基于物联网的热处理智能节能技术

【摘要】金属材料热处理技术是机械制造的重要工序。热处理工艺是提高金属零件性能、挖掘材料潜力的关键技术。热处理是机械制造行业能耗大户,我国的热处理生产中,因生产装备及工艺落后、生产过程管理粗化等原因造成能源消耗大、效率低,成为节能减排的瓶颈,严重制约着我国热处理行业发展。本文研究在热处理生产中应用现代信息技术,将先进的物联网技术与热处理技术相结合,开发热处理智能系统,实现热处理节能减排。首先通过分析热处理原理、工艺,研究影响热处理能耗的因素,然后从热处理工艺精确控制、生产过程精益化管理等方面研究节能途径,最后开发基于物联网的热处理智能系统实现热处理智能管控,从而达到节能目标。热处理的基本原理是通过加热使金属发生相变,然后控制其冷却过程得到适当的金相组织从而得到相应的性能,因此加热是热处理的主要能耗环节。本文主要研究从两方面实现节能。(1)通过对热处理加热中金属相变、扩散、热应力等过程和现象的理论分析,建立了真空热处理和多用炉的热处理加热数学模型,计算加热温度——时间曲线参数,在保证能获得良好的热处理质量和设备安全的情况下,减少工件热处理加热能量消耗。关键技术是依据加热温度——时间曲线,依靠智能控制系统动态调整加热温度,取代传统的保温温度——时间的控制方式。(2)通过物联网技术对热处理生产过程进行精益化管理,科学排产和拼炉作业,提高效率和充分利用设备余热,进一步实现节能。基于物联网的热处理智能系统由三个模块组成。(1)实时测控子系统,是以KingView6.55组态软件为平台,对生产过程的设备、工艺过程和参数进行实时监控,并通过数据库系统和智能系统的执行层进行数据交换,具有灵活组态、开发效率高、易于扩展的优点。(2)生产管理子系统以SQL2005数据库为平台,以PHP.NET为编程语言实现系统功能。生产管理子系统主要是针对热处理生产中单件、多品种、小批量、加工过程跨设备、跨劳动班组等因素造成的管理难题,基于RFID标识对热处理加工件进行在线生产与库存跟踪,实现生产执行单元的各个层次得到合理的协同,解决热处理工件生产、管理、物流如何实现精益化的问题。(3)数字视频监控子系统,对重要生产场所、设备和工件以及操作过程进行实时监控和录像,以便现场管理和责任追溯。智能系统以物联网模式对三个子系统网络互联和数据融合,实现了数据共享。本文设计的热处理智能系统已经在工厂投入使用,并依靠本系统,提升了整个工厂的节能和管理水平,获得了良好的经济效益。
【作者】冯职文；
【导师】王桂棠；
【作者基本信息】广东工业大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】物联网；组态王；工艺优化；智能控制；RFID标识；

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