CN104133415A - 一种炼钢转炉钢水管理系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢转炉钢水管理系统与方法，所述的炼钢转炉钢水管理系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、状态设置模块、线程管理模块、流程控制模块、界面展示模块；所述的方法为PLC数据采集模块采集数据，将各工序设备设置为对应状态；数据分析模块判断钢包是否可以出入站；流程控制模块通过界面展示。本发明自动从现场设备中采集自动化信号数据，利用网络和数据库资源来支持精确到1秒的实时逻辑分析判断、保存生产现场信号数据日志。无需客户端的操作员操作，及时准确的反映出现场设备生产情况，实时推论出转炉钢水是否可以出入站的结论。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对转炉冶炼的作业效率。

Description

一种炼钢转炉钢水管理系统与方法

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体涉及一种炼钢转炉钢水管理系统与方法。

背景技术

目前钢铁企业炼钢厂的工序复杂度高，工序之间协调性强，时序性要求快速及时，对各工序生产准备和完成情况的信息获取的及时性要求高。目前炼钢钢水的调度主要靠炼钢调度人员在现场指挥操作，通过现场观察脱硫预处理的铁水的处理和准备情况，通过现场观察转炉钢水的冶炼情况，通过现场观察吹氩工序的钢水吹氩情况，通过现场观察连铸工序的钢水浇注情况来综合判断目前转炉钢水是否可以入站冶炼或者是出站浇注。这种工作方法的主要缺点是：(1)现场生产环境恶劣、调度人员在现场各工序频繁穿插走动容易发生安全事故。(2)钢水出入站的及时性不能得到保证，调度人员了解各工序生产情况时花费时间较多，不能及时地通知转炉钢水出入站。时间上的延误会降低钢水的温度，从而增加冶炼成本。(3)人为判断的正确性得不到有效的校验，现场观察只能凭借经验，不能看到设备运行的明细自动化工艺数据，凭借经验必然不可避免的会出现人为错误。(4)人为判断依据无法保存，如果出现判断错误并导致钢水滞留，则没有有效途径可以还原现场生产情况，不便于数据分析。(5)没有系统连贯性，对于后续工序的业务流程只能由炼钢调度人工通知操作。因此，开发一种解决上述问题的管理系统是非常必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种炼钢转炉钢水管理系统；第二目的在于提供所述炼钢转炉钢水管理系统的使用方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、状态设置模块、线程管理模块、流程控制模块、界面展示模块，其中：

数据采集模块：用于采集转炉钢水数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储转炉钢水信息；

数据分析模块：用于综合分析转炉状态和各工序设备状态，分析结果发送至流程控制模块；

状态设置模块：用于将数据存储模块中的转炉钢水数据设置数据状态以供线程管理模块进行读取；

线程管理模块：用于按照设定时间频率从数据存储模块中读取采集的转炉钢水数据，并传输至数据分析模块；

流程控制模块：用于接收数据分析模块的分析结果并通过界面展示模块展示给操作人员进行操作；

界面展示模块：用于展示分析结果以供操作人员进行操作。

本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：

A、现场设备自动化信号数据通过PLC数据采集模块采集获得，通过网络传输将数据保存到数据库服务器的生产设备实时自动化数据记录表，通过状态设置模块将各工序设备设置为对应状态；

B、线程管理模块每隔1秒钟扫描一次生产设备实时自动化数据记录表，扫描到生产设备实时自动化数据的变化值时，发消息通知数据分析模块；

C、数据分析模块接收消息通知，运行逻辑判断语句计算炼钢钢水是否可以出入站；

D、得出数据逻辑分析结论后，数据分析模块将结论传输给流程控制模块；

E、流程控制模块通过人机交互界面展示给炼钢生产调度人员目前钢水是否可以出入站，并根据系统配置采用自动或者人工方式按照预设的工艺路线将钢水入站或出站到下一个工序；

F、成功执行出入站操作后通过状态设置模块设置状态为钢水已出站\已入站状态。

本发明克服炼钢转炉钢水出入站及时性、准确性、可追朔性和连贯性不够的问题，本发明自动从现场设备中采集自动化信号数据，利用网络和数据库资源来支持精确到1秒的实时逻辑分析判断、保存生产现场信号数据日志。无需客户端的操作员操作，及时准确的反映出现场设备生产情况，实时推论出转炉钢水是否可以出入站的结论。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对转炉冶炼的作业效率。

附图说明

图1为本发明模块结构示意图；

图2为本发明管理系统流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的炼钢转炉钢水管理系统，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、状态设置模块、线程管理模块、流程控制模块、界面展示模块，其中：

数据采集模块：用于采集转炉钢水数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储转炉钢水信息；

数据分析模块：用于综合分析转炉状态和各工序设备状态，分析结果发送至流程控制模块；

状态设置模块：用于将数据存储模块中的转炉钢水数据设置数据状态以供线程管理模块进行读取；

线程管理模块：用于按照设定时间频率从数据存储模块中读取采集的转炉钢水数据，并传输至数据分析模块；

流程控制模块：用于接收数据分析模块的分析结果并通过界面展示模块展示给操作人员进行操作；

界面展示模块：用于展示分析结果以供操作人员进行操作。

数据采集模块中所述的转炉钢水数据为脱硫出站信号、出渣信号、炉次结束信号、转炉出钢温度、氩气流量、吹氩压力、连铸换包位、连铸大包总重、结晶器水总管压力、结晶水总管流量。

数据存储模块中所述转炉钢水信息为钢水重量、钢包号、钢水温度和钢包计划排程路线。

数据分析模块中所述的转炉状态为转炉兑铁、转炉吹炼、转炉测温、转炉炉次结束和转炉出钢。

数据分析模块中所述的各工序设备状态为转炉炉次结束信号、吹氩开始信号、吹氩结束信号、连铸回转台转包信号、连铸1号臂在浇注位信号和连铸2号臂在浇注位信号。

数据分析模块中所述的分析结果为转炉兑铁、转炉吹炼、转炉炉次结束和转炉出钢。

状态设置模块中所述的状态为吹炼、出渣、烘炉、停炉、转炉钢水入站、转炉钢水出站。

线程管理模块是以1秒钟的频率刷新信号数据，根据获取到的脱硫出站信号、出渣信号、炉次结束信号值调用数据分析模块分析铁水是否可以入站，如果是，则调用状态设置模块设置转炉的状态为转炉钢水入站状态；根据获取到的转炉出钢温度、氩气流量、吹氩压力、连铸换包位、连铸大包总重、结晶器水总管压力、结晶水总管流量等信号值调用数据分析模块分析转炉钢水是否可以出站，如果是，则通过状态设置模块3设置转炉的状态为转炉钢水出站状态。

流程控制模块是通过扫描由状态设置模块设置的转炉状态，当扫描到状态设置为转炉钢水入站状态时，流程控制模块发出消息通知界面展示模块，在界面展示模块界面上显示当前转炉为钢水入站状态；当扫描到状态设置为转炉钢水出站状态时，流程控制模块发出消息通知界面展示模块，在界面展示模块界面上显示当前转炉为钢水出站状态。

本发明所述的炼钢转炉钢水管理系统的使用方法，包括以下步骤：

A、现场设备自动化信号数据通过PLC数据采集模块采集获得，通过网络传输将数据保存到数据库服务器的生产设备实时自动化数据记录表，通过状态设置模块将各工序设备设置为对应状态；

B、线程管理模块每隔1秒钟扫描一次生产设备实时自动化数据记录表，扫描到生产设备实时自动化数据的变化值时，发消息通知数据分析模块；

C、数据分析模块接收消息通知，运行逻辑判断语句计算炼钢钢水是否可以出入站；

D、得出数据逻辑分析结论后，数据分析模块将结论传输给流程控制模块；

E、流程控制模块通过人机交互界面展示给炼钢生产调度人员目前钢水是否可以出入站，并根据系统配置采用自动或者人工方式按照预设的工艺路线将钢水入站或出站到下一个工序；

F、成功执行出入站操作后通过状态设置模块设置状态为钢水已出站\已入站状态。

本发明的目的是克服上述炼钢转炉钢水出入站及时性、准确性、可追朔性和连贯性不够的问题，提供一种自动判断炼钢钢水入站、出站的方法。判断钢水是否可以入站、出站的基础数据通过采集设备自动化信号获得，采集的信号以数据包的方式在PLC网络上传输，数据到达数据库后，经过数据整理、状态设置等处理动作后由判断进程进行逻辑分析和处理，能及时、准确的推出结论，并具有可追朔性和数据连贯性，触发下一步工序流程执行，提高设备利用效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：系统由PLC数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、状态设置模块、线程管理模块、流程控制模块、人机交互界面组成：PLC数据采集模块采集现场设备自动化信号并整理成数据包，通过采集工作站将数据提交给数据存储模块进行存储，同时通过状态设置模块设置状态（吹炼、出渣、烘炉、停炉、转炉钢水入站、转炉钢水出站），线程管理模块按照设定时间频率读取采集数据，通过数据分析模块综合分析当前转炉状态和其他各工序设备状态，将分析结果发消息通知给流程控制模块，流程控制模块将钢水是否可以出入站的信息通过人机交互界面展示给炼钢生产调度人员进行自动或者手动操作。

本发明自动判断炼钢转炉钢水出入站方法：

1）现场设备自动化信号数据通过PLC数据采集模块采集获得，通过网络传输将数据保存到数据库服务器的生产设备实时自动化数据记录表，通过状态设置模块将各工序设备设置为对应状态；

2）线程管理模块每隔1秒钟扫描一次生产设备实时自动化数据记录表，扫描到生产设备实时自动化数据的变化值时，发消息通知数据分析模块；

3）数据分析模块接收到消息通知，运行条件逻辑判断语句计算炼钢钢水是否可以出入站；

4）得出数据逻辑分析结论后，数据分析模块将结论传输给流程控制模块；

5）流程控制模块通过人机交互界面展示给炼钢生产调度人员目前钢水是否可以出入站，并根据系统配置采用自动或者人工方式按照预设的工艺路线将钢水入站或出站到下一个工序；

6）成功执行出入站操作后通过状态设置模块设置转炉状态为钢水已出站\已入站状态；

7）从数据采集到得出炼钢钢水是否可以出入站结论的整个过程不需要人工干预；

本发明的方法用于钢铁企业炼钢厂生产排程自动判断转炉钢水当前是否可以出入站，通过获取上下工序的设备运行情况来实时判断并得出结论，系统每1秒钟采集一次现场设备自动化信号，每1秒钟根据获取的信号自动判断一次，并将判断结果展示到人机交互界面，及时地提供现场生产情况给炼钢调度人员，炼钢调度人员可选择手动或是采用系统默认的自动操作来完成转炉钢水出入站动作。

本发明的有益效果是，自动从现场设备中采集自动化信号数据，利用网络和数据库资源来支持精确到1秒的实时逻辑分析判断、保存生产现场信号数据日志。无需客户端的操作员操作，及时准确的反映出现场设备生产情况，实时推论出转炉钢水是否可以出入站的结论。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对转炉冶炼的作业效率。

本发明是一种应用于钢铁企业的自动判断炼钢转炉钢水出入站的系统和方法，包括PLC数据采集模块1、数据存储模块2、状态设置模块3、线程管理模块4、数据分析模块5，流程控制模块6，人机交互界面7，如图1所示，自动化信号数据采集工控机安装在现场设备电气室，通过连接PLC总线网络获取和传输数据。PLC数据采集模块1从PLC网络获取自动化仪表信号数据，获取到的数据提交给数据存储模块2进行存储，存储介质为数据库，同时通过线程管理模块4以1秒钟的频率刷新信号数据，根据获取到的脱硫出站信号、出渣信号、炉次结束信号值调用数据分析模块5分析铁水是否可以入站，如果是，则调用状态设置模块3设置转炉的状态为转炉钢水入站状态；根据获取到的转炉出钢温度、氩气流量、吹氩压力、连铸换包位、连铸大包总重、结晶器水总管压力、结晶水总管流量等信号值调用数据分析模块5分析转炉钢水是否可以出站，如果是，则通过状态设置模块3设置转炉的状态为转炉钢水出站状态，流程控制模块6通过扫描由状态设置模块3设置的转炉状态，当扫描到状态设置为转炉钢水入站状态时，流程控制模块6发出消息通知人机交互界面7，在人机交互界面7上显示当前转炉为钢水入站状态；当扫描到状态设置为转炉钢水出站状态时，流程控制模块6发出消息通知人机交互界面7，在人机交互界面7上显示当前转炉为钢水出站状态； 

本发明特点：

a.设备自动化仪表信号自动采集得到。

b.自动化仪表信号数据通过现场PLC网络传输到企业局域网。

c.通过线程扫描、状态设置、数据分析、流程控制实现转炉钢水出入站管理。

d.动态按照自动化仪表信号分析判断，实时可靠。

e.整个过程不需要人工干预。

如图2所示，该图表明系统工作流程及实现处理方法，具体实现方法如下：

一、炼钢转炉钢水入站：

a. 设备自动化仪表信号，如下：

信号名称	值
		脱硫铁水出站	1或者0
转炉出渣	1或者0
		炉次结束	1或者0

b. PLC数据采集模块采集出以上信号数据；

c.通过企业局域网传输并保存到数据库的生产设备实时自动化数据记录表；

d.线程管理模块按照1秒的频率扫描生产设备实时自动化数据记录表，将获取的记录发送消息给数据分析模块进行分析；

e.分析结果推论出转炉当前已经准备好冶炼新炉次（脱硫铁水出站=1、转炉出渣=1、炉次结束=1），则将结果发送消息给状态设置模块，设置当前转炉为转炉钢水入站状态；

f. 分析结果推论出转炉当前没有准备好冶炼新炉次（任意一个信号值为0），则转炉原有状态不变；

g.流程管理模块读取到转炉钢水入站状态，并在人机交互界面上显示。

二、炼钢转炉钢水出站：

a. 设备自动化仪表信号，如下：

信号名称	值
		转炉出钢温度	1670
炉前快检判定	合格
		氩气流量	4.14063
吹氩压力	1MPa
		连铸1#臂浇注位	1
连铸2#臂浇注位	0
		连铸1#臂大包总重	132T
连铸2#臂大包总重	0
		结晶器水总管压力	1.35
结晶水总管流量	1088.19

b. PLC数据采集模块采集出以上信号数据；

c.通过企业局域网传输并保存到数据库的生产设备实时自动化数据记录表；

d.线程管理模块按照1秒的频率扫描生产设备实时自动化数据记录表，将获取的记录发送消息给数据分析模块进行分析；

e.数据分析模块推论出转炉当前冶炼炉次是否可以出站

(1) 获取转炉出钢温度信号、炉前快检判定结果判断转炉钢水是否为合格钢水，钢水是否可以出炉，以上表数据为例，钢水可以出炉；

(2) 获取氩气流量、吹氩压力信号值判断吹氩设备是否正常，以上表数据为例，吹氩站可以进行钢水吹氩；

(3) 获取连铸1#臂浇注位、连铸2#臂浇注位、连铸1#臂大包总重、连铸2#臂大包总重信号值判断连铸是否有空闲工位可以存放钢包，以上表数据为例，连铸2#工位空闲，可以放置钢包；

(4) 获取结晶器水总管压力、结晶水总管流量判断连铸设备是否正常，以上表数据为例，连铸工段设备运行正常，可以进行钢水浇注；

f. 综合以上分析结果推论出转炉钢水可以出炉，则将结果发送消息给状态设置模块，设置当前转炉为转炉钢水出站状态；

g.流程管理模块读取到转炉钢水出站状态，根据预设工艺路线将该炉次信息传递给下一个工位，并在人机交互界面上显示。

Claims (10)

1.一种炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、状态设置模块、线程管理模块、流程控制模块、界面展示模块，其中：

数据采集模块：用于采集转炉钢水数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储转炉钢水信息；

数据分析模块：用于综合分析转炉状态和各工序设备状态，分析结果发送至流程控制模块；

状态设置模块：用于将数据存储模块中的转炉钢水数据设置数据状态以供线程管理模块进行读取；

线程管理模块：用于按照设定时间频率从数据存储模块中读取采集的转炉钢水数据，并传输至数据分析模块；

流程控制模块：用于接收数据分析模块的分析结果并通过界面展示模块展示给操作人员进行操作；

界面展示模块：用于展示分析结果以供操作人员进行操作。

2.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于数据采集模块中所述的转炉钢水数据为脱硫出站信号、出渣信号、炉次结束信号、转炉出钢温度、氩气流量、吹氩压力、连铸换包位、连铸大包总重、结晶器水总管压力、结晶水总管流量。

3.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于数据存储模块中所述转炉钢水信息为钢水重量、钢包号、钢水温度和钢包计划排程路线。

4.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于数据分析模块中所述的转炉状态为转炉兑铁、转炉吹炼、转炉测温、转炉炉次结束和转炉出钢。

5.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于数据分析模块中所述的各工序设备状态为转炉炉次结束信号、吹氩开始信号、吹氩结束信号、 连铸回转台转包信号、连铸1号臂在浇注位信号和连铸2号臂在浇注位信号。

6.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于数据分析模块中所述的分析结果为转炉兑铁、转炉吹炼、转炉炉次结束和转炉出钢。

7.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于状态设置模块中所述的状态为吹炼、出渣、烘炉、停炉、转炉钢水入站、转炉钢水出站。

8.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于线程管理模块是以1秒钟的频率刷新信号数据，根据获取到的脱硫出站信号、出渣信号、炉次结束信号值调用数据分析模块分析铁水是否可以入站，如果是，则调用状态设置模块设置转炉的状态为转炉钢水入站状态；根据获取到的转炉出钢温度、氩气流量、吹氩压力、连铸换包位、连铸大包总重、结晶器水总管压力、结晶水总管流量等信号值调用数据分析模块分析转炉钢水是否可以出站，如果是，则通过状态设置模块3设置转炉的状态为转炉钢水出站状态。

9.根据权利要求1所述的炼钢转炉钢水管理系统，其特征在于流程控制模块是通过扫描由状态设置模块设置的转炉状态，当扫描到状态设置为转炉钢水入站状态时，流程控制模块发出消息通知界面展示模块，在界面展示模块界面上显示当前转炉为钢水入站状态；当扫描到状态设置为转炉钢水出站状态时，流程控制模块发出消息通知界面展示模块，在界面展示模块界面上显示当前转炉为钢水出站状态。

10.一种权利要求1~9任一所述的炼钢转炉钢水管理系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

A、现场设备自动化信号数据通过PLC数据采集模块采集获得，通过网络传输将数据保存到数据库服务器的生产设备实时自动化数据记录表，通过状态设置模块将各工序设备设置为对应状态；

B、线程管理模块每隔1秒钟扫描一次生产设备实时自动化数据记录表，扫描到生产设备实时自动化数据的变化值时，发消息通知数据分析模块；

C、数据分析模块接收消息通知，运行逻辑判断语句计算炼钢钢水是否可以出入站；

D、得出数据逻辑分析结论后，数据分析模块将结论传输给流程控制模块；

E、流程控制模块通过人机交互界面展示给炼钢生产调度人员目前钢水是否可以出入站，并根据系统配置采用自动或者人工方式按照预设的工艺路线将钢水入站或出站到下一个工序；

F、成功执行出入站操作后通过状态设置模块设置状态为钢水已出站\已入站状态。