947334A - 基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法，包括可编程控制器、第一交换机、第一光电转换器、第二交换机、第二光电转换器、第三交换机和服务器；服务器安装有与可编程控制器信号连接的SCADA平台软件，SCADA平台软件用以建立采集点并与可编程控制器建立通讯连接来展示采集数据；可编程控制器用以采集、处理和输出采集数据；在SCADA平台软件输入标准作业数据，将采集数据与标准作业数据进行实时比较，形成生产对标数据并实时展示。本发明对炉组可编程控制器及触摸屏程序进行改造，选配对应检测元器件与传感器，车间炉组牌号通过SCADA平台软件自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，摆脱对人工依赖，提高数据真实性和可控性。

Description

基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法

技术领域

本发明涉及生产过程追及对标系统以及操作方法，特别是涉及基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法，属于再生铝技术领域。

背景技术

技术现状：再生金属行业国内首创，自动采集再生金属行业工序的时长及对应的铝液的温度与标准作业流程进行对标。

目前，国内再生金属行业，牌号在炉组生产过程(熔化、合金化、搅拌、合金化保持时间、清渣、除气、静置、在线除气及浇铸、保温等各工序的时长和对应的铝液温度)以人工填写记录为主，会浪费大量的物力和财力，而且也会在数据记录的过程中产生一定的误差，导致可控性严重的降低。

再生金属在熔炼过程中，同一个工序存在一次或者多次的操作，现场工序的记录完全依赖人工填写，不仅仅增加现场操作人工作量，获取牌号生产过程数据可靠性低，与标准作业进行对标可信度低，影响牌号质量，延长生产节拍，降低可控性，增加炉组能耗、牌号生产成本。

因此，亟需对基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法进行改进，以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法，对炉组可编程控制器的内部程序以及触摸屏程序进行改造，在下位机触摸屏增加工序节点，对应每台炉子，选配相应的检测元器件与传感器，车间炉组牌号通过PLC采集数据，自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，从而摆脱对人工依赖，提高数据真实性和可控性。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

提供一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，包括可编程控制器、第一交换机、第一光电转换器、第二交换机、第二光电转换器、第三交换机和服务器，所述可编程控制器与所述第一交换机通过以太网网线电信连接，所述第一交换机与所述第一光电转换器通过以太网网线电信连接，所述第一光电转换器与所述第二交换机通过以太网光纤电信连接，所述第二交换机与所述第二光电转换器通过以太网光纤电信连接，所述第二光电转换器与所述第三交换机通过以太网网线电信连接，所述第三交换机与所述服务器通过以太网网线电信连接；

所述服务器安装有SCADA平台软件，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器信号连接，所述SCADA平台软件用以建立采集点并与所述可编程控制器建立通讯连接来展示所述服务器内的采集数据；所述可编程控制器用以采集、处理和输出所述采集数据；在SCADA平台软件输入标准作业数据，将所述采集数据与所述标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据，所述生产对标数据展现在所述SCADA平台软件上。

优选的，所述可编程控制器电连接有温度传感器、限位传感器、时间计时器和触摸屏，所述温度传感器用以采集炉膛温度和铝液温度，所述限位传感器用以采集炉门行程位置，所述时间计时器用以检测工序完成时间，所述触摸屏用以实时展示和触发所述SCADA平台软件上的采集点。

优选的，所述炉膛温度包括搅拌温度、清渣温度、除气温度和静置温度；所述铝液温度包括熔化温度、合金化温度、合金化保持温度和浇铸温度；所述检测工序完成时间包括铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间。

优选的，所述熔化温度为输入炉号前的第一次测温的温度，所述熔化温度的范围为660摄氏度至720摄氏度；所述清渣温度为清渣前最后一次测温度，所述清渣温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述除气温度为清渣前最后一次测温度，所述除气温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述合金化温度为合金化后加料之前最高一次温度，所述合金化温度的有效范围为760摄氏度至830摄氏度；所述浇铸温度为测温650摄氏度以上的平均值。

优选的，所述熔化时间为更改炉号后到降温前的时间；所述搅拌时间为合金化期间搅拌时间总和；所述清渣时间为清渣结束时间减去清渣开始时间；所述除气时间为除气结束时间减去开始时间；所述合金化时间为合金化熔化加料后到降温前的时间；所述静置时间为在线除气开始时间减去除气结束时间；所述浇铸时间为浇铸结束时间减去浇铸开始时间。

优选的，所述可编程控制器为S7-200 SMART型号的PLC模块，所述PLC模块配有1个以太网口和1个9针串口，用以通讯。

提供一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，包括以下步骤：

S1：装在服务器中的SCADA平台软件，通过驱动找出以太网通讯协议，写入可编程控制器的IP地址，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接；

S2：在可编程控制器内，通过程序编制，将被采集对象经程序处理后汇集于可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区，在不影响可编程控制器的程序运行下，温度传感器、限位传感器和时间计时器实时采集数据；

S3:在SCADA平台软件中，定义每一传感器对应采集点的名称，并与可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区的地址建立信号连接；

S4:在SCADA平台软件输入标准作业数据，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据；

S5:在SCADA平台软件上，采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警等方式实时展示。

优选的，在步骤S1和步骤S2中，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接采用的是SMART200 TCP通讯协议。

优选的，在步骤S2、步骤S4和步骤S5中，所述采集数据为搅拌温度、清渣温度、除气温度、静置温度、熔化温度、合金化温度、合金化保持温度、浇铸温度、铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间。

优选的，在步骤S5中，所述SCADA平台软件对采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警等方式实时展示，所述实时展示的方式为WEB网站展示发布或通过移动互联网访问所述SCADA平台软件上的采集数据、标准作业数据和生产对标数据。

通过上述技术方案，本发明通过对炉组PLC内部程序以及触摸屏程序进行改造，在下位机触摸屏增加工序节点(包括：炉号、加料、搅拌、转水、合金化、精炼+除气、精炼+清渣、保温、在线除气及浇铸等)，对应每台炉子，选配相应的检测元器件与传感器(包括炉膛温度、铝液温度、炉门限位等)，车间炉组牌号通过PLC采集数据，自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，从而摆脱对人工依赖，提高数据真实性。

炉组牌号生产过程数据化，实现信息共享，电子版牌号生产过程追踪卡与牌号标准作业形成对标，图形展示标准作业与实际作业之间差别，为管理人员提供数据支撑，车间生产作业标准化、流程化，提供牌号的质量的同时降低生产能耗。

优选的，在步骤S1中，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接的具体工作过程，包括：

获取所述SCADA平台软件输入的请求连接指令，并根据所述SCADA平台软件获取通信协议；

基于所述通信协议，生成所述通信协议所对应的协议配置文件，同时，获取协议配置文件的文件类型；

基于所述协议配置文件的文件类型，判断所述文件类型是否兼容所述可编程控制器；

若所述文件类型不兼容所述可编程控制器，则重新生成通信协议所对应的协议配置文件，直至可以兼容所述可编程控制器；

否则，基于所述协议配置文件，获取请求连接指令的指令代码；

获取所述指令代码所对应的代码语句，并根据所述代码语句，确定代码类型；

根据所述代码类型生成对应的目标代码模板，并根据所述目标代码模板获取所述指令代码所对应的标识字段；

根据所述指令代码所对应的标识字段，向所述可编程控制器中发送数据连接请求，其中，所述数据连接请求中包括标识字段；

所述可编程控制器启动后，读取所述可编程控制器中的索引标志；

同时，将所述可编程控制器中的索引标志与所述数据连接请求中的地址信息进行匹配；

若所述索引标志与所述数据连接请求不相匹配，则基于所述SCADA平台软件，重新取指请求；

否则，则根据所述数据连接请求中的标识字段建立所述SCADA平台软件与所述可编程控制器的逻辑关系；

基于所述逻辑关系，完成所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接。

优选的，在步骤S2中，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理的工作过程，还包括：

根据所述采集数据与标准作业数据进行实时比较后，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率，并根据所述差异率，计算所述采集数据的数据准确度，具体工作过程，包括：

获取所述采集数据的数据量以及所述标准作业数据的数据量，并将所述标准作业数据的数据量作为标准数据量；

将所述采集数据的数据量与所述标准数据量进行比较；

若所述采集数据的数据量小于所述标准数据量，则增加空白数据，使得所述采集数据的数据量与所述标准作业数据的数据量相等；

其中，所述空白数据不影响所述采集数据与所述标准作业数据进行实时比较；

若所述采集数据的数据量大于所述标准数据量，则将超出所述标准数据量的所述采集数据进行剔除，使得所述采集数据的数据量与所述标准数据量相等；

基于所述标准数据量，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；

其中，η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；v表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所采用的速度；N表示所述采集数据的总个数；i表示采集数据的个数，且取值范围为[1，N]；X_i表示第i个所述采集数据的数据值；

表示所述采集数据所对应的数据值的均值；t表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所需要的时间；S表示所述标准作业数据的方差；∈表示所述标准作业数据的离散程度值；∈₁表示所述采集数据的离散程度值；q表示所述标准数据量；

根据所述采集数据与所述标准数据的差异率，计算所述采集数据的数据准确度；

其中，ζ表示所述采集数据的数据准确度；η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；ρ表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所存在的误差系数；a表示常数，用来均衡所述采集数据与所述标准作业数据之间的差异；μ表示所述采集数据与所述标准作业数据的拟合度；ξ₁表示所述温度传感器的灵敏度；ξ₂表示所述限位传感器的灵敏度；ξ₃表示所述时间计时器的灵敏度；

对所述采集数据的准确度进行分析，判断所述采集数据是否合格；

当所述采集数据的准确度在预设标准范围内时，所述采集数据合格；

否则，在不影响所述可编程控制器的程序运行下，分别对所述温度传感器、限位传感器和时间计时器进行精度检测；

获取精度检测的检测报告，并基于所述检测报告进行报警提醒，同时，更换所述温度传感器、限位传感器和时间计时器中的一种或多种，并重新获取采集数据。

本发明至少具备以下有益效果：

1、对炉组PLC内部程序以及触摸屏程序进行改造，在下位机触摸屏增加工序节点，对应每台炉子，选配相应的检测元器件与传感器，车间炉组牌号通过PLC采集数据，自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，从而摆脱对人工依赖，提高数据真实性。

2、炉组牌号生产过程数据化，实现信息共享，电子版牌号生产过程追踪卡与牌号标准作业形成对标，图形展示标准作业与实际作业之间差别，为管理人员提供数据支撑，车间生产作业标准化、流程化，提高牌号质量的同时降低生产能耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1为本发明的电气结构示意图；

图2为本发明的数据采集拓补图；

图3为本发明的工作流程示意图。

图中，可编程控制器1、第一交换机2、第一光电转换器3、第二交换机4、第二光电转换器5、第三交换机6、服务器7、以太网网线8、以太网光纤9、温度传感器10、限位传感器11、时间计时器12和触摸屏13。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图3所示，本实施例提供的一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，包括可编程控制器1、第一交换机2、第一光电转换器3、第二交换机4、第二光电转换器5、第三交换机6和服务器7，所述可编程控制器与所述第一交换机通过以太网网线8电信连接，所述第一交换机与所述第一光电转换器通过以太网网线电信连接，所述第一光电转换器与所述第二交换机通过以太网光纤9电信连接，所述第二交换机与所述第二光电转换器通过以太网光纤电信连接，所述第二光电转换器与所述第三交换机通过以太网网线电信连接，所述第三交换机与所述服务器通过以太网网线电信连接；

所述服务器安装有SCADA平台软件，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器信号连接，所述SCADA平台软件用以建立采集点并与所述可编程控制器建立通讯连接来展示所述服务器内的采集数据；所述可编程控制器用以采集、处理和输出所述采集数据；在SCADA平台软件输入标准作业数据，将所述采集数据与所述标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据，所述生产对标数据展现在所述SCADA平台软件上。

所述可编程控制器电连接有温度传感器10、限位传感器11、时间计时器12和触摸屏13，所述温度传感器用以采集炉膛温度和铝液温度，所述限位传感器用以采集炉门行程位置，所述时间计时器用以检测工序完成时间，所述触摸屏用以实时展示和触发所述SCADA平台软件上的采集点。

所述炉膛温度包括搅拌温度、清渣温度、除气温度和静置温度；所述铝液温度包括熔化温度、合金化温度、合金化保持温度和浇铸温度；所述检测工序完成时间包括铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间。

所述熔化温度为输入炉号前的第一次测温的温度，所述熔化温度的范围为660摄氏度至720摄氏度；所述清渣温度为清渣前最后一次测温度，所述清渣温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述除气温度为清渣前最后一次测温度，所述除气温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述合金化温度为合金化后加料之前最高一次温度，所述合金化温度的有效范围为760摄氏度至830摄氏度；所述浇铸温度为测温650摄氏度以上的平均值。

所述熔化时间为更改炉号后到降温前的时间；所述搅拌时间为合金化期间搅拌时间总和；所述清渣时间为清渣结束时间减去清渣开始时间；所述除气时间为除气结束时间减去开始时间；所述合金化时间为合金化熔化加料后到降温前的时间；所述静置时间为在线除气开始时间减去除气结束时间；所述浇铸时间为浇铸结束时间减去浇铸开始时间。

所述可编程控制器为S7-200 SMART型号的PLC模块，所述PLC模块配有1个以太网口和1个9针串口，用以通讯。

熔铸车间通过数据采集，数据根据一定规程生产电子版生产过程追踪卡与标准作业进行比较，形成生产对标，熔铸车间牌号不同工序和温度、时长为定值，牌号标准作业区间值，牌号实际数据在标准区间内则为标准作业反之不符合标准。

另一实施例，如图1-图3所示，提供一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，包括以下步骤：

S1：装在服务器中的SCADA平台软件，通过驱动找出以太网通讯协议，写入可编程控制器的IP地址，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接；

S2：在可编程控制器内，通过程序编制，将被采集对象经程序处理后汇集于可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区，在不影响可编程控制器的程序运行下，温度传感器、限位传感器和时间计时器实时采集数据；

S3:在SCADA平台软件中，定义每一传感器对应采集点的名称，并与可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区的地址建立信号连接；

S4:在SCADA平台软件输入标准作业数据，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据；

S5:在SCADA平台软件上，采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警等方式实时展示。

在步骤S1和步骤S2中，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接采用的是SMART200 TCP通讯协议。

在步骤S2、步骤S4和步骤S5中，所述采集数据为搅拌温度、清渣温度、除气温度、静置温度、熔化温度、合金化温度、合金化保持温度、浇铸温度、铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间。

在步骤S5中，所述SCADA平台软件对采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警等方式实时展示，所述实时展示的方式为WEB网站展示发布或通过移动互联网访问所述SCADA平台软件上的采集数据、标准作业数据和生产对标数据。

本发明通过对炉组PLC内部程序以及触摸屏程序进行改造，在下位机触摸屏增加工序节点(包括：炉号、加料、搅拌、转水、合金化、精炼+除气、精炼+清渣、保温、在线除气及浇铸等)，对应每台炉子，选配相应的检测元器件与传感器(包括炉膛温度、铝液温度、炉门限位等)，车间炉组牌号通过PLC采集数据，自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，从而摆脱对人工依赖，提高数据真实性。

炉组牌号生产过程数据化，实现信息共享，电子版牌号生产过程追踪卡与牌号标准作业形成对标，图形展示标准作业与实际作业之间差别，为管理人员提供数据支撑，车间生产作业标准化、流程化，提供牌号的质量的同时降低生产能耗。

炉组牌号生产过程追踪卡及对标说明：

系统采集PLC数据，Excel记录合金铝每个工序的时长及对的时长将融化炉和合金炉的生产过程图形化展示为牌号对应的炉组生产对标提供真实数据

生产过程追踪卡、投料单管理之间的关系；

投料单管理里面必须录入炉组、炉号、班组，否则生产过程追踪卡对应的数据为空白。

生产过程追卡与炉组之间的关系：

根据车间炉组状态进行动态配置，例如A炉组、B炉组、C炉组、二车间，每个炉组对应那些单炉、单炉归那个类型，生产过程追踪卡里面工序对应的时长、温度取类型为合金炉的数据。

生产过程追踪卡出现问题如何检查：

过程曲线为空白的时候：

1、炉号对应的投料单是否录入炉组；

2、车间操作人员是否在对应的PLC上录入炉号的信息。

工序对应的铝液的温度、时长显示不正常：

1、操作人员是否按照标准操作，例如除气的时候铝水的温度(除气前最后一次侧铝液最高温度)，通过生产过程追踪卡曲线可以看出除气之前最后一次测温度为违规操作(除气前最后一次测铝液温度为421度)导致生成的Excel里面数据有问题；

2、时长显示不正常、看炉组里面单炉相同的工序是否配置2个或者两个以上寄存地址。

Excel里面有数据显示、曲线无法显示：

生产过程追踪卡工序Excel有数据、曲线没有显示(例如除气Excel中有时长数据，曲线没有显示)、在曲线图里面关闭所有工序显示、只留没有曲线的工序、看Y轴是否只显示0和1(如果是的话、通过“PLC地址”里面“工序”字段进行调整上文有提到)。

如图1-图3所示，本实施例提供的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统及方法的原理如下：

熔铸车间通过数据采集，数据根据一定规程生产电子版生产过程追踪卡与标准作业进行比较，形成生产对标，熔铸车间牌号不同工序和温度、时长为定值，牌号标准作业区间值，牌号实际数据在标准区间内则为标准作业反之不符合标准。

炉组牌号生产过程追踪卡及对标，系统采集PLC数据，Excel记录合金铝每个工序的时长及炉组温度，将融化炉和合金炉的生产过程图形化展示为牌号对应的炉组生产对标提供真实数据。

生产过程追踪卡、投料单管理之间的关系；

投料单管理里面必须录入炉组、炉号、班组，否则生产过程追踪卡对应的数据为空白。

生产过程追卡与炉组之间的关系；

根据车间炉组状态进行动态配置，例如A炉组、B炉组、C炉组、二车间，每个炉组对应那些单炉、单炉归那个类型，生产过程追踪卡里面工序对应的时长、温度取类型为合金炉的数据。

通过对炉组PLC内部程序以及触摸屏程序进行改造，在下位机触摸屏增加工序节点(包括：炉号、加料、搅拌、转水、合金化、精炼+除气、精炼+清渣、保温、在线除气及浇铸等)，对应每台炉子，选配相应的检测元器件与传感器(包括炉膛温度、铝液温度、炉门限位等)，车间炉组牌号通过PLC采集数据，自动记录牌号生产过程，形成电子版生产过程追踪卡，从而摆脱对人工依赖，提高数据真实性。

本发明提供了一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，在S1中，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接的具体工作过程，包括：

获取所述SCADA平台软件输入的请求连接指令，并根据所述SCADA平台软件获取通信协议；

基于所述通信协议，生成所述通信协议所对应的协议配置文件，同时，获取协议配置文件的文件类型；

基于所述协议配置文件的文件类型，判断所述文件类型是否兼容所述可编程控制器；

若所述文件类型不兼容所述可编程控制器，则重新生成通信协议所对应的协议配置文件，直至可以兼容所述可编程控制器；

否则，基于所述协议配置文件，获取请求连接指令的指令代码；

获取所述指令代码所对应的代码语句，并根据所述代码语句，确定代码类型；

根据所述代码类型生成对应的目标代码模板，并根据所述目标代码模板获取所述指令代码所对应的标识字段；

根据所述指令代码所对应的标识字段，向所述可编程控制器中发送数据连接请求，其中，所述数据连接请求中包括标识字段；

所述可编程控制器启动后，读取所述可编程控制器中的索引标志；

同时，将所述可编程控制器中的索引标志与所述数据连接请求中的地址信息进行匹配；

若所述索引标志与所述数据连接请求不相匹配，则基于所述SCADA平台软件，重新取指请求；

否则，则根据所述数据连接请求中的标识字段建立所述SCADA平台软件与所述可编程控制器的逻辑关系；

基于所述逻辑关系，完成所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接。

该实施例中，通信协议可以是SCADA平台软件与可编程控制器进行数据通讯连接所必须遵守的规则或者约定。

该实施例中，协议配置文件可以是基于通信协议中SCADA平台软件与可编程控制器进行数据通讯连接所必须遵守的规则或者约定中规则的内容位协议配置文件。

该实施例中，协议配置文件的文件类型可以是文件传输协议类型、超文本传输协议类型也可以是简单邮件传输协议类型。

该实施例中，代码类型可以是整数(int)、浮点数(float)布尔类型(bool):表示真、假、复数(complex)等。

该实施例中，目标代码模板是为了获取指令代码所对应的标识字段，例如：获取目标代码模板中的数据关键字，并将数据关键字与指令代码进行匹配，将匹配率最高的指令代码作为指令代码的标识字段。

该实施例中，索引标志可以是可编程控制器专门接收来自SCADA平台软件发送的指令数据的识别标志。

上述技术方案的有益效果是：通过获取述SCADA平台软件输入的请求连接指令，并对指令进行处理，准确获取请求连接指令的指令代码，并通过获取指令代码所对应的标识字段，从而向可编程控制器中发送数据连接请求，经过将数据连接请求与索引标志的匹配可以准确判断地址信息是否准确，并将准确的数据连接请求中的标识字段建立SCADA平台软件与可编程控制器的逻辑关系，从而，准确完成SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接，大大提高了数据通讯的准确性与高效性，也提高了炉组牌号生产过程的效率。

本发明提供了一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于，在步骤S2中，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理的工作过程，还包括：

根据所述采集数据与标准作业数据进行实时比较后，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率，并根据所述差异率，计算所述采集数据的数据准确度，具体工作过程，包括：

获取所述采集数据的数据量以及所述标准作业数据的数据量，并将所述标准作业数据的数据量作为标准数据量；

将所述采集数据的数据量与所述标准数据量进行比较；

若所述采集数据的数据量小于所述标准数据量，则增加空白数据，使得所述采集数据的数据量与所述标准作业数据的数据量相等；

其中，所述空白数据不影响所述采集数据与所述标准作业数据进行实时比较；

若所述采集数据的数据量大于所述标准数据量，则将超出所述标准数据量的所述采集数据进行剔除，使得所述采集数据的数据量与所述标准数据量相等；

基于所述标准数据量，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；

其中，η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；v表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所采用的速度；N表示所述采集数据的总个数；i表示采集数据的个数，且取值范围为[1，N]；X_i表示第i个所述采集数据的数据值；

表示所述采集数据所对应的数据值的均值；t表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所需要的时间；S表示所述标准作业数据的方差；∈表示所述标准作业数据的离散程度值；∈₁表示所述采集数据的离散程度值；q表示所述标准数据量；

根据所述采集数据与所述标准数据的差异率，计算所述采集数据的数据准确度；

其中，ζ表示所述采集数据的数据准确度；η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；ρ表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所存在的误差系数；a表示常数，用来均衡所述采集数据与所述标准作业数据之间的差异；μ表示所述采集数据与所述标准作业数据的拟合度；ξ₁表示所述温度传感器的灵敏度；ξ₂表示所述限位传感器的灵敏度；ξ₃表示所述时间计时器的灵敏度；

对所述采集数据的准确度进行分析，判断所述采集数据是否合格；

当所述采集数据的准确度在预设标准范围内时，所述采集数据合格；

否则，在不影响所述可编程控制器的程序运行下，分别对所述温度传感器、限位传感器和时间计时器进行精度检测；

获取精度检测的检测报告，并基于所述检测报告进行报警提醒，同时，更换所述温度传感器、限位传感器和时间计时器中的一种或多种，并重新获取采集数据。

该实施例中，空白数据可以是由空白列表等格式构成的，会占据内存，但是没数据，且不影响采集数据与标准作业数据进行实时比较。

该实施例中，标准作业数据的离散程度值可以为了判断标准作业数据的离散程度对差异率的影响。

该实施例中，误差系数可以是在采集数据与标准作业数据进行比较过程中存在的失误值，将误差系数考虑在内可以提高差异率的计算精度。

该实施例中，预设标准范围可以是[80％,99.9％]。

上述技术方案的有益效果是：根据采集数据与标准作业数据进行实时比较后，计算采集数据与所述标准作业数据的差异率，并根据差异率，准确计算采集数据的数据准确度，通过数据准确度可以有效衡量采集数据的合格性，从而大大提高了采集数据的精度，提高数据真实性。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，其特征在于，包括可编程控制器(1)、第一交换机(2)、第一光电转换器(3)、第二交换机(4)、第二光电转换器(5)、第三交换机(6)和服务器(7)，所述可编程控制器与所述第一交换机通过以太网网线(8)电信连接，所述第一交换机与所述第一光电转换器通过以太网网线电信连接，所述第一光电转换器与所述第二交换机通过以太网光纤(9)电信连接，所述第二交换机与所述第二光电转换器通过以太网光纤电信连接，所述第二光电转换器与所述第三交换机通过以太网网线电信连接，所述第三交换机与所述服务器通过以太网网线电信连接；

所述服务器安装有SCADA平台软件，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器信号连接，所述SCADA平台软件用以建立采集点并与所述可编程控制器建立通讯连接来展示所述服务器内的采集数据；所述可编程控制器用以采集、处理和输出所述采集数据；在SCADA平台软件输入标准作业数据，将所述采集数据与所述标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据，所述生产对标数据展现在所述SCADA平台软件上。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，其特征在于：所述可编程控制器电连接有温度传感器(10)、限位传感器(11)、时间计时器(12)和触摸屏(13)，所述温度传感器用以采集炉膛温度和铝液温度，所述限位传感器用以采集炉门行程位置，所述时间计时器用以检测工序完成时间，所述触摸屏用以实时展示和触发所述SCADA平台软件上的采集点。

3.根据权利要求2所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，其特征在于：所述炉膛温度包括搅拌温度、清渣温度、除气温度和静置温度；所述铝液温度包括熔化温度、合金化温度、合金化保持温度和浇铸温度；所述检测工序完成时间包括铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间；

所述熔化温度为输入炉号前的第一次测温的温度，所述熔化温度的范围为660摄氏度至720摄氏度；所述清渣温度为清渣前最后一次测温度，所述清渣温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述除气温度为清渣前最后一次测温度，所述除气温度的范围为700摄氏度至740摄氏度；所述合金化温度为合金化后加料之前最高一次温度，所述合金化温度的有效范围为760摄氏度至830摄氏度；所述浇铸温度为测温650摄氏度以上的平均值；

所述熔化时间为更改炉号后到降温前的时间；所述搅拌时间为合金化期间搅拌时间总和；所述清渣时间为清渣结束时间减去清渣开始时间；所述除气时间为除气结束时间减去开始时间；所述合金化时间为合金化熔化加料后到降温前的时间；所述静置时间为在线除气开始时间减去除气结束时间；所述浇铸时间为浇铸结束时间减去浇铸开始时间。

4.根据权利要求2所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标系统，其特征在于：所述可编程控制器为S7-200 SMART型号的PLC模块，所述PLC模块配有1个以太网口和1个9针串口，用以通讯。

5.一种基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：装在服务器中的SCADA平台软件，通过驱动找出以太网通讯协议，写入可编程控制器的IP地址，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接；

S2：在可编程控制器内，通过程序编制，将被采集对象经程序处理后汇集于可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区，在不影响可编程控制器的程序运行下，温度传感器、限位传感器和时间计时器实时采集数据；

S3:在SCADA平台软件中，定义每一传感器对应采集点的名称，并与可编程控制器中的虚拟空间M区或者V区的地址建立信号连接；

S4:在SCADA平台软件输入标准作业数据，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理，形成生产对标数据；

S5:在SCADA平台软件上，采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警方式实时展示。

6.根据权利要求5所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S2中，所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接采用的是SMART200 TCP通讯协议。

7.根据权利要求5所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于：在步骤S2、步骤S4和步骤S5中，所述采集数据为搅拌温度、清渣温度、除气温度、静置温度、熔化温度、合金化温度、合金化保持温度、浇铸温度、铝熔化时间、搅拌时间、清渣时间、除气时间、合金化时间、静置时间和浇铸时间。

8.根据权利要求5所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于：在步骤S5中，所述SCADA平台软件对采集数据、标准作业数据和生产对标数据通过画面、曲线、报表、报警方式实时展示，所述实时展示的方式为WEB网站展示发布或通过移动互联网访问所述SCADA平台软件上的采集数据、标准作业数据和生产对标数据。

9.根据权利要求5所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于，在步骤S1中，建立SCADA平台软件与可编程控制器之间的数据通讯连接的具体工作过程，包括：

获取所述SCADA平台软件输入的请求连接指令，并根据所述SCADA平台软件获取通信协议；

基于所述通信协议，生成所述通信协议所对应的协议配置文件，同时，获取协议配置文件的文件类型；

基于所述协议配置文件的文件类型，判断所述文件类型是否兼容所述可编程控制器；

若所述文件类型不兼容所述可编程控制器，则重新生成通信协议所对应的协议配置文件，直至兼容所述可编程控制器；

否则，基于所述协议配置文件，获取请求连接指令的指令代码；

获取所述指令代码所对应的代码语句，并根据所述代码语句，确定代码类型；

根据所述代码类型生成对应的目标代码模板，并根据所述目标代码模板获取所述指令代码所对应的标识字段；

根据所述指令代码所对应的标识字段，向所述可编程控制器中发送数据连接请求，其中，所述数据连接请求中包括标识字段；

所述可编程控制器启动后，读取所述可编程控制器中的索引标志；

同时，将所述可编程控制器中的索引标志与所述数据连接请求中的地址信息进行匹配；

若所述索引标志与所述数据连接请求不相匹配，则基于所述SCADA平台软件，重新取指请求；

否则，则根据所述数据连接请求中的标识字段建立所述SCADA平台软件与所述可编程控制器的逻辑关系；

基于所述逻辑关系，完成所述SCADA平台软件与所述可编程控制器之间的数据通讯连接。

10.根据权利要求5所述的基于大数据的再生铝生产数据追溯及对标方法，其特征在于，在步骤S2中，将采集数据与标准作业数据进行实时比较和处理的工作过程，还包括：

根据所述采集数据与标准作业数据进行实时比较后，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率，并根据所述差异率，计算所述采集数据的数据准确度，具体工作过程，包括：

获取所述采集数据的数据量以及所述标准作业数据的数据量，并将所述标准作业数据的数据量作为标准数据量；

将所述采集数据的数据量与所述标准数据量进行比较；

若所述采集数据的数据量小于所述标准数据量，则增加空白数据，使得所述采集数据的数据量与所述标准作业数据的数据量相等；

若所述采集数据的数据量大于所述标准数据量，则将超出所述标准数据量的所述采集数据进行剔除，使得所述采集数据的数据量与所述标准数据量相等；

基于所述标准数据量，计算所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；

其中，η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；v表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所采用的速度；i表示采集数据的个数，且取值范围为[1，N]；X_i表示第i个所述采集数据的数据值；

表示所述采集数据所对应的数据值的均值；t表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所需要的时间；S表示所述标准作业数据的方差；∈表示所述标准作业数据的离散程度值；∈₁表示所述采集数据的离散程度值；q表示所述标准数据量；

根据所述采集数据与所述标准数据的差异率，计算所述采集数据的数据准确度；

其中，ζ表示所述采集数据的数据准确度；η表示所述采集数据与所述标准作业数据的差异率；ρ表示所述采集数据与所述标准作业数据进行比较所存在的误差系数；a表示常数，用来均衡所述采集数据与所述标准作业数据之间的差异；μ表示所述采集数据与所述标准作业数据的拟合度；ξ₁表示所述温度传感器的灵敏度；ξ₂表示所述限位传感器的灵敏度；ξ₃表示所述时间计时器的灵敏度；

对所述采集数据的准确度进行分析，判断所述采集数据是否合格；

当所述采集数据的准确度在预设标准范围内时，所述采集数据合格；

否则，在不影响所述可编程控制器的程序运行下，分别对所述温度传感器、限位传感器和时间计时器进行精度检测；

获取精度检测的检测报告，并基于所述检测报告进行报警提醒，同时，更换所述温度传感器、限位传感器和时间计时器中的一种或多种，并重新获取采集数据。

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