一种铝合金用循环冷却水自动控制系统的制作方法

本发明涉及铝合金加工，具体为一种铝合金用循环冷却水自动控制系统。

背景技术：

1、在铝合金的铸造过程中，必须使用冷却介质来对合金产品进行冷却，水是一种高效、经济的冷却介质，采用水来对合金产品进行冷却是铝合金生产行业普遍采用的冷却方式，冷却水在使用过程中采用循环使用的模式，冷却介质的作用是通过快速散热来稳定合金的温度，使用水进行冷却的方法，不仅能够满足生产过程中对冷却效率的要求，同时其低廉的成本也符合经济效益的最大化，但铝合金或铝锭冷却过程中随着冷却水的多次使用，水中会逐渐积累一些油污和其他杂质，这些杂质来自于铸造过程中合金与机器设备之间的摩擦，以及合金本身可能含有的油脂等，这些油污和杂质的存在，不仅会降低冷却效率，还可能对铝合金产品的质量产生不利影响。

2、根据中国专利号为“cn117234141b”公开的一种循环冷却水处理自动控制系统及控制方法，包括监控终端处理控制系统，所述监控终端处理控制系统均通过无线数据传输网络与控制指令执行系统和数据监测系统相连，所述编辑录入模块通过数据传输技术与指令模型数据库相连，用于上传存储模型指令数据，所述指令模型数据库通过数据传输技术与数据库调取模块相连，用于调取指令模型数据库中存储的数据和指令，通过自动对数据进行建模，并对数据进行分析对比，实现了自动化对循环冷却水的补给水量和加药量进行调节，避免了人工调节导致调节精度不够，进而避免了因对循环冷却水调节精度不够而导致的循环冷却水处理效果不佳的情况发生。

3、根据中国专利号为“cn116332370b”公开的一种循环冷却水运行控制方法，应用于循环冷却水系统，包括：s1、循环冷却水生化处理；s2、计算浓缩倍数n；s3、根据循环冷却水的浓缩倍数、ph及瞬时腐蚀速率的预测值对进行运行控制，本发明所述的循环冷却水运行控制方法采用添加微生物菌剂方式调控循环冷却水系统ph，防止循环冷却水系统结垢，实现循环冷却水高浓缩倍率运行；通过对金属腐蚀速率趋势的预测，进行预先调控以降低循环冷却水系统腐蚀风险；可实现ph、电导率、以及金属腐蚀速率在线监测，硬件投入少，改造成本低。

4、上述专利文件及现有技术在使用时存在以下技术问题：

5、问题一，上述专利文件中主要从如何精准控制冷却水的量和如何防止冷却水结构的问题进行处理，针对冷却水多次使用时，产生的杂质、油污等无法进行监测，导致冷却水无法及时更换，从而使油污杂质等在冷却喷洒时覆盖在铝合金或铝锭表面，影响加工质量；

6、问题二，在使用潜水泵进行冷却水循环时，传统的控制方法往往基于固定的时间间隔或经验判断来启停潜水泵，无法根据冷却水的实际液位和需求进行动态调整，这容易导致潜水泵在液位过低时仍然运行，造成空转和损坏，增加维修成本和生产中断的风险；

7、问题三，传统的铝合金或铝锭加工冷却过程缺乏智能化的管理和维护手段，难以实现对冷却水质量的实时监测和预警、潜水泵的智能控制等功能，限制了生产效率和产品质量的进一步提升。

技术实现思路

1、解决的技术问题：

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金用循环冷却水自动控制系统，解决了以下问题：

3、1、冷却水质量不稳定，冷却水监测不及时，无法针对冷却水进智能自动化更换，影响铝合金或铝锭加工质量的问题；

4、2、冷却水循环过程中的潜水泵无法根据冷却水的液位进行观察和自适应调整控制预警，导致潜水泵空转，降低使用寿命的问题；

5、3、针对冷却水循环控制时自动化程度低，无法对冷却水的质量、流向和潜水泵的控制预警进行智能化控制调节，影响加工效率的问题。

6、技术方案：

7、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种铝合金用循环冷却水自动控制系统，包括所述控制系统包括主控系统、视觉识别监测系统、智能算法处理系统和潜水泵控制预警系统，其中：

8、所述主控系统，用于对视觉识别监测系统、智能算法处理系统和潜水泵控制预警系统之间的数据传输和整体控制，外部连接hmi进行交互控制显示；

9、所述视觉识别监测系统，用于对冷却水的视觉监测识别，内部设置多个传感器阵列、液位计和工业相机，对潜水泵所在空间的冷却水的液位高度进行采集，记为参数a，喷洒在铝合金表面冷却时表面是否存在油污、油污厚度进行采集，数据集合记为参数b，回收的冷却水内液位高度、悬浊液浓度、杂质颗粒含量、油污高度和油污所占比例进行参数识别监测，参数集合记为参数c；

10、所述智能算法处理系统，用于对视觉识别监测系统采集的数据进行处理，根据铝合金加工要求设置冷却水的额定阈值t，然后通过内置的机器算法进行参数b和参数c的各项数据的加权求和，得到实际阈值q：

11、若，则说明冷却水内部油污过多，需要进行更换，将冷却水排出，重新进入新的冷却水；

12、若，则说明冷却水内部油污量不影响铝合金的冷却加工生产，冷却水循环至潜水泵空间内，进行冷却水循环使用；

13、所述潜水泵控制预警系统，用于对冷却水存储空间内部的潜水泵进行智能监测控制，内置plc自动控制模块，通过网络与主控系统的hmi连接进行交互显示，潜水泵控制预警系统，接收视觉识别监测系统中的参数a的监测数据，对1号、2号和3号三个潜水泵进行控制：

14、若,进行双泵启动，plc输出双泵启动信号，优先启动1和2号潜水泵;

15、当，plc输出三泵停机信号，执行三泵停机；

16、若，plc输出单泵启动运行信号，优先启动1号潜水泵。

17、优选的，所述智能算法处理系统中机器算法进一步包括以下内容：

18、在进行算法输入时，主要对参数b和参数c进行各项数据和标准化处理，采用以下公式进行计算：

19、；

20、其中：

21、和分别是参数b和参数c中数据项的数量；

22、和是对应的权重；

23、和是清洗并标准化后的数据值；

24、和为加权计算的步进值。

25、优选的，所述视觉识别监测系统中多个传感器阵列至少包括液位传感器、浊度传感器、激光力度分析仪、红外传感器或荧光传感器、视觉传感器或工业相机、光谱传感器。

26、优选的，所述潜水泵控制预警系统中在对潜水泵进行故障预警时，进一步包括以下内容：

27、当1号潜水泵故障，hmi输出故障并自动启动2号潜水泵；

28、当1、2号潜水泵均故障，hmi输出1、2号潜水泵故障信息并自动启动3号泵；

29、但1、2、3号潜水泵均故障，hmi输出严重故障报警，并执行三泵停机。

30、优选的，所述智能算法处理系统中机器算法对每次采集的视觉识别监测系统中的数据形成集合p进行记录，即，其中，为采集的次数，每次采集的数据p对应的阈值差值记为r，即，其中和分别为采集次数对应的实际阈值和额定阈值，对满足的临界值时，即，对应的p中的和的各项参数进行记录，由于各项参数的权重不同，通过记录学习，根据铝合金不同加工参数的要求，自动给出对应的额定阈值t，对于每次采集的数据集合，计算其与临界值即的接近程度：

31、当时，进行一次预警提醒；

32、当时，进行二次预警；

33、当且满足更换条件时，进行三次预警并执行更换操作。

34、优选的，所述智能算法处理系统中机器算法根据铝合金加工冷却参数的要求进行额定阈值t的设定，而实际阈值q与额定阈值之间差值与冷却水之间的关系可通过设置更具体的百分比进行处理,若则进一步检查q与t的百分比差异：

35、若，则执行冷却水更换操作；

36、若，则不执行更换，但记录数据以备后续分析；

37、若，则冷却水循环使用。

38、优选的，所述控制系统的操作流程如下：

39、sp1：系统监测准备，潜水泵所在空间的内部进入冷却水，并设置液位计进行监测；

40、sp2：冷却水监测额定阈值的设定，智能算法处理系统根据铝合金加工参数要求设置对应的额定阈值t；

41、sp3：冷却处理，所述潜水泵控制预警系统控制潜水泵进行冷却水的喷出，对铝合金表面进行冷却降温处理，并对冷却水进行回收；

42、sp4：视觉监测参数采集，所述视觉识别监测系统中各传感器组件保持与铝合金冷却时表面的监测和回收的冷却水内部的监测，并将监测数据回传至智能算法处理系统；

43、sp5：实际阈值的计算，所述智能算法处理系统接收sp4的数据通过内部算法计算出实际阈值q，并与额定阈值t进行比对判断；

44、sp6：冷却水循环的判定，比较q和t的差值，若差值为正，则将冷却水全部排出，若差值为负，则将冷却水循环进入潜水泵所在空间循环冷却使用。

45、有益效果：

46、本发明提供了一种铝合金用循环冷却水自动控制系统。具备以下有益效果：

47、1、本发明采用主控系统、视觉识别监测系统、智能算法处理系统和潜水泵控制预警系统对铝合金板材或铝锭加工过程中的冷却水进行控制，通过视觉识别监测系统对冷却水喷洒时铝合金或铝锭表面的参数进行监测、对回收后的冷却水内部油污进行监测，通过智能算法处理系统对视觉识别监测系统采集的数据进行加权求和，计算出实际阈值q，并与设定的额定阈值t进行比较，实现了冷却水油污含量的精准监测，当q达到或超过t时，系统及时更换冷却水，避免了油污过多对铝合金加工质量的不良影响，提高了产品的加工精度和表面质量。

48、2、本发明采用视觉识别监测系统和智能算法处理系统对冷却水进行检测和计算分析，使系统能够自动记录和分析每次采集的数据，通过学习算法不断调整和优化额定阈值t，以适应不同加工参数的要求，这种智能化的管理方式减少了人工干预，提高了生产效率，同时也降低了因人为操作失误导致的质量问题和设备故障风险，系统具备多层次的预警功能，当冷却水质量接近或超过设定阈值时，会提前发出预警信号，提醒操作人员及时采取措施，避免了因冷却水质量问题导致的生产中断和设备损坏，此外，系统还能根据冷却水质量的实时变化动态调整控制策略，实现了对冷却水质量的持续监控和优化。

49、3、本发明采用主控系统、视觉识别监测系统、智能算法处理系统和潜水泵控制预警系统对铝合金板材或铝锭加工过程中的冷却水进行控制，潜水泵控制预警系统通过实时监测潜水泵所在空间的冷却水液位高度参数a，并根据液位变化智能控制潜水泵的启停，当液位过低时a<0.62m，系统及时停止所有潜水泵的运行，防止了潜水泵因空转而造成的机械磨损和电机过热等问题，从而延长了潜水泵的使用寿命。

50、4、本发明采用潜水泵控制预警系统对多个潜水泵进行控制和预警处理，使潜水泵控制预警系统通过合理的潜水泵控制策略，如双泵启动、单泵运行等，系统能够确保在冷却水充足的情况下为铝合金加工提供稳定的冷却支持，同时，在潜水泵出现故障时如1号潜水泵故障，系统能够自动切换到备用潜水泵如2号潜水泵，保障了生产的连续性和安全性，系统通过精准控制潜水泵的启停和运行时间，减少了不必要的能耗和机械磨损，此外，系统还能够及时发现并预警潜水泵的潜在故障，为维修人员提供了充足的时间进行检修和维护，降低了因突发故障导致的生产中断和维修成本。