CN103472811A - 炼钢二级过程控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢二级过程控制系统及控制方法，该系统与MES系统连接、并接收MES系统下达的作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中定周期从转炉、精炼炉、连铸的基础自动化系统获取生产实时过程数据，该系统包括生产指示模块、进程管理模块、生产实绩模块、成分管理模块、运行实绩模块、铁钢包管理模块、标准管理模块和统计分析模块；本发明将工业网内所有产线PLC内大量数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程，提高企业经济效益和整体竞争能力。

Description

炼钢二级过程控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及炼钢自动化、及信息技术领域，特别设计一种炼钢二级过程控制系统及控制方法。

背景技术

炼钢厂位于产品生产环节的关键部位，炼钢厂内部的工艺复杂：包括转炉炼钢、精炼、连铸等重要流程；外部与炼铁、轧钢相连。现有技术中有的采用二级系统来改进生产运行管理模式、降低生产成本，但是现有技术的二级系统成本过高；同时无法满足不同的现场实际生产需求，造成系统无法充分发挥作用。现有技术中炼钢厂各个控制系统呈现着分散、独立的状态，管理人员、技术人员或者工艺人员不能同时掌握所有产线的生产运行情况，不能在同一平台下实现对各产线的实时监测、分析、调度和管理，造成生产过程信息的不能共享，生产管理水平及效率低下。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种炼钢二级过程控制系统；本发明在融合现有技术实施钢铁企业信息化经验的基础上，将工业网内所有产线PLC内大量数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程，提高企业经济效益和整体竞争能力。

本发明还提供一种炼钢二级过程控制方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种炼钢二级过程控制系统，该系统与MES系统连接、并接收MES系统下达的作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中定周期从转炉、精炼炉、连铸的基础自动化系统获取生产实时过程数据，该系统包括生产指示模块、进程管理模块、生产实绩模块、成分管理模块、运行实绩模块、铁钢包管理模块、标准管理模块和统计分析模块：

所述生产指示模块接受MES下达的生产指示；

所述进程管理模块用于跟踪从生产开始到连铸过程中的炉次进程信息，同时跟踪各工序的主要技术参数状况，质量状况；

所述生产实绩管理模块用于跟踪铁水从转炉到精练再到连铸过程中的每一炉次的生产数据；包含了各工序每一炉次的PLC数据，称重数据，各种合金、微合金、辅料的投入产出数据；

所述成份查询模块用于从化验室获取化验成分，按照炉号进行成分查询；

所述运行实绩模块用于记录各工序主要设备的运行情况及故障处理情况；

所述铁/钢包管理模块用于根据钢包使用历史安排钢包的循环使用，优化钢包的分配和使用效率，人工实现钢包匹配，以提高钢水生产的质量和产量；

所述标准管理模块用于统一管理炼钢各个生产物料的代码，及炼钢生产的标准，包括：原料代码管理、设备代码管理等；

所述统计分析模块针对不同的生产环节以及每一个工序，提供生产统计，包括转炉、精炼、连铸、炼钢生产统计分析等。

利用过程控制系统对炼钢二级过程控制的方法，包括以下步骤：

1）首先系统从MES读取作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中通过OPC方式定周期从转炉、精炼炉、连铸炉的PLC系统中获取生产实时过程数据，然后将数据存入二级数据库中；

2）天车定位系统通过接口读取二级系统中的炉号，将炉号与天车相关的物料信息进行匹配，然后将匹配后的数据存入二级数据库中；

3)二级系统所包括的各个模块，将根据实际需要从数据库查询、添加、修改、删除数据，方便快捷的展示给用户。

所述方法包括以下具体步骤：

1）网络搭建，将现场所有PLC系统搭建成环网，并与服务器、网关等网络设备连接，组成二级系统网络；

2）整理生产工艺参数，掌握各个工序检测点，将需要采集的各个工序检测点的参数采集到PLC系统中；

3）了解设备情况，确定主要设备的检测点、及检修周期，以及主要的备品备件的种类；

4）通过PLC系统的OPC通讯接口，读取PLC内的生产数据，并将数据存入二级系统的历史数据库中；

5）安装天车系统装置，实现天车自动定位和称重数据采集；

6）对现场称重设备进行检查，确保铁水、钢水、废钢、合金、微合金等称重数据正确并都采集到二级系统中；

7）通过通讯接口、实现天车系统与二级系统之间数据的交互；

8）通过通讯接口、实现MES系统与二级系统之间数据的交互；

9）与现场沟通，分析生产操作流程和内容，提出优化解决方案。

本发明工作原理：

本发明融合现有技术实施企业信息化经验的基础上，将工业网内所有产线PLC内大量数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程、提高企业整体竞争能力，应用情况良好。

本发明基于实时采集现场数据的基础上，方便各级管理者掌握生产状况。将工业网内所有产线PLC内大量数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，全面掌握生产参数及设备运行情况；实现炼钢生产物流、信息流一致，达到全线物流的完整跟踪。对炼钢的各个生产工序进行数字化过程控制监控，从脱硫站到转炉到精练到连铸，全流程的数据跟踪，并能提供以炉次及钢种为单位的品质分析；进行天车的自动定位及自动计重，用户通过浏览器实时参看天车的运行状态及钢包、铁水、废钢等参数，方便调度统一指挥，优化生产；进行物料投入产出跟踪，为成本核算提供准确的支持。准确记录各种合金、贵金属等物料的投入产出，通过公式运算核算成本，有效控制物料消耗、降低吨钢成本。

本发明基于在实时采集大量生产数据并安全快速传递到办公网的基础上，实现对铁水、钢水的产量、各种物料的消耗量、工艺过程参数进行实时的自动采集和监控，对实时消耗及时准确的计量和统计分析，对各产线的实时监测、分析、调度和管理功能。实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程、提高企业整体竞争能力。

本发明的有益效果：

1.炼钢二级过程控制系统融合现有技术实施企业信息化经验的基础上，将工业网内PLC数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程、提高企业整体竞争能力，应用情况良好。即本发明建立在用户服务器基础上的控制系统，将直接与一级设备控制系统、检化验室计算机和转炉、精练、连铸机基础自动化系统通讯，从而确保所有的工艺设备区实现完全整合和集成，实现了强化炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程、提高企业整体竞争能力，满足了炼钢厂过程控制的自身需求。

2.炼钢二级过程控制系统基于实时采集现场数据的基础上，方便各级管理者掌握生产状况，将工业网内PLC数据安全、快速的上传到办公网内的二级系统，全面掌握生产参数及设备运行情况；实现炼钢生产物流、信息流一致，达到全线物流的完整跟踪。

3.炼钢二级过程控制系统的建立与应用，可以对钢水的产量、各种物料的消耗量、工艺过程参数进行实时的自动采集和监控，对实时消耗及时准确的计量和统计分析，能够确实有效的提高炼钢厂的管理水平、控制物料消耗、降低吨钢成本、合理调度流程、提高经济效益及整体竞争能力。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

结合图1，一种炼钢二级过程控制系统，该系统与MES系统连接、并接收MES系统下达的作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中定周期从转炉、精炼炉、连铸的基础自动化系统获取生产实时过程数据，该系统包括生产指示模块、进程管理模块、生产实绩模块、成分管理模块、运行实绩模块、铁钢包管理模块、标准管理模块和统计分析模块。每一个模块下面又包换多个子画面。下面具体说明各个模块的功能：

1、生产指示模块接受MES下达的生产指示。以炉次为单位查询从铁水预处理到连铸的生产指示信息，主要参数有炉次、钢种、出钢量、工艺流程路线等；并对铁水、炉次计划进行装炉计划匹配等。

2、进程管理模块用于跟踪从生产开始到连铸过程中的炉次进程信息，同时跟踪各工序的主要技术参数状况，质量状况。

3、生产实绩管理模块用于跟踪铁水从转炉到精练再到连铸过程中的每一炉次的生产数据，包含了各工序每一炉次的PLC数据，称重数据，各种合金、微合金、辅料的投入产出数据。包括转炉实绩、合金使用实绩、精炼实绩、VD实绩。其中转炉实绩包括：出钢后从一级系统接收转炉实绩数据，并与炉次进行匹配，转炉负责人可查询转炉实绩信息；转炉工在出钢时根据需要可录入转炉作业实绩；装料开始时刻，结束出钢时刻进程实绩；一级没有上传的转炉实绩，转炉工可手动录入相关信息。合金使用实绩包括：从一级系统接收合金实绩使用量，转炉负责人可查询合金使用信息。废钢投入实绩：从一级系统接收废钢实绩使用量，转炉负责人可查询废钢使用信息。精炼实绩包括：从一级系统接收LF实绩数据，并与炉次进行匹配。LF负责人可查询LF实绩信息。微合金投入实绩：从一级系统接收微合金实绩使用量，LF负责人可查询微合金使用信息。VD实绩包括：从一级系统接收VD实绩数据，并与炉次进行匹配。VD负责人可查询VD实绩信息。连铸机作业实绩：从一级系统接收连铸实绩数据，并与炉次进行匹配。LF负责人可查询连铸实绩信息。

4、成份查询模块用于从化验室获取化验成分，按照炉号进行成分查询。

5、运行实绩模块用于记录各工序主要设备的运行情况及故障处理情况；包括停机实绩、异常材实绩；其中停机实绩包括停机代码、停机开始时间，停机结束时间、停机时间等信息。异常材实绩包括返送钢水、废钢处理等，确认返送钢水的炉次原因、成分、重量、温度、炉次等，查询返送钢水情况；确定废钢处理的炉次，输入废钢原因及返送始发工序代码。

6、铁/钢包管理模块用于根据钢包使用历史安排钢包的循环使用，优化钢包的分配和使用效率，人工实现钢包匹配，以提高钢水生产的质量和产量。

7、标准管理模块用于统一管理炼钢各个生产物料的代码，及炼钢生产的标准，包括：原料代码管理、设备代码管理等。

8、统计分析模块针对不同的生产环节以及每一个工序，提供生产统计，包括转炉、精炼、连铸、炼钢生产统计分析等。

本发明的炼钢二级过程控制系统能实现实时采集现场数据，方便各级管理者掌握生产状况；实现炼钢生产物流、信息流一致，达到全线物流的完整跟踪，跟踪深度到件次（炉次及板坯）；进行天车的自动定位及自动计重；为调度指挥人员提供及时准确的数据，支持调度进行生产管制；对炼钢的各个生产工序进行数字化过程质量控制监控，并能提供以炉次及钢种为单位的品质分析；提供以班为单位的数据查询；进行物料投入产出跟踪，为成本核算提供准确的支持；提供以炉次及钢种为单位的原材物料统计分析以指导生产计划的安排及生产采购策略；对设备进行管理，以支持生产检修策略，提供生产检修的日志。

利用该系统对炼钢二级过程控制的方法，包括以下步骤：

首先系统从MES读取作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中通过OPC方式定周期从转炉、精炼炉、连铸的PLC系统中获取生产实时过程数据，然后将数据存入二级数据库中。天车定位系统通过接口读取二级系统中的炉号，将炉号与天车相关的物料信息进行匹配，然后将匹配后的数据存入二级数据库中。然后二级系统所包括的各个模块，将根据实际需要从数据库查询、添加、修改、删除数据，方便快捷的展示给用户。具体是通过以下步骤实现的：

1、网络搭建，将现场所有PLC系统搭建成环网，并与服务器、网关等网络设备连接，组成二级系统网络；

2、整理生产工艺参数，掌握各个工序检测点都有哪些，对需要采集的各个工序检测点的参数采集到PLC系统中；

3、了解设备情况，确定主要设备的检测点、及检修周期，以及主要的备品备件的种类；

4、通过PLC系统的OPC通讯接口，读取PLC内的生产数据，并将数据存入二级系统的历史数据库中；

5、安装天车系统装置，实现天车自动定位和称重数据采集；

6、对现场称重设备进行检查，确保铁水、钢水、废钢、合金、微合金等称重数据正确并都采集到二级系统中；

7、通过通讯接口、实现天车系统与二级系统之间数据的交互；

8、通过通讯接口、实现MES系统与二级系统之间数据的交互；

9、与现场沟通，全面仔细分析生产操作流程和内容，提出优化解决方案。

还包括生产指示模块、进程管理模块、生产实绩模块、成分管理模块、运行实绩模块、铁钢包管理模块、标准管理模块和统计分析模块的确定。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种炼钢二级过程控制系统，该系统与MES系统连接、并接收MES系统下达的作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中定周期从转炉、精炼炉、连铸的基础自动化系统获取生产实时过程数据，其特征是，该系统包括生产指示模块、进程管理模块、生产实绩模块、成分管理模块、运行实绩模块、铁钢包管理模块、标准管理模块和统计分析模块，其中：

所述生产指示模块接受MES下达的生产指示；

所述进程管理模块用于跟踪从生产开始到连铸过程中的炉次进程信息，同时跟踪各工序的主要技术参数状况，质量状况；

所述生产实绩管理模块用于跟踪铁水从转炉到精练再到连铸过程中的每一炉次的生产数据；

所述成份查询模块用于从化验室获取化验成分，按照炉号进行成分查询；

所述运行实绩模块用于记录各工序主要设备的运行情况及故障处理情况；

所述铁/钢包管理模块用于根据钢包使用历史安排钢包的循环使用，优化钢包的分配和使用效率，人工实现钢包匹配；

所述标准管理模块用于统一管理炼钢各个生产物料的代码，及炼钢生产的标准；

所述统计分析模块针对不同的生产环节以及每一个工序，提供生产统计，包括转炉、精炼、连铸、炼钢生产统计分析。

2.如权利要求1所述的炼钢二级过程控制系统，其特征是，所述生产数据包含了各工序每一炉次的PLC数据、称重数据、各种合金、微合金、辅料的投入产出数据。

3.利用过程控制系统对炼钢二级过程控制的方法，其特征是，包括以下步骤：

1）首先系统从MES读取作业指示，根据生产的实绩进行铁水计划匹配，在生产过程中通过OPC方式定周期从转炉、精炼炉、连铸炉的PLC系统中获取生产实时过程数据，然后将数据存入二级数据库中；

2）天车定位系统通过接口读取二级系统中的炉号，将炉号与天车相关的物料信息进行匹配，然后将匹配后的数据存入二级数据库中；

3)二级系统所包括的各个模块，将根据实际需要从数据库查询、添加、修改、删除数据，方便快捷的展示给用户。

4.如权利要求3所述的炼钢二级过程控制的方法，其特征是，包括以下具体步骤：

1）网络搭建，将现场所有PLC系统搭建成环网，并与服务器、网关等网络设备连接，组成二级系统网络；

2）整理生产工艺参数，掌握各个工序检测点，将需要采集的各个工序检测点的参数采集到PLC系统中；

3）了解设备情况，确定主要设备的检测点、及检修周期，以及主要的备品备件的种类；

4）通过PLC系统的OPC通讯接口，读取PLC内的生产数据，并将数据存入二级系统的历史数据库中；

5）安装天车系统装置，实现天车自动定位和称重数据采集；

6）对现场称重设备进行检查，确保铁水、钢水、废钢、合金、微合金等称重数据正确并都采集到二级系统中；

7）通过通讯接口、实现天车系统与二级系统之间数据的交互；

8）通过通讯接口、实现MES系统与二级系统之间数据的交互；

9）与现场沟通，分析生产操作流程和内容，提出优化解决方案。