基于云计算技术的电熔镁炉运行过程监控系统及方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及电熔镁炉运行过程监控系统领域，尤其涉及一种基于云计算技术的电 熔镁炉运行过程监控系统及方法。
【背景技术】：
[0002] 电熔镁砂是一种结构致密、耐高温、抗氧化性强的优质耐火材料。广泛应用于冶 金、航空航天、军事等领域。目前我国的电熔镁砂的生产方式主要是采用电熔法，生产设备 主要是臂式三相电弧炉。如图1所示，其基本结构主要包括，炉体：炉体是电熔镁炉熔炼过 程的关键设备，用来盛放熔化的物料完成熔炼过程中各种物理化学反应；电极：石墨电极， 在熔炼过程中作为电流导体，传导大电能熔化物料；电极夹持器：臂式电熔镁炉采用弹簧 式液压夹持器。弹簧式液压夹持器可方便地调整电极夹持的位置，并通过夹持器将工作电 流传输到电极上；电极升降装置：电极升降装置是灵活调节电极动作的关键设备。在生产 过程中，随着物料熔池上升以及电极的自损耗，需要随时升降电极以调整电弧长度；自动加 料装置：自动加料装置主要由给料仓、电振给料机、给料套管等几部分组成。自动加料时，电 振给料机振动给料仓，使物料顺给料套管流到三个电极附近；转炉装置：转炉装置由齿轮 传动设备、异步电动机、转炉变频器和变速器等设备组成，增加转炉的目的是为增大电弧接 触物料的范围，改善系统的熔炼工艺；供电系统：主供电电路指外部输电电路到连接电极 之间的电路，是电熔镁炉供电的主要部分。
[0003] 现有的电熔镁砂生产企业通常采用传统的自动化技术对厂区的单台电熔镁炉运 行过程进行本地的监控，这属于现场级别的监控。由于电熔镁砂的生产企业大多规模小，生 产厂区分散，生产时间集中在夜间，生产工人技术水平有限，因此管理者和难以有效的对控 制系统的运行过程进行有效的监控分析指导生产。这样就造成了电熔镁砂生产的问题：能 耗高，产量低，质量差。
【发明内容】
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[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于云计算技术的电熔镁炉运行过程监控 系统及方法，可解决电熔镁砂生产过程总能耗高、产量低、质量差的问题。
[0005] 本发明提供一种基于云计算技术的电熔镁炉运行过程监控系统，包括：
[0006] 现场控制单元，用于现场采集电熔镁炉电极的实时状态信息，根据所述实时状态 信息控制现场所用电机的运行，控制冷却水流量调节装置对冷却水的流量进行调节，所述 实时状态信息包括电熔镁炉电极的电流和电压、通入电熔镁炉的冷却水流量；
[0007] 本地服务器，用于接收所述电熔镁炉电极的实时状态信息至本地服务器进行显示 和存储，并将所述实时状态信息发送至云服务器为远程工作人员进行监控；
[0008] 云服务器，用于根据所述实时状态信息对电熔镁炉运行过程的参数进行优化，指 导本地工作人员监控电熔镁炉的运行，所述参数包括电熔镁炉运行过程电极升降频率、转 炉转动频率、电熔镁炉生产功率、给料时间和冷却水流量警戒值；
[0009] 所述现场控制单元与所述本地服务器连接，所述本地服务器与所述云服务器连 接。
[0010] 可选地，所述现场控制单元，包括：传感器单元、冷却水流量计、冷却水流量调节装 置、变频器单元、以太网交换机单元、下位机；
[0011] 所述传感器单元包括：多个传感器，分别用于现场采集电熔镁炉电极的实时状态 信息，将所述实时状态信息传送至下位机；
[0012] 所述冷却水流量计，用于采集冷却水流量信息；
[0013] 所述冷却水流量调节装置，用于根据控制指令调节通入电熔镁炉中的冷却水流 量；
[0014] 所述变频器单元包括：多个变频器，分别用于控制现场所用电机的运行；
[0015] 所述以太网交换机单元包括：多个以太网交换机，分别用于将各车间的下位机连 接起来组成总线型以太网；
[0016] 所述下位机，用于控制传感器单元的数据采集过程，将从所述传感器单元接收的 数据通过以太网传送至所述本地服务器，同时向所述变频器和所述冷却水流量调节装置发 送控制指令，控制变频器调节现场所用电机的运行及控制冷却水流量调节装置对冷却水流 量进行调节；
[0017] 所述传感器单元的输出端、所述冷却水流量计的输出端与所述下位机的输入端连 接，所述下位机的输出端与所述变频器单元、所述冷却水流量调节装置连接，所述以太网交 换机单元与所述下位机连接，用于实现与所述本地服务器通信。
[0018] 可选地，所述本地服务器中设置有本地监控单元，所述本地监控单元包括：本地数 据采集模块、关系型数据库、本地数据交互模块、本地人机交互模块、本地控制模块；
[0019] 所述本地数据采集模块，用于通过OPC通信协议接收所述现场控制单元采集到的 实时状态信息，发送所述实时状态信息至所述本地数据交互模块；
[0020] 所述关系型数据库，用于存储电熔镁炉电极的实时状态信息；
[0021] 所述本地数据交互模块，用于将所述实时状态信息存储至所述关系型数据库，实 现与所述本地人机交互模块、所述本地控制模块、所述云服务器进行数据交互；
[0022] 所述本地人机交互模块，用于显示电熔镁炉电极的实时状态信息和报警信息，对 电熔镁炉运行过程的参数进行设定，将所述参数发送至所述本地控制模块、所述云服务器， 所述报警信息包括电熔镁炉冷却水流量报警信息和电熔镁炉功率报警信息；
[0023] 所述本地控制模块，用于计算电熔镁炉电极的实时功率，根据所述实时功率，调节 电熔镁炉电极的电流，根据检测各台电熔镁炉的冷却水流量报警信息，调节所述冷却水流 量调节装置的水流量；
[0024] 所述本地数据采集模块与所述本地数据交互模块连接，所述本地数据交互模块分 别与所述关系型数据库、所述本地人机交互模块、所述本地控制模块连接，所述本地人机交 互模块与所述本地控制模块连接。
[0025] 可选地，所述云服务器中设置有远程监控单元，所述远程监控单元包括：分布式数 据库、远程数据交互模块、远程人机交互模块、远程控制模块；
[0026] 所述分布式数据库，用于存储电熔镁炉电极的实时状态信息；
[0027] 所述远程数据交互模块，用于将所述实时状态信息存储至所述分布式数据库，实 现与所述远程人机交互模块、所述远程控制模块进行数据交互；
[0028] 所述远程人机交互模块，用于显示电熔镁炉电极的实时状态信息；
[0029] 所述远程控制模块，用于根据所述实时状态信息对电熔镁炉运行过程的参数进行 优化，将所述优化后的参数发送至所述本地服务器供本地工作人员参考；
[0030] 所述远程数据交互模块分别与所述分布式数据库、所述远程人机交互模块、所述 远程控制模块连接。
[0031] 另一方面，本发明提供一种基于云计算技术的电熔镁炉运行过程监控方法，其特 征在于，包括：
[0032] 现场采集电熔镁炉电极的实时状态信息，根据所述实时状态信息控制现场所用电 机的运行，控制冷却水流量调节装置对冷却水的流量进行调节，所述实时状态信息包括电 熔镁炉电极的电流和电压、通入电熔镁炉的冷却水流量；
[0033] 接收所述电熔镁炉电极的实时状态信息至本地服务器进行显示和存储，并将所述 实时状态信息发送至云服务器为远程工作人员进行监控；
[0034] 根据所述实时状态信息电熔镁炉运行过程的参数进行优化，指导本地工作人员监 控电熔镁炉的运行，所述参数包括电熔镁炉运行过程电极升降频率、转炉转动频率、电熔镁 炉生产功率、给料时间和冷却水流量警戒值。
[0035] 可选地，采用多个传感器现场采集所述电熔镁炉电极的实时状态信息，将所述实 时状态信息传送至下位机，根据所述实时状态信息控制现场所用电机的运行，控制冷却水 流量调节装置对冷却水的流量进行调节。
[0036] 可选地，所述接收所述电熔镁炉电极的实时状态信息至本地服务器进行显示和存 储，并将所述实时状态信息发送至云服务器为远程工作人员进行监控，具体为：
[0037] 将采集的电熔镁炉电极的实时状态信息分别传送至本地服务器和云服务器进行 储存和显示，根据所述实时状态信息，本地工作人员在本地服务器对电熔镁炉运行过程的 参数进行设定；
[0038] 计算电熔镁炉