稀土领域生产一体化管控系统案例
目 录
1. 项目背景... 2
2. 实现目标... 2
3. 整体框架... 3
4. 集控中心改造... 4
5. 车间加装传感器及网络改造... 5
6. 边缘工艺模型及仿真... 5
7. 基础工业互联网平台... 6
8. 稀土生产一体化管控业务... 6
9. 掌上工厂... 6
注:本文档为案例宣传资料,省略涉密和方案细节内容。
1. 项目背景
稀土是国家的战略资源,国家对稀土产业发展实行统一规划,国家鼓励和支持稀土产业新技术、新工艺、新产品、新材料、新装备的研发和应用,持续提升稀土资源开发利用水平,推动稀土产业高端化、智能化、绿色化发展。
经过2个月的详细调研,**稀土目前缺少生产车间之间数据协同交互、缺少完整的生产工序数据协同监测和分析,无法及时了解生产过程和经营情况,更无法进行有效的生产过程优化。
本项目以工业互联网基础平台为基础,实现设备互联互通、异构数据集成,实现**稀土生产工艺核心业务数字化、信息化和智能化,使公司生产者、管理者和经营者随时掌握稀土生产、生产过程决策、执行反馈优化等。
本项目推动**稀土生产环节的数字化、信息化和智能化改造,从行业、战略、技术和市场等方案全面提升**稀土的竞争力,打造**稀土焙烧、水浸、萃取、碳沉和灼烧全工序生产智慧大脑。
2. 实现目标
基于**稀土生产现状及结合稀土行业智能化发展现状,通过高标准设计、高质量完成,向稀土冶炼全流程的智能制造发展看齐,提升**稀土生产和经营的综合竞争力。从原料到产成品整条生产线实现集中管控、生产运营协同、关键设备实时监测预警、产品吨氧化物能源消耗分析,提高产品质量稳定性、产量稳定性、设备运行稳定性。
最终实现生产工艺全流程数据透明化、生产工序间数据及人员协同、降低稀土工艺关键设备故障率、降低稀土产品综合能源消耗、生产过程数据积累及数据分析。
3. 整体框架
**稀土生产一体化管控系统建设本着“软硬兼顾,内外兼修”,一方面从硬件层面打破地理空间位置限制,实现产线各工序的集中操控,另一方面从生产工艺出发,打通产线数据流、物质流与能量流,从机理与大数据分析层面建立机理模型,构建单元工序、稀土产线智能应用,真正实现稀土产线的全流程协同智能管控,最终实现稀土智能中心建设。
**稀土生产一体化管控系统覆盖检化验、焙烧、水浸、转型、萃取、碳沉、灼烧和环保等连续生产全工序段,统一规划边缘智能模型和仿真、工业互联网基础平台、一体化生产运营监控、全厂智能决策、数字孪生、掌上工厂等。简单框架示意(注:详细框架涉密,不作为公开宣传材料),如下图:
数据框架包括车间及工序(焙烧、水浸、萃取、碳沉、灼烧、环保和机动)、平台端,主要保障数据传输的实时性、稳定性、唯一性和完整性。统一数据采集、统一数据传输方式及通信协议,统一数据处理、统一数据存储、统一数据建模及分析、统一数据接口和统一业务扩展。数据框架示意,如下图:
4. 集控中心改造
集控位置:**稀土萃取车间控制室。
现有中控室长15m*宽6m*高3m,中控屏幕安装在北侧墙面,有两块,分别为左侧安防视频模块和右侧为集控系统模块。设置有5个操作台,中控室西侧放置机柜和办公桌。
本项目将主屏幕更换为高2.24m、宽8.96m,显示面积20.07㎡大屏,布置在北侧墙面,作为集控系统显示端。
应用效果示意,如下图:
5. 车间加装传感器及网络改造
根据各车间生产工艺的要求,对车间内生产工序关键设备加装传感器,实现生产过程数字化监测和分析,例如**车间积液池加装流量计;回转窑加装温度探测器;调浆罐、中和罐、渣洗罐加装液位探测器和pH值探测器等。
对新加装的传感器和老旧传感器进行网络改造,加装网络转换模块,实现生产数字化。某车间网络改造示意,如下图:
6. 边缘工艺模型及仿真
(1) 焙烧工序仿真模型
气相(天然气和空气)由窑头进入向窑尾排气口运动,固相(干燥精矿)和液相(浓硫酸)由窑尾进料口进入焙烧窑向窑头出料口运动。在生产过程中,固相、液相和气相之间进行复杂的换热,窑内进行大量的化学反应,同时发生物料的输送、翻动、发泡等多种物理反应。综上,建立窑内气固液三相流动、传热模型,分析三相分布状态、运动行为及温度分布综合模型。(注:省略模型图)。
(2) 萃取物料平衡控制与分离效果模型
各级萃取槽中的各稀土元素分布发生异常波动时,会影响萃取分离效果和产品纯度指标。
实时监测有机相(包括皂化液)、料液以及各产品出口的流量、取样结果等参数,构建物料平衡和分离效果模型,调整水浸液、有机和渣洗液的流比,从而实现萃取工艺优化控制,提高产品产量和质量。(注:省略模型图)。
7. 基础工业互联网平台
工业互联网是本项目的基础平台,为本项目提供开发业务的工具,同时将来可以扩展其他业务功能。
工业互联网平台作为工业智能化发展的核心载体,平台体系为数据采集、数据建模、数据预警、数据视图、数据报表、数据追溯、数据体检和算法分析等提供支撑。
工业互联网平台向下连接设备、向上支撑应用开发,通过数据汇聚、数据应用和分析,逐步建立稀土冶炼制造能力和工业知识的标准化,构建稀土智能制造核心能力。
8. 稀土生产一体化管控业务
第一期主要实现业务的功能模块包括:综合决策大屏、生产工艺协同监测、关键设备管理、能源监测、能源预警、能源分析、化验室管理、报表管理等核心业务功能。决策大屏效果示意,如下图:
9. 掌上工厂
系统展现层通过集控室大屏、PC端和移动端多重展现。其中移动端搭配掌上移动应用,进度汇报自动关联生产数据,一键查看生产订单所有执行过程,实时追踪、掌握生产进度及时调整、安排生产执行,能源、原辅料消耗与生产进度。
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