CN116679643A - 一种基于区块链技术的工业设备控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链技术的工业设备控制系统，具体涉及设备控制技术领域，本发明设置设备数据处理模块、生产质量检验模块、设备维护管理模块、设计使用成本计算模块和设备应用效益计算模块，分别计算工艺生产过程中的设备生产效率、设备生产质量指数、设备使用质量指数和设备使用成本，并由此计算设备应用效益指数，由设备应用效益指数反映设备的使用效果，数据更加精准；本发明设置设备应用效益判断模块，对所用工艺设备的使用效果进行判断，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则能及时更新设备，提高设备使用效益。
Description
技术领域
本发明涉及设备控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于区块链技术的工业设备控制系统。
背景技术
随着科技发展水平的提高，智能化管理逐渐取代传统人工管理应用于各种工艺生产之中，在工艺生产之中工业设备的选择亦是不可忽视的问题，对工业设备进行管理的目的是便于监督工艺生产进程，提高工艺生产效益。
现有一种工业设备控制系统，将工艺生产过程中所需要的各种工业设备根据设备逻辑关系连接起来建立工艺生产流程闭环，通过调整设备上的参数来控制工艺生产过程，根据预设时间判断生产状况并采取对应措施，在生产过程结束后关闭电源停止生产，该系统实现了工艺生产时的自动化进程，生产时工业设备只需按照设定的程序工作，只在生产关键节点时需要工艺负责人做出一些处理，极大解放了人力资源，同时通过计算工艺生产过程中的生产效率判断该工艺流程中所用工业设备的使用效果，具有明显代表性。
但是该系统仍存在一些问题，该系统根据预设时间实行预定步骤操作，然而工艺生产过程存在多方影响因素，很难实现对工艺生产具体操作时间的精准把控，按照预定时间进行固定操作，一旦生产过程出现偏差，后续很难做出补救，无法保证产品的生产质量，另外在实际工艺生产中设备的使用效果好坏并不完全取决于生产效率，只用生产效率进行数据处理所得最终数据的准确性还有待提高。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于区块链技术的工业设备控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于区块链技术的工业设备控制系统，包括：
用户登录模块：用于用户通过身份认证后登录控制系统，包括用户登录单元、安全验证单元和权限匹配单元；
设备控制模块：用于在工艺生产过程中不同阶段工艺负责人对不同设备进行控制进而控制生产过程，包括设备调试单元、运动控制单元、过程控制单元、通信联网控制单元；
设备数据处理模块：用于根据控制模块中设备每次完整的生产循环过程中的实际材料处理量、产品量计算产物合成率，并根据产物合成率、实际产物量以及生产时间计算设备生产效率；
生产质量检验模块：用于对生产出的产品进行质量检验确认产品合格率并对合格产品质量划分等级后数据化处理计算设备生产质量指数，包括质量判断单元、产品合格率计算单元、质量优化指数计算单元和生产质量指数计算单元；
设备运行监测模块：用于监测工艺生产中工业设备的运行情况并对异常情况进行处理，包括工艺进度展示单元、异常预警单元、异常运行信息提取单元、异常情况分析单元、异常情况处理单元；
设备维护管理模块：用于对不同工业设备的报修情况进行管理，包括设备参数校正单元、故障诊断单元、故障处理单元、报修次数统计单元和设备使用质量指数计算单元；
设备使用成本计算模块：用于对工艺生产中工业设备的使用成本进行汇总计算；
设备应用效益计算模块：用于根据设备生产质量指数、设备生产效率、设备运行成本以及设备售后处理效率计算设备应用效益指数；
设备应用效益判断模块：用于根据计算出的设备应用效益指数判断工业设备的使用效果，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则需及时更新设备；
数据库：用于储存系统中的系统数据和用户数据。
优选的，所述用户登录模块中用户登录单元用于不同用户登录系统，若系统检测到登录信息并非系统记录的安全人员信息或安全设备信息，系统将会自动跳转至安全验证单元；安全验证单元用于对登录信息进行二次验证，随机生成密钥发送至安全设备上，输入密钥即可登录控制系统；权限匹配单元用于根据登录人员的身份匹配相应的权限。
优选的，所述设备控制模块中设备调试单元用于在工艺生产前对工业设备参数进行调试，确定工艺生产环节不同设备之间的输入、输出关系以及系统模拟量与实际用量之间的转换关系；运动控制单元用于控制工业设备的开关；过程控制单元用于在工艺生产中对温度、压力、液位、流量、湿度等生产条件进行控制；通信联网控制单元用于将工业设备与控制系统建立联系，加强智能控制。
优选的，所述设备数据处理模块中设备生产效率的计算过程如下：
A1、计算产品合成率ae，具体公式为：其中ac为每次生产循环的实际合格产品量、ab为每次生产循环的实际材料处理量、α为理想产品量转换系数；
A2、计算设备生产效率Ae，具体公式为：
A3、计算平均设备生产效率Ac，具体公式为：
优选的，所述生产质量检验模块对产品进行质量检验并计算生产质量指数的过程如下：
质量判断单元：将产品参数信息与标准产品参数进行对比判断生产产品是否合格；
产品合格率计算单元：统计合格产品数量bc、产品总数ba，计算产品合格率be，具体公式为：be＝bc/ba；
质量优化指数计算单元：计算合格产品的质量优化指数ce，具体公式为：其中cai为合格产品参数、cbi为标准产品参数；
生产质量指数计算单元：根据产品的质量合格率和质量优化指数计算生产质量指数βe，具体计算公式为：其中λ1、λ2为比例系数，λ1<λ2，λ1+λ2>1，统计每次生产循环中对应产品的生产质量指数去除异常数据后计算平均值βc，具体公式为：
优选的，所述设备运行监测模块中工艺进度展示单元用于展示不同设备当前工艺进度状态；异常预警单元用于在检测到异常信息出现时发出警报；异常运行信息提取单元用于提取异常运行设备的参数信息；异常信息分析单元用于分析异常状态出现的原因；异常信息处理单元用于根据异常信息产生原因采取相应措施，若是设备出现问题发送信息至设备维护管理模块，若是生产过程出现问题由工业工艺负责人判断危险等级，低危情况可根据自身经验提供解决方案，高危情况则发送紧急通知疏散人群确保人身安全，同时上报信息等待下一步指示。
优选的，所述设备维护管理模块中设备参数校正单元用于设备管理人员在发现设备参数出现偏差时发送信息至对应售后处理部门，并由售后技术人员进行远程校正；故障诊断单元用于设备维修人员对工业设备的故障原因做出诊断；故障处理单元用于设备维修人员根据故障原因进行维修，若出现维修人员无法处理的设备故障则需通过售后服务部门寻求技术帮助；报修统计单元用于统计设备使用过程中报修的次数和维修时间；设备使用质量指数计算模块用于根据设备报修次数x和每一次的维修处理时间Δtai计算设备使用质量指数γe，具体计算公式为：其中k为指数调整因子，k>1，ε为使用性影响因子。
优选的，所述设备使用成本计算模块计算设备使用成本wt的具体计算公式为：wt＝wa+wb+wc，其中wa为设备使用过程材料损耗成本、wb为设备维护成本、wc为设备运行成本，其中材料损耗成本wa与产品合成率和产品合格率有关，具体计算公式为：wa＝(y1*ae 2+y2*bc)*w1，其中y1、y2为产品合成率和产品合格率对应系数，w1为材料成本。
优选的，所述设备应用效益计算模块计算设备使用质量指数Za的具体计算公式为：其中j1、j2、j3为不同因素对应的比例因子，j1>j2>j3。
本发明的技术效果和优点：
1.本发明设置用户登录模块，其中安全验证单元和权限匹配单元保证用户信息的安全性以及用户权限的唯一性，只有对应工艺项目的工艺负责人才可以对工艺流程进行管理，避免由于其他人员失误操作造成的损失，同时也有助于工艺生产出现问题时进行究责；本发明设置设备控制模块，在设备安装完成并进行相关调试之后，工艺项目管理人员可通过操作软件直接实现对工艺生产流程的控制，无需人工查看，保证了管理人员的人身安全；本发明设置设备运行监测模块，能够通过数据展示了解工艺生产的实时状态信息，在生产出现问题时能及时进行处理，有助于提高设备生产的产品质量、减少生产损耗。
2.本发明设置设备数据处理模块、生产质量检验模块、设备维护管理模块、设计使用成本计算模块和设备应用效益计算模块，分别计算工艺生产过程中的设备生产效率、设备生产质量指数、设备使用质量指数和设备使用成本，并由此计算设备应用效益指数，由设备应用效益指数反映设备的使用效果，数据更加精准；本发明设置设备应用效益判断模块，对所用工艺设备的使用效果进行判断，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则能及时更新设备，提高设备使用效益。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明的运行流程图。
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。
如图1所示本实施提供一种基于区块链技术的工业设备控制系统，包括用户登录模块、设备控制模块、设备数据处理模块、生产质量检验模块、设备运行监测模块、设备维护管理模块、设备使用成本计算模块、设备应用效益计算模块、设备应用效益判断模块以及数据库。
所述用户登录模块与设备控制模块、生产质量检验模块、设备运行监测模块以及设备使用成本计算模块连接，所述设备控制模块和设备数据处理模块连接，所述设备运行监测模块与设备维护管理模块连接，所述设备数据处理模块、生产质量检验模块、设备维护管理模块、设备使用成本计算模块与设备应用效益计算模块连接，所述设备应用效益计算模块与设备应用效益判断模块连接，所述数据库与系统中所有模块连接。
所述用户登录模块用于用户通过身份认证后登录控制系统，包括用户登录单元、安全验证单元和权限匹配单元。
进一步，所述用户登录模块中用户登录单元用于不同用户登录系统，若系统检测到登录信息并非系统记录的安全人员信息或安全设备信息，系统将会自动跳转至安全验证单元；安全验证单元用于对登录信息进行二次验证，随机生成密钥发送至安全设备上，输入密钥即可登录控制系统；权限匹配单元用于根据登录人员的身份匹配相应的权限。
所述设备控制模块用于在工艺生产过程中不同阶段工艺负责人对不同设备进行控制进而控制生产过程，包括设备调试单元、运动控制单元、过程控制单元、通信联网控制单元。
进一步，所述设备控制模块中设备调试单元用于在工艺生产前对工业设备参数进行调试，确定工艺生产环节不同设备之间的输入、输出关系以及系统模拟量与实际用量之间的转换关系；运动控制单元用于控制工业设备的开关；过程控制单元用于在工艺生产中对温度、压力、液位、流量、湿度等生产条件进行控制；通信联网控制单元用于将工业设备与控制系统建立联系，加强智能控制。
所述设备数据处理模块用于根据控制模块中设备每次完整的生产循环过程中的实际材料处理量、产品量计算产物合成率，并根据产物合成率、实际产物量以及生产时间计算设备生产效率。
进一步，所述设备数据处理模块中设备生产效率的计算过程如下：
A1、计算产品合成率ae，具体公式为：其中ac为每次生产循环的实际合格产品量、ab为每次生产循环的实际材料处理量、α为理想产品量转换系数；
A2、计算设备生产效率Ae，具体公式为：
A3、计算平均设备生产效率Ac，具体公式为：
所述生产质量检验模块用于对生产出的产品进行质量检验确认产品合格率并对合格产品质量划分等级后数据化处理计算设备生产质量指数，包括质量判断单元、产品合格率计算单元、质量优化指数计算单元和生产质量指数计算单元。
进一步，所述生产质量检验模块对产品进行质量检验并计算生产质量指数的过程如下：
质量判断单元：将产品参数信息与标准产品参数进行对比判断生产产品是否合格；
产品合格率计算单元：统计合格产品数量bc、产品总数ba，计算产品合格率be，具体公式为：be＝bc/ba；
质量优化指数计算单元：计算合格产品的质量优化指数ce，具体公式为：其中cai为合格产品参数、cbi为标准产品参数；
生产质量指数计算单元：根据产品的质量合格率和质量优化指数计算生产质量指数βe，具体计算公式为：其中λ1、λ2为比例系数，λ1<λ2，λ1+λ2>1，统计每次生产循环中对应产品的生产质量指数去除异常数据后计算平均值βc，具体公式为：
所述设备运行监测模块用于监测工艺生产中工业设备的运行情况并对异常情况进行处理，包括工艺进度展示单元、异常预警单元、异常运行信息提取单元、异常情况分析单元、异常情况处理单元。
进一步，所述设备运行监测模块中工艺进度展示单元用于展示不同设备当前工艺进度状态；异常预警单元用于在检测到异常信息出现时发出警报；异常运行信息提取单元用于提取异常运行设备的参数信息；异常信息分析单元用于分析异常状态出现的原因；异常信息处理单元用于根据异常信息产生原因采取相应措施，若是设备出现问题发送信息至设备维护管理模块，若是生产过程出现问题由工业工艺负责人判断危险等级，低危情况可根据自身经验提供解决方案，高危情况则发送紧急通知疏散人群确保人身安全，同时上报信息等待下一步指示。
所述设备维护管理模块用于对不同工业设备的报修情况进行管理，包括设备参数校正单元、故障诊断单元、故障处理单元、报修次数统计单元和设备使用质量指数计算单元。
进一步，所述设备维护管理模块中设备参数校正单元用于设备管理人员在发现设备参数出现偏差时发送信息至对应售后处理部门，并由售后技术人员进行远程校正；故障诊断单元用于设备维修人员对工业设备的故障原因做出诊断；故障处理单元用于设备维修人员根据故障原因进行维修，若出现维修人员无法处理的设备故障则需通过售后服务部门寻求技术帮助；报修统计单元用于统计设备使用过程中报修的次数和维修时间；设备使用质量指数计算模块用于根据设备报修次数x和每一次的维修处理时间Δtai计算设备使用质量指数γe，具体计算公式为：其中k为指数调整因子，k>1，ε为使用性影响因子。
所述设备使用成本计算模块用于对工艺生产中工业设备的使用成本进行汇总计算。
进一步，所述设备使用成本计算模块计算设备使用成本wt的具体计算公式为：wt＝wa+wb+wc，其中wa为设备使用过程材料损耗成本、wb为设备维护成本、wc为设备运行成本，其中材料损耗成本wa与产品合成率和产品合格率有关，具体计算公式为：wa＝(y1*ae 2+y2*bc)*w1，其中y1、y2为产品合成率和产品合格率对应系数，w1为材料成本。
所述设备应用效益计算模块用于根据设备生产质量指数、设备生产效率、设备运行成本以及设备售后处理效率计算设备应用效益指数。
进一步，所述设备应用效益计算模块计算设备使用质量指数Za的具体计算公式为：其中j1、j2、j3为不同因素对应的比例因子，j1>j2>j3。
所述设备应用效益判断模块用于根据计算出的设备应用效益指数判断工业设备的使用效果，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则需及时更新设备。
所述数据库用于储存系统中的系统数据和用户数据。
如图2本实施例提供一种基于区块链技术的工业设备控制系统的运行流程，包括以下步骤：
S1：用户通过身份认证后登录控制系统；
S2：工艺负责人在工艺生产过程对不同设备进行控制进而控制生产过程；
S3：根据设备每进行一次完整的生产循环过程中的实际材料处理量、产品量计算产物合成率，并根据产物合成率、实际产物量以及生产时间计算设备生产效率；
S4：对生产出的产品进行质量检验确认产品合格率并对合格产品质量划分等级后数据化处理计算设备生产质量指数；
S5：统计一次完整的生产循环过程中设备报修次数和每一次报修的维修处理时间计算设备使用质量指数；
S6：对一次完整的生产循环中工业设备的各种成本进行汇总，计算设备使用成本；
S7：根据设备生产效率、设备生产质量指数、设备使用质量指数和设备使用成本计算设备应用效益指数；
S8：根据计算出的设备应用效益指数判断工业设备的使用效果，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则需及时更新设备。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于，包括：
用户登录模块：用于用户通过身份认证后登录控制系统，包括用户登录单元、安全验证单元和权限匹配单元；
设备控制模块：用于在工艺生产过程中不同阶段工艺负责人对不同设备进行控制进而控制生产过程，包括设备调试单元、运动控制单元、过程控制单元、通信联网控制单元；
设备数据处理模块：用于根据控制模块中设备每次完整的生产循环过程中的实际材料处理量、产品量计算产物合成率，并根据产物合成率、实际产物量以及生产时间计算设备生产效率；
生产质量检验模块：用于对生产出的产品进行质量检验确认产品合格率并对合格产品质量划分等级后数据化处理计算设备生产质量指数，包括质量判断单元、产品合格率计算单元、质量优化指数计算单元和生产质量指数计算单元；
设备运行监测模块：用于监测工艺生产中工业设备的运行情况并对异常情况进行处理，包括工艺进度展示单元、异常预警单元、异常运行信息提取单元、异常情况分析单元、异常情况处理单元；
设备维护管理模块：用于对不同工业设备的报修情况进行管理，包括设备参数校正单元、故障诊断单元、故障处理单元、报修次数统计单元和设备使用质量指数计算单元；
设备使用成本计算模块：用于对工艺生产中工业设备的使用成本进行汇总计算；
设备应用效益计算模块：用于根据设备生产质量指数、设备生产效率、设备运行成本以及设备售后处理效率计算设备应用效益指数；
设备应用效益判断模块：用于根据计算出的设备应用效益指数判断工业设备的使用效果，若设备应用效益达到要求则继续使用该套工业设备，若设备应用效果没有达到要求则需及时更新设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述用户登录模块中用户登录单元用于不同用户登录系统，若系统检测到登录信息并非系统记录的安全人员信息或安全设备信息，系统将会自动跳转至安全验证单元；安全验证单元用于对登录信息进行二次验证，随机生成密钥发送至安全设备上，输入密钥即可登录控制系统；权限匹配单元用于根据登录人员的身份匹配相应的权限。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备控制模块中设备调试单元用于在工艺生产前对工业设备参数进行调试，确定工艺生产环节不同设备之间的输入、输出关系以及系统模拟量与实际用量之间的转换关系；运动控制单元用于控制工业设备的开关；过程控制单元用于在工艺生产中对温度、压力、液位、流量、湿度等生产条件进行控制；通信联网控制单元用于将工业设备与控制系统建立联系，加强智能控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备数据处理模块中设备生产效率的计算过程如下：
A1、计算产品合成率ae，具体公式为：其中ac为每次生产循环的实际合格产品量、ab为每次生产循环的实际材料处理量、α为理想产品量转换系数；
A2、计算设备生产效率Ae，具体公式为：
A3、计算平均设备生产效率Ac，具体公式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述生产质量检验模块对产品进行质量检验并计算生产质量指数的过程如下：
质量判断单元：将产品参数信息与标准产品参数进行对比判断生产产品是否合格；
产品合格率计算单元：统计合格产品数量bc、产品总数ba，计算产品合格率be，具体公式为：be＝bcba；
质量优化指数计算单元：计算合格产品的质量优化指数ce，具体公式为：其中cai为合格产品参数、cbi为标准产品参数；
生产质量指数计算单元：根据产品的质量合格率和质量优化指数计算生产质量指数βe，具体计算公式为：其中λ1、λ2为比例系数，λ1<λ2，λ1+λ2>1，统计每次生产循环中对应产品的生产质量指数去除异常数据后计算平均值βc，具体公式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备运行监测模块中工艺进度展示单元用于展示不同设备当前工艺进度状态；异常预警单元用于在检测到异常信息出现时发出警报；异常运行信息提取单元用于提取异常运行设备的参数信息；异常信息分析单元用于分析异常状态出现的原因；异常信息处理单元用于根据异常信息产生原因采取相应措施，若是设备出现问题发送信息至设备维护管理模块，若是生产过程出现问题由工业工艺负责人判断危险等级，低危情况可根据自身经验提供解决方案，高危情况则发送紧急通知疏散人群确保人身安全，同时上报信息等待下一步指示。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备维护管理模块中设备参数校正单元用于设备管理人员在发现设备参数出现偏差时发送信息至对应售后处理部门，并由售后技术人员进行远程校正；故障诊断单元用于设备维修人员对工业设备的故障原因做出诊断；故障处理单元用于设备维修人员根据故障原因进行维修，若出现维修人员无法处理的设备故障则需通过售后服务部门寻求技术帮助；报修统计单元用于统计设备使用过程中报修的次数和维修时间；设备使用质量指数计算模块用于根据设备报修次数x和每一次的维修处理时间Δtai计算设备使用质量指数γe，具体计算公式为：其中k为指数调整因子，k>1，ε为使用性影响因子。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备使用成本计算模块计算设备使用成本wt的具体计算公式为：wt＝wa+wb+wc，其中wa为设备使用过程材料损耗成本、wb为设备维护成本、wc为设备运行成本，其中材料损耗成本wa与产品合成率和产品合格率有关，具体计算公式为：wa＝(y1*ae 2+y2*bc)*w1，其中y1、y2为产品合成率和产品合格率对应系数，w1为材料成本。
9.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的工业设备控制系统，其特征在于：所述设备应用效益计算模块计算设备使用质量指数Za的具体计算公式为：其中j1、j2、j3为不同因素对应的比例因子，j1>j2>j3。
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