本發(fā)明涉及金屬冶煉行業(yè)加熱爐類設(shè)備集中控制領(lǐng)域，具體為一種高溫合金用加熱爐類設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制及故障信息診斷方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前在高溫合金冶煉行業(yè)，普遍需要用加熱爐類設(shè)備進(jìn)行高溫合金鑄錠退火，操作員依據(jù)生產(chǎn)看板排產(chǎn)計(jì)劃，按順序?qū)訜釥t設(shè)備進(jìn)行開動(dòng)控制，然而這種順序開動(dòng)方式存在不合理的地方，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)加熱爐類設(shè)備型號(hào)眾多，安裝位置較為分散，當(dāng)需要退火的高溫合金鑄錠是小噸位的，現(xiàn)場(chǎng)空閑的加熱爐有小加熱爐、大加熱爐，若此時(shí)按順序開動(dòng)的加熱爐設(shè)備是一臺(tái)荷載量較大的加熱爐時(shí)，則會(huì)存在“大材小用”的現(xiàn)象，不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備浪費(fèi)多余的能耗，還會(huì)導(dǎo)致后面大噸位高溫合金鑄錠退火出現(xiàn)無(wú)爐可用的現(xiàn)象。近些年的對(duì)于加熱爐類設(shè)備的控制方法大多都是采用以plc控制為核心的邏輯順序控制或儀表控制。這種邏輯控制和儀表控制的技術(shù)雖然已經(jīng)很成熟，但是在多臺(tái)設(shè)備大規(guī)模使用時(shí)，存在調(diào)度優(yōu)化不足的缺點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)于設(shè)備的故障無(wú)法做到規(guī)律總結(jié)及預(yù)估診斷，無(wú)法準(zhǔn)確制定設(shè)備大中修及備品備件采購(gòu)計(jì)劃，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法進(jìn)行預(yù)防性維修，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高溫合金用加熱爐類設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制及故障信息診斷方法和系統(tǒng)，能夠?qū)⑸a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的加熱爐設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)集中監(jiān)控，依據(jù)電子生產(chǎn)看板的工藝參數(shù)選擇合適的加熱爐設(shè)備對(duì)鑄錠進(jìn)行退火作業(yè)，基于優(yōu)化控制策略，對(duì)設(shè)備溫區(qū)加熱元件進(jìn)行優(yōu)化點(diǎn)火啟停，既滿足工藝要求，又能降低能耗。同時(shí)基于先進(jìn)的故障診斷算法，總結(jié)出設(shè)備故障點(diǎn)位引發(fā)規(guī)律，使得設(shè)備維護(hù)人員可參照其制定設(shè)備大中修計(jì)劃及備品備件采購(gòu)計(jì)劃，便于進(jìn)行設(shè)備預(yù)防性維修。本系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低，不會(huì)改變?cè)O(shè)備原有配置結(jié)構(gòu)和裝置，同時(shí)系統(tǒng)接口豐富，便于后期新增設(shè)備納入系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高溫合金用加熱爐類設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制及故障信息診斷方法，包括如下步驟：

3、步驟1)，根據(jù)電子生產(chǎn)看板工藝排產(chǎn)信息，如加熱鑄錠類型、加熱目標(biāo)溫度及加熱曲線斜率，得到完成該工藝時(shí)所需的加熱爐設(shè)備運(yùn)行能耗預(yù)測(cè)結(jié)果；

4、步驟2)，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有加熱爐的加熱類型，如天然氣、電能，最大載荷量、設(shè)備完好狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行結(jié)束時(shí)間，得到加熱爐開動(dòng)順序最優(yōu)推薦結(jié)果；

5、步驟3)，根據(jù)加熱爐設(shè)備運(yùn)行能耗預(yù)測(cè)結(jié)果和開動(dòng)順序優(yōu)先推薦結(jié)果對(duì)加熱爐類設(shè)備進(jìn)行匹配，得到執(zhí)行加熱工藝的最優(yōu)設(shè)備配對(duì)信息；

6、步驟4)，基于所述配對(duì)信息向集中控制系統(tǒng)輸入指令，下發(fā)加熱曲線信息，等待現(xiàn)場(chǎng)裝爐后，啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，并開啟數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，采集該設(shè)備溫區(qū)實(shí)時(shí)溫度信息，生成動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制信號(hào)，輸入集中優(yōu)化控制系統(tǒng)，得到輸出信號(hào)；

7、步驟5)，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制信號(hào)和輸出信號(hào)，計(jì)算調(diào)節(jié)加熱爐設(shè)備各個(gè)溫區(qū)當(dāng)前加熱元件啟停個(gè)數(shù)及運(yùn)行時(shí)常等數(shù)據(jù)，得到優(yōu)化的調(diào)節(jié)方案。同時(shí)，基于優(yōu)化調(diào)節(jié)方案調(diào)整設(shè)備控溫控制器輸出信號(hào)；

8、步驟6)，根據(jù)所述反饋信號(hào)，監(jiān)測(cè)加熱爐類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，捕捉異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，給出異常點(diǎn)位信號(hào)，觸發(fā)預(yù)警提示，告知相關(guān)人員進(jìn)行處理，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)總結(jié)給出故障點(diǎn)位發(fā)生規(guī)律；

9、所述步驟1具體為：對(duì)電子生產(chǎn)看板上工藝信息中的加熱物料信息及加熱工藝曲線信息進(jìn)行預(yù)處理，生成可供篩選的數(shù)據(jù)；基于特征選擇算法對(duì)上述生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選后和采集到的加熱爐類設(shè)備信息進(jìn)行預(yù)測(cè)模型分析，計(jì)算得到不同加熱爐完成相同工藝后耗能情況，生成能耗預(yù)測(cè)結(jié)果；

10、所述步驟2具體為：使用模糊動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有加熱爐設(shè)備的類型、最大負(fù)荷量、設(shè)備完好狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行結(jié)束剩余時(shí)間進(jìn)行分析計(jì)算得到綜合數(shù)據(jù)；根據(jù)多路歸并排序算法對(duì)所述綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，得到加熱爐設(shè)備啟動(dòng)優(yōu)先推薦結(jié)果；

11、所述步驟3中，基于rabin-karp算法對(duì)所述能耗預(yù)測(cè)結(jié)果和設(shè)備啟動(dòng)優(yōu)先推薦結(jié)果進(jìn)行匹配；

12、所述步驟4中動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制信號(hào)的生成過程具體為：根據(jù)所述匹配信息，確定加熱爐設(shè)備集群中符合要求的設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)；同時(shí)開始監(jiān)控該加熱爐設(shè)備當(dāng)前的每個(gè)溫區(qū)的加熱情況，自動(dòng)與當(dāng)前溫度設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算對(duì)應(yīng)溫區(qū)加熱元件的啟動(dòng)數(shù)量及運(yùn)行時(shí)常需求，生成動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制信號(hào)；

13、所述步驟5具體為：利用迭代學(xué)習(xí)控制算法對(duì)所述動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制信號(hào)與輸出信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)數(shù)據(jù)，得到優(yōu)化的調(diào)節(jié)方案。

14、所述步驟6具體為：基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型算法對(duì)系統(tǒng)捕捉到的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，給出設(shè)備異常點(diǎn)位，同時(shí)通過深度學(xué)習(xí)融合歷史異常數(shù)據(jù)，給出故障點(diǎn)位發(fā)生規(guī)律。

15、一種高溫合金用加熱爐類設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制及故障信息診斷系統(tǒng)，包括：

16、設(shè)備層單元，現(xiàn)場(chǎng)需要納入系統(tǒng)的加熱爐群，在不破壞設(shè)備原有配置裝置和結(jié)構(gòu)的前提下，通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，使其各項(xiàng)參數(shù)可快速準(zhǔn)確接入本系統(tǒng)；

17、采集單元，用于采集電子生產(chǎn)看板的物料加熱工藝信息及現(xiàn)場(chǎng)加熱爐的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)；

18、預(yù)測(cè)加熱爐設(shè)備運(yùn)行的能耗單元，用于根據(jù)電子生產(chǎn)看板上工藝信息中的加熱物料信息、加熱工藝曲線信息、加熱爐設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)，計(jì)算完成該物料加熱工藝時(shí)所需的能耗情況，生成能耗預(yù)測(cè)結(jié)果；

19、設(shè)備最優(yōu)推薦開動(dòng)單元，用于根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的加熱爐設(shè)備的加熱類型、最大負(fù)荷量、設(shè)備完好狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行剩余時(shí)間以及完成物料加熱工藝能耗預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行加熱爐的匹配。

20、集中控制溫區(qū)控溫優(yōu)化單元，基于所述匹配信息向控制系統(tǒng)輸入指令，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)設(shè)備，同時(shí)開啟對(duì)應(yīng)設(shè)備溫區(qū)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，計(jì)算對(duì)應(yīng)溫區(qū)加熱元件的啟動(dòng)數(shù)量及時(shí)常要求，生成優(yōu)化控制信號(hào)，輸入集中優(yōu)化控制系統(tǒng)，得到輸出信號(hào)；

21、信號(hào)調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)加熱爐溫區(qū)的當(dāng)前輸入信號(hào)與未來(lái)一步的輸出信號(hào)，計(jì)算調(diào)節(jié)信號(hào)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)溫區(qū)加熱元件的啟停及運(yùn)行時(shí)常；

22、故障診斷單元，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)捕捉到的異常數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行建模分析，給出故障點(diǎn)位，同時(shí)分析歷史異常數(shù)據(jù)，給出故障點(diǎn)位引發(fā)規(guī)律，便于設(shè)備維護(hù)人員預(yù)估設(shè)備大中修計(jì)劃及備品備件采購(gòu)，做到設(shè)備預(yù)防性維修，提高設(shè)備使用壽命。

23、本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明提出一種高溫合金用加熱爐類設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制及故障信息診斷方法，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和排列，制定優(yōu)化調(diào)節(jié)方案，合理選擇加熱爐設(shè)備的開動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物料噸位與加熱爐荷載的對(duì)應(yīng)均衡，避免了不必要的能耗浪費(fèi)，該控制方法還能根據(jù)加熱爐的加熱溫區(qū)實(shí)時(shí)變化情況，自動(dòng)調(diào)整加熱溫區(qū)加熱元件的啟停數(shù)量及運(yùn)行時(shí)常，以最大限度地提高能源利用效率。同時(shí)，該控制方法還可對(duì)捕捉到的設(shè)備異常參數(shù)進(jìn)行建模分析，給出設(shè)備故障點(diǎn)位及其引發(fā)規(guī)律，設(shè)備維護(hù)人員根據(jù)規(guī)律有針對(duì)性的制定設(shè)備大中修及備品備件采購(gòu)計(jì)劃，做到設(shè)備預(yù)防性維修，提高設(shè)備開動(dòng)率及使用壽命。

24、本發(fā)明利用智能化控制器技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理算法，基于云平臺(tái)技術(shù)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)加熱爐類設(shè)備的運(yùn)行信息，通過電子生產(chǎn)看板排產(chǎn)計(jì)劃與先進(jìn)的控制策略深度結(jié)合，能夠更加合理地控制現(xiàn)場(chǎng)加熱爐設(shè)備的開動(dòng)，進(jìn)而在降低能耗的同時(shí)提高設(shè)備的使用率。同時(shí)根據(jù)先進(jìn)的故障診斷算法，分析異常數(shù)據(jù)，便于設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行設(shè)備預(yù)防性維修，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱爐類設(shè)備的自動(dòng)化管理和監(jiān)控，大大減少了人工需求，提高了生產(chǎn)效率。