CN103276137B - 一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法，属于冶金自动控制技术领域。所述控制方法中，L1级PLC接收L2计算机下发的投料数据表，按照料仓分配原则，将物料分配到各个料仓；并形成初步的料仓自动投料数据表；根据各料仓下料速度及下料重量，判断料仓自动投料数据表的合理性，修正初步的料仓自动投料数据表；分解物料数据，形成以各称量斗为主的子称量系统的投料数据表。本发明可以合理分配物料，提高料仓的利用率，以加快生产节奏。并可以提高投料系统的规范性和稳定性。

Description

一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法

技术领域

本发明属于冶金自动控制技术领域，具体地说，是一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法。

背景技术

一直以来，自动炼钢一般由L1（基础自动化）和L2(过程控制计算机系统)来承担。而其中的辅原料及合金料投入部分由于炼钢过程复杂多变、投料设备各厂家设计性能与其组合方式多样，辅原料和合金料等原料种类繁多等诸多不可控因素，长期以来一直是由操作人员根据经验在L1系统上设定每次投入量后启动自动振料手动投料的方式来实现的。而L2计算机下发的数据主要提供操作指导，较少直接控制生产，即使使用L2计算机下发的数据控制生产，也是严格遵循批次下料的概念进行投料，往往会因为每批料之间的时间间隔较短，物料无法及时完成按设定量称量而无法实现自动投料。为了加快生产节奏，提高炼钢水平，减少人工失误，迫切需要提高投料系统的控制水平，为全自动炼钢打好基础，提高转炉吹炼操作的规范性和稳定性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法，对L2计算机发送的冶炼物料进行分析判断，对合理的物料数据能够及时按设定量投放到转炉中并跟踪监视物料的投放状态。

本发明提供的用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法，所述控制方法中，L1级PLC接收L2计算机下发的二级数据表，按照料仓分配原则，将物料分配到各个料仓；并形成初步的料仓自动投料数据表；根据各料仓下料速度及下料重量，判断初步的料仓自动投料数据表的合理性，修正初步的料仓自动投料数据表；分解物料数据，形成以各称量斗为主的子称量系统投料数据表，并按子称量系统投料数据表进行投料控制。

所述的料仓分配原则：（1）对于只有一个料仓的物料直接分配；（2）有两个以上料仓的首先按料仓编号顺序优先的原则进行分配，如果下一批物料还是此一种物料时，按顺序顺延下一个同种物料料仓进行分配；同时需考虑几个料仓共用一个称量斗的情况，如这组料仓中其他料仓已经有物料需求时，顺延下一个同种物料料仓进行分配，以尽量保证称量斗只称量一种物料；如果无法避免称量两种物料时，选择共用料仓中总物料重量小的；否则保持原顺序料仓。

本发明的优点在于：

1.合理分配物料，提高料仓的利用率，以加快生产节奏。

2.提高投料系统的规范性和稳定性。

附图说明

图1为典型投料设备组合示意图；

图2为投料数据分配流程图；

图3为投料控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

炼钢转炉中的投料系统设备一般包括：料仓、变频控制的振动给料器、称量斗（带称重仪表）、称量斗下排料阀门、汇总斗、汇总斗下排料阀等，物料从料仓经过以上设备被投放到转炉或钢包中。但由于转炉设计上的差异，投料设备的组合略有不同，典型的组合图见图1。其中(a)图组合是一个料仓对应一个称量斗的形式；(b)图组合是两个料仓对应一个称量斗的形式；(c)图组合是三个料仓对应一个称量斗的形式；(d)图组合是四个料仓对应一个称量斗的形式。称量斗以下物料投放的形式有直接进入转炉或钢包中的，如图1中（e）图中所示；也有两个称量斗共同进入一个汇总斗后进入转炉或钢包中的，如图1中（f）图中所示；还有三个称量斗共同进入一个汇总斗后进入转炉或钢包中的，如图1中（g）图中所示。

L2计算机发送的冶炼物料数据一般都是根据冶炼钢种，通过工艺计算，以吹氧量或吹氧时间、原料种类和原料重量为一个批次组，多批次按顺序发送的，如表1所示。由此可见二级数据并未针对转炉的各个料仓来安排数据，因而需要将数据分配到相应的料仓中。但一种原料的料仓未必只有一个料仓，如石灰料仓一般会因为石灰的需求量较大，而安排两个石灰仓。故需对有多个料仓的原料种类的分配制定一个分配原则。

料仓分配原则：1）对于只有一个料仓的物料直接分配。2）有两个以上料仓的首先按料仓编号顺序优先的原则进行分配，如果下一批物料还是此一种物料时，按顺序顺延下一个同种物料料仓进行分配；同时需考虑几个料仓共用一个称量斗的情况，如这组料仓中其他料仓已经有物料需求时，顺延下一个同种物料料仓进行分配，以尽量保证称量斗只称量一种物料；如果无法避免称量两种物料时，选择共用料仓中总物料重量小的；否则保持原顺序料仓。

表1二级数据结构

经过以上初步分配的料仓数据还需要根据各料仓下料速度及投料重量分析判断投料数据表的合理性。相对于一个称量斗及其所对应的料仓来说，可以称之为一个子称量系统。而对于一个子称量系统来说，转炉物料除第一批是在炉子开始时，只要选择了计算机控制方式后就可以开始称量外，其他物料都需要将前一批物料投入转炉后才能够开始称量，因而至下一批物料要求投入前需要称量完成。但如果需要投入的物料重量过大，则会因为称量时间较长而无法按时完成。

下料重量合理性判断：当所需物料的重量值大于称量斗的称量能力时，需根据当前称量斗的称量能力分割物料，修正二级数据表，增加物料的批次，以满足此种物料的重量需求。

下料速度合理性判断：两批物料之间的氧量差值与当前吹氧流量（单位为m³/s）的商即为两批物料的间隔时间。监测上批物料在称量时的下料速度（初值以设备设计速度为基准），根据将要投入的物料重量可以计算出物料称量所需的时间。两个时间相比较并给出一定偏差量即可对物料的设定重量的合理性加以判断。判断的结果按以下原则进行处理：1）对于只有一个料仓的物料，如果时间不足，直接报警。2）对于有两个以上料仓的物料，如果时间不足，按重量均分的原则进行分配调整，修正二级数据表；调整后重新计算时间，如果时间依然不足，做报警处理。3）对于经过分割后的物料，按分割后的称量速度与时间倒推氧量设定并向前检查时间是否满足，若不满足时从前批物料投放完成时间向下计算物料投放的氧量，并修正二级数据表。

经过以上数据处理后，将形成一个各料仓中的设定重量与吹氧量或时间之间的关系表，称为自动投料数据结构表，如表2所示：

表2自动投料数据表

表2是根据表1中的二级数据经过分析判断分配而得。因1#料仓、2#料仓为直接投入钢包中的高位料仓，因而不参与辅原料的物料分配。第一批物料为吹氧量500m³的两种，石灰：1307kg，烧结矿：1000kg。此两种物料都有两个料仓，故首先分配4#料仓1307kg，但第一个烧结矿料仓为6#料仓却与4#料仓共用一个称量斗，因而向下分配至9#仓。第二批物料吹氧量1000m³，石灰：1307kg，因第一个石灰料仓已分配过一次而向下分配至8#料仓。以下按前面所述原则进行分配。

由表2再以每个称量斗为单位，对物料重量数据进行分解形成以各称量斗为主的子称量系统的投料数据表，如表3、表4、表5。而如果二级数据更新或插入或延续时，子称量系统的投料数据表也随之更新。

表3子称量系统2#称量斗投料数据表a

表4子称量系统3#称量斗投料数据表b

料仓号	1批	2批	物料种类
				7#仓	0	0	白云石
8#仓	1307	0	石灰
				吹氧量	1000	0

表5子称量系统4#称量斗投料数据表c

料仓号

1批

2批

3批

4批

5批

6批

物料种类

9#仓	1000	500	500	2500	0	0	烧结矿
								10#仓	0	0	0	0	0	0	铁豆
吹氧量	500	3000	4500	6000	6583	0

到此为止对于二级数据的处理与转化完成，其流程图见图2，具体可以表述为：

L1级PLC接收L2计算机下发的投料数据表，按照料仓分配原则，将物料分配到各个料仓；并形成初步的料仓自动投料数据表；根据各料仓下料速度及下料重量，分析判断料仓自动投料数据表的合理性，修正料仓自动投料数据表；分解物料数据，形成以各称量斗为主的子称量系统的投料数据表。

第三步，进入投料设备控制，选择控制流程。如图3所示，首先根据控制方式是二级计算机控制还是一级自动控制或是一级手动控制来选择控制流程。当选择一级手动控制时，则主要由现场操作人员根据现场情况手动操作。当选择二级计算机控制或是一级自动控制时，则读取子称量系统投料数据表，启动自动投料过程。

自动投料过程以一个子称量系统为单位，分别进行。首先各子称量系统做投料状态的初始化，然后读取第一批投料物料的重量设定值（投料数据表），启动变频控制的电动振动给料机自动投料，以高速振料，并随着进入到称量斗中的物料的增加而改变频率，直至达到重量设定值，完成称量。此时需要判断是否还有同一批次不同料仓的物料等待称量。若有，则依次启动同一批次不同料仓的电动振动给料机，称量物料，直至同一批次的物料称量完成。

下面需要判断是否有汇总斗或汇总斗是否加入到自动称量控制系统中，如果汇总斗参加到自动称量控制系统之中，则可以直接控制称量斗下的排料闸门打开，将物料放入汇总斗中暂存，然后继续称量下一批物料，但放入汇总斗之前需要判断汇总斗中没有物料；如果没有汇总斗，则只能靠控制称量斗下的排料闸门来控制向转炉内投料的时间。则此时需要判断吹氧量或吹氧时间是否已到达投放物料的时间，如果已到时间，就控制称量斗下的排料闸门打开，将物料放入转炉中。而如果汇总斗也加入自动称量控制系统，那么就需要靠汇总斗下的排料闸门来控制向转炉中投放物料的时刻，当吹氧量或吹氧时间已到达投放物料的时间时，打开汇总斗下的排料闸门，将物料投入到转炉中。

接下来需要从子称量系统投料数据表中读取下一批物料的数据并按照如上所述方法进行物料的自动称量与自动投放，直至最后一批物料被投放到转炉中，完成整个料单的自动投料控制。

Claims (1)

1.一种用于炼钢转炉计算机投料系统的控制方法，其特征在于：L1级PLC接收L2计算机下发的二级数据表，按照料仓分配原则，将物料分配到各个料仓；并形成初步的料仓自动投料数据表；根据各料仓下料速度及下料重量，判断初步的料仓自动投料数据表的合理性，修正初步的料仓自动投料数据表；分解物料数据，形成以各称量斗为主的子称量系统投料数据表，并按子称量系统投料数据表进行投料控制；

所述的料仓分配原则：(1)对于只有一个料仓的物料直接分配；(2)有两个以上料仓的首先按料仓编号顺序优先的原则进行分配，如果下一批物料还是此一种物料时，按顺序顺延下一个同种物料料仓进行分配；同时需考虑几个料仓共用一个称量斗的情况，如这组料仓中其他料仓已经有物料需求时，顺延下一个同种物料料仓进行分配，以尽量保证称量斗只称量一种物料；如果无法避免称量两种物料时，选择共用料仓中总物料重量小的；否则保持原顺序料仓；

所述的判断料仓自动投料数据表的合理性包括下料重量合理性判断和下料速度合理性判断，所述的下料重量合理性判断为：当所需物料的重量值大于称量斗的称量能力时，需根据当前称量斗的称量能力分割物料，修正初步的料仓自动投料数据表，增加物料的批次，以满足此种物料的重量需求；所述的下料速度合理性判断为：两批物料之间的氧量差值与当前吹氧流量的商即为两批物料的间隔时间；监测上批物料在称量时的下料速度，根据将要投入的物料重量计算出物料称量所需的时间，两个时间相比较并给出偏差量，根据该偏差量对物料的设定重量的合理性加以判断；判断的结果按以下原则进行处理：(1)对于只有一个料仓的物料，如果时间不足，直接报警；(2)对于有两个以上料仓的物料，如果时间不足，按重量均分的原则进行分配调整，修正初步的料仓自动投料数据表；调整后重新计算时间，如果时间依然不足，做报警处理；(3)对于经过分割后的物料，按分割后的称量速度与时间倒推氧量设定并向前检查时间是否满足，若不满足时从前批物料投放完成时间向下计算物料投放的氧量，并修正初步的料仓自动投料数据表；

所述的投料控制具体为：首先根据控制方式是二级计算机控制还是一级自动控制或是一级手动控制来选择控制流程，当选择一级手动控制时，则主要由现场操作人员根据现场情况手动操作；当选择二级计算机控制或是一级自动控制时，则读取子称量系统投料数据表，启动自动投料过程；

自动投料过程以一个子称量系统为单位，分别进行；首先各子称量系统做投料状态的初始化，然后读取第一批投料物料的重量设定值，完成称量；此时需要判断是否还有同一批次不同料仓的物料等待称量，若有，则依次启动同一批次不同料仓的电动振动给料机，称量物料，直至同一批次的物料称量完成；

下面需要判断是否有汇总斗或汇总斗是否加入到自动称量控制系统中，如果汇总斗参加到自动称量控制系统之中，则直接控制称量斗下的排料闸门打开，将物料放入汇总斗中暂存，然后继续称量下一批物料，但放入汇总斗之前需要判断汇总斗中没有物料；如果没有汇总斗，则只能靠控制称量斗下的排料闸门来控制向转炉内投料的时间；则此时需要判断吹氧量或吹氧时间是否已到达投放物料的时间，如果已到时间，就控制称量斗下的排料闸门打开，将物料放入转炉中；而如果汇总斗也加入自动称量控制系统，那么就需要靠汇总斗下的排料闸门来控制向转炉中投放物料的时刻，当吹氧量或吹氧时间已到达投放物料的时间时，打开汇总斗下的排料闸门，将物料投入到转炉中；接下来需要从子称量系统投料数据表中读取下一批物料的数据并按照如上所述方法进行物料的自动称量与自动投放，直至最后一批物料被投放到转炉中，完成整个料单的自动投料控制。