CN101962695B

CN101962695B - 高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法

Info

Publication number: CN101962695B
Application number: CN 201010525572
Authority: CN
Inventors: 马智慧
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: CN101962695A

Abstract

本发明提供了一种高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法，包括：S1)通过比较各个料仓的料位值，来计算卸料车的目标料仓；S2)在卸料车卸料时，利用时间法使得卸料车周期性的在同一料仓的限位传感器所对应的限位上来回行走；S3)根据各料仓的情况进行相应地处理。本发明能实现卸料车全自动多峰卸料，实现传感器失灵等情况下安全保护和紧急处理，实现卸料车在任意传感器故障、任意料仓故障情况下自动控制策略的通用性和适用性，保证原燃料供应的顺行和料仓的备料能力。

Description

高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法

技术领域

本发明属于高炉槽上原燃料供应系统控制领域，特别涉及高炉槽上原燃料供应系统全自动智能控制策略。

背景技术

高炉槽上供料系统是高炉原燃料供应流程的重要环节，它承担着为高炉槽下配料系统提供原料、为高炉冶炼储备原燃料料的关键任务，与槽下配料顺行与否、保证高炉高利用系数密切相关。槽上供料系统一旦出现问题而又不能及时合理处理，将严重威胁高炉生产，造成巨大的经济损失。因此，高炉槽上供料系统的全自动智能控制技术的研究与应用迫在眉睫。

目前高炉槽上供料系统及其控制方法存在以下几类的问题：卸料车多为通过计算机集中手动控制，即由操作人员选择卸料的仓位，小车将行至该仓进行卸料，手动操作大大增加了工人的劳动强度，同时易造成亏料、溢料等生产事故，影响槽上供料系统顺行；卸料车多采用单峰布料方式，料仓内料面不平整，影响料仓的容积率，无法保证供料线设备检修等特殊情况下的料仓的备料能力；卸料车安全控制策略较为单一、不够完善，无法保证特殊情况下卸料车的远程控制安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法，本发明能实现卸料车全自动多峰卸料，实现传感器失灵等情况下安全保护和紧急处理，实现卸料车在任意传感器故障、任意料仓故障情况下自动控制策略的通用性和适用性，保证原燃料供应的顺行和料仓的备料能力。

本发明所采用的技术方案是：

高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法，包括以下步骤：

S1)首先通过比较各个料仓的料位值，来计算卸料车的目标料仓，使得卸料车自动前往目标料仓进行卸料；

S2)在卸料车卸料时，利用时间法使得卸料车周期性的在同一料仓的限位传感器所对应的限位上来回行走；当卸料满足设定条件时，进入下一步；

S3)当所有料仓均不需供料时，则停止槽上皮带机和卸料车；当某个料仓的料位计发出亟需供料信号时，则控制卸料车运行至该料仓进行卸料，转至步骤S2；正常供料完毕的情况下转至步骤S1。

本发明的优点：本发明紧密结合高炉槽上原燃料供应的工艺实际，实现了卸料车自动寻仓寻限位、运动方向智能执行、多峰布料、故障时智能安全保护和预警，同时，将自动控制策略延伸至了任意仓、任意限位故障的非正常工况下，保证了控制策略有效、智能和通用。

附图说明

图1是本发明中球块杂矿线卸料小车的工艺流程图。

图中，BC：槽上皮带机；Tr：卸料车；C1～C8：1号料仓至8号料仓；X0-1：卸料车后极限位；X0-2：卸料车前极限位；Xa-b：a号料仓b号限位(a＝1～8，b＝1～3，a、b为整数，如：X1-1即为1号料仓1号限位)。

具体实施方式

下面结合附图来进一步详述本发明。

如图1所示，高炉槽上原燃料智能供应系统，包括槽上皮带机BC、复数个料仓(图1中的C1～C8)、控制计算机，槽上皮带机BC位于料仓入口的上部，每个料仓上部设置有相应的限位传感器(处于图1中的Xa-b)，料仓内设有料位计，限位传感器和料位计的信号传至控制计算机。卸料车Tr位于槽上皮带机BC上。

在优选的实施方式中，每个料仓所对应的限位传感器有3个，料仓区域上部的两端还分别设有前极限位传感器(位于X0-2)和后极限位传感器(位于X0-1)。

高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法，包括以下步骤：

S1)首先通过比较各个料仓的料位值，来计算卸料车Tr的目标料仓，使得卸料车自动前往目标料仓进行卸料；

在优选的实施方式中，步骤S1在比较料仓的料位值之前，先将仓位从高到低分成5种状况，即溢出、料满、正常、料空和亏料。

在优选的实施方式中，步骤S1计算卸料车的目标仓位的方法，是选择仓位最低的料仓。

在优选的实施方式中，步骤S2所述的设定条件，是指其余料仓的仓位不存在亏料，正供料的料仓仓位已至料满；或者某一料仓仓位为料亏，正供料的料仓仓位已至正常；或者所有料仓的仓位均为料满。

在优选的实施方式中，步骤S3中，所有料仓的仓位均为料满时，即为所有料仓均不需供料的情况；在某一料仓仓位为料亏时，该料仓的料位计发出亟需供料信号；其余料仓的仓位不存在亏料，同时正供料的料仓仓位已至料满，即为正常供料完毕，转至步骤S1。

在优选的实施方式中，本发明的控制方法还采用了安全策略，即当卸料车处于前极限位传感器或后极限位传感器所在的极限位时，立即停止卸料车和皮带机；在步骤S2中，当某料仓所对应的部分限位传感器不能使用时，则将这些传感器所在的限位标记为禁用，卸料车选择该料仓其他限位传感器所在的限位进行停车，若该料仓所有的极限位传感器均不能使用时，则将该料仓的位置标记为禁用，卸料车自动选择下一个目标仓进行停车；步骤S2中，当被卸料的料仓满溢时，立即停卸料车和槽上皮带机。

在优选的实施方式中，步骤S1中，所述控制计算机分配两个寄存器R1和R2，寄存器R1存储卸料车所在料仓的实际位置信息，寄存器R2存储卸料车的目标料仓的位置信息，并通过比较两个寄存器所存储的数值来确定卸料车的行驶方向；而且只有当卸料车在前进或者后退时感应到的限位传感器的限位开关信号，才认定为有效数据存到寄存器R1中。

下面通过实施例对本发明进行阐述。

来自烧结机、原料场和焦炉的烧结矿、球块杂矿、焦炭经各自的运输线运至高炉槽上矿焦槽顶部，通过烧结矿卸料车、球块杂矿卸料车、焦炭卸料车卸入各自料仓中。各个料线的皮带机之间有必要的安全连锁，卸料小车全自动多峰布料。

卸料小车自动运行由储矿(焦)槽上的料位计控制。当某一槽料空或亏料时，卸料小车自动运行到该槽位置(即相应的料仓)，通过安装在卸料小车轨道上的接近开关(即为：限位传感器)动作控制卸料小车的停车位置。每个矿焦槽设置3个接近开关用以多峰布料，以保证槽内矿石焦碳分布的均匀，同时每个卸料小车端头还设置两个极限位接近开关，当小车行走到这两个极限位置时，立即无条件停机。卸料小车自动运行给每个槽装料应先从该槽的边缘开始装料，避免将烧结矿/焦碳摔碎，即对空仓上料时小车先停放在仓的边缘位置卸料并延时一段时间，再到中间位卸料。如发现在一个槽位某一个需要停车的接近开关没有停车对位，画面上声光报警，同时停车至该仓其他限位；如果该槽三个接近开关全部失灵，则立即停卸料小车，并自动前往新的目标仓；当槽上各仓均空仓时，按来料方向由远及近或由近及远依次将各个槽上料仓装满；本发明的自动控制策略提供了限位故障时的智能处理，同时提出的禁用仓、用限位的智能控制策略，保证任意仓故障、任意限位失灵时，依然可以保证卸料车的自动卸料。

通过料位的连续检测能判断出如下5种料位状况：溢出(高高报警)、料满(高报警)、正常、料空(低报警)、亏料(低低报警)等。如小车在1号槽卸料，此时若无其它槽料空时，待1号槽加料到料满信号来时才停止加料，若有其它槽料空或亏料时，待1号槽加料到正常料位时才停止加料，然后卸料小车给其它槽加料；如1号槽亏料，2号槽料空时，若卸料小车正在卸料，待其卸料完毕后，自动运行到1号槽位置进行卸料，待1号槽料位正常后，卸料小车自动运行到2号槽位置进行卸料；当料仓料位都均无料空、亏料信号时，小车所在仓料满后，小车自动前往料位最低的仓。

烧结矿、球块杂矿、焦炭经各自的运输线至高炉槽上矿焦槽顶部，通过烧结矿卸料车、球块杂矿卸料车、焦炭卸料车卸入各自料仓中。下面以我们以球块杂矿线(以下简称“杂矿线”)为例的具体实施方式，结合附图1对槽上原燃料供应系统智能控制策略的具体实施方式进行详细说明。

(1)计算卸料车目标仓位和目标限位：通过比较上料矿种各个料仓的料位值，来计算卸料车的目标料仓，使得卸料车自动前往目标料仓进行卸料。例如：当前进料矿种为南非矿，存储仓为1～4号仓，小车停止于2号仓2号限位进行卸料，周期性扫描(周期T＝1S)1～4号仓是否有仓亏料(低低报警)，若3号仓亏料，则小车目标仓为3号仓；若2号仓料满，则立刻比较1～4号仓料位，料位最低的仓即为目标仓。当1～4号仓均料满时，停止寻找目标仓，并向上游的控制系统发送停料请求，并在接收到应答信号延时一段时间后，依次逆续停止槽上块矿线皮带机。在寻找目标仓过程中，为保证小车前往目标仓限位距离当前位置最近，我们进行以下处理，若小车目标仓位值Mc＞实际仓位值Sc，则目标限位为Mc号仓1号限位；若小车目标仓位值Mc＜实际仓位值Sc，则目标限位为Mc号仓3号限位。

(2)小车前进和后退动作的控制：

首先分配2个寄存器R1和R2，R1存储卸料车到达(所在)矿仓的实际位置信息，R2存储自动程序下达指令让小车要去的矿仓位置的目标位置信息，如表1所示为寄存器R1、R2的数值含义。例如：自动控制程序计算出小车目标位置为2号仓3号限位，R2寄存器赋值为R2＝6；现场3号仓1号限位有信号时，R1寄存器为赋值为R1＝7。

表1寄存器数值与物理位置对照表

通过比较R1、R2寄存器中的数值，来确定小车的运行方向。如附图1所示，1号仓至8号仓方向为正向，如果R2＞R1，那么小车应正向行驶；如果R2＜R1，那么小车应反向行驶；如果R2＝R1，那么小车应停止。

数据的滤波：R1寄存器的实际位置信息对正确控制小车的运动具有至关重要的意义，为了防止人为感应限位开关带来的误信号，只有当小车在前进或者后退时感应到的限位开关信号，才认定为有效数据存到R1寄存器中，这样大大降低了停机检修时人为感应限位开关带来的不良信号干扰。

(3)多峰布料的实现：利用时间法，卸料车周期性的在同一仓的三个限位上来回行走，行走顺序为“1-2-3-2-1”或“3-2-1-2-3”，按照既定的时间设定，小车在料仓的三点周期性布料实现多峰布料，料仓容积率高，有效防止亏料和溢料的发生。若此时接收到某仓亏料或者所在仓料满信号后，小车则停止当前的多峰布料，自动前往目标仓。

(4)故障时的保护和报警策略：以上(1)(2)(3)已经描述了在小车限位无故障、料仓无溢料等常规工况下的自动控制策略。安全保护策略如下：1.若出现极限位，无条件停止卸料车，停止卸料车所在皮带机；2.限位失灵的判定和保护：卸料车带常规负荷情况下，测量卸料车相邻仓之间、相邻限位之间运行时间，从而可以计算任意两个限位间小车的理论运行时间，当实际运行时间超过理论运行时间5S(可调)，则目标限位故障。当前目标限位故障时，小车将自动禁用当前限位，且认为小车当前实际位置即为被禁用的限位，自动选择当前仓的其他限位作为目标限位进行停车，若某一仓三个限位均失灵而无法正确停车时，程序会自动禁用该仓，小车便会自动寻找下一个目标仓进行停车。当料仓出现溢料情况时，无条件停卸料车，停皮带机；任何故障信息均在控制室内进行声光报警，提醒操作人员进行检修和处理。

(5)限位失灵或仓无法卸料时的自动控制策略：当个别限位失灵，个别仓因为检修无法备料时，可以人工选择禁用失灵限位和故障仓，小车在多峰布料和寻找目标仓是会自动跳过故障的限位和故障仓。例如：卸料车在1～4仓装南非矿，1号仓2号限位失灵，4号仓检修，那么禁用4号仓、禁用1号仓2号限位，小车依然实现1号～3号仓的自动装料，小车在1号仓多峰布料时只停靠1号限位和3号限位。禁用仓策略的实现方法为：任何一个仓被禁用，则认为该仓已经料满，小车便自动跳过料满的仓去其他仓中进行卸料；禁用限位的策略实现方法采用规则法，归纳后逐一列举各种限位失灵的情况，当某一仓3个限位都失灵后，自动禁用该仓，自动控制策略可以继续进行。

综上，高炉槽上原燃料供应系统智能控制策略，实现了卸料车自动寻仓寻限位、运动方向智能执行、多峰布料、故障时智能安全保护和预警，而且，将自动控制策略延伸至了任意仓、任意限位故障的非正常工况下，保证了控制策略有效、智能和通用。

Claims

1.高炉槽上原燃料智能供应系统的控制方法，其特征在于：

所述高炉槽上原燃料智能供应系统，包括槽上皮带机、复数个料仓、控制计算机，槽上皮带机位于料仓入口的上部，每个料仓上部设置有相应的限位传感器，料仓内设有料位计，限位传感器和料位计的信号传至控制计算机，每个料仓所对应的限位传感器有3个，料仓区域上部的两端还分别设有前极限位传感器和后极限位传感器；

所述控制方法包括以下步骤：

S1）先将仓位从高到低分成5种状况，即溢出、料满、正常、料空和亏料，然后通过比较各个料仓的料位值并选择仓位最低的料仓，来计算卸料车的目标料仓，使得卸料车自动前往目标料仓进行卸料；

S2）在卸料车卸料时，利用时间法使得卸料车周期性的在同一料仓的限位传感器所对应的限位上来回行走，即按照既定的时间设定，小车在料仓的三点周期性布料以实现多峰布料；当卸料满足设定条件时，即其余料仓的仓位不存在亏料，正供料的料仓仓位已至料满；或者某一料仓仓位为料亏，正供料的料仓仓位已至正常；或者所有料仓的仓位均为料满，进入下一步；

S3）当所有料仓均不需供料，即所有料仓的仓位均为料满时，则停止槽上皮带机和卸料车；当某一料仓仓位为料亏时，该料仓的料位计发出亟需供料信号，则控制卸料车运行至该料仓进行卸料，转至步骤S2；正常供料完毕的情况下，即其余料仓的仓位不存在亏料，同时正供料的料仓仓位已至料满时，转至步骤S1。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：还采用了安全策略，即当卸料车处于前极限位传感器或后极限位传感器所在的极限位时，立即停止卸料车和皮带机；在步骤S2中，当某料仓所对应的部分限位传感器不能使用时，则将这些传感器所在的限位标记为禁用，卸料车选择该料仓其他限位传感器所在的限位进行停车，若该料仓所有的极限位传感器均不能使用时，则将该料仓的位置标记为禁用，卸料车自动选择下一个目标仓进行停车；步骤S2中，当被卸料的料仓满溢时，立即停卸料车和槽上皮带机。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，所述控制计算机分配两个寄存器R1和R2，寄存器R1存储卸料车所在料仓的实际位置信息，寄存器R2存储卸料车的目标料仓的位置信息，并通过比较两个寄存器所存储的数值来确定卸料车的行驶方向；而且只有当卸料车在前进或者后退时感应到的限位传感器的限位开关信号，才认定为有效数据存到寄存器R1中。