CN104133451A - 一种炼钢吹氩钢包管理系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢吹氩钢包管理系统与方法，所述的炼钢吹氩钢包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吹氩站；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，实时在炼钢生产排程系统上展示钢包是否出入吹氩站。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对现场情况的掌握。

Description

一种炼钢吹氩钢包管理系统与方法

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体涉及一种炼钢吹氩钢包管理系统与方法。

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，炼钢吹氩站中控室操作岗位人员操作钢包的入站、吹氩和出站。在操作的过程中，除了吹氩站的操作人员以及巡视的炼钢调度人员以外，其他工序的操作人员只能通过单一的无线报话机方式了解吹氩工序的钢包吹氩情况。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)现场嘈杂，各工序通过无线报话机沟通时沟通质量低，成本高，降低了钢包的工序间流转速度。时间上的延误会降低钢水的温度，从而增加冶炼成本。(3)没有系统生产排程的指导，无法及时的告知行车工钢包的流向，不能看到吹氩运行的明细自动化工艺数据，使得下一工序无法提前做好钢包入站准备。(4)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。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种炼钢吹氩钢包管理系统；第二目的在于提供所述炼钢吹氩钢包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：用于采集钢包数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储钢包信息；

数据分析模块：用于综合分析氩站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钢包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钢包数据，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吹氩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秒钟扫描一次吹氩实时自动化数据记录表，扫描到吹氩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，运行逻辑判断语句判断钢包是否可以出入吹氩站；

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包是否可以出入吹氩站，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包入精炼或者是入连铸工序；

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。

本发明克服炼钢吹氩钢包出入站及时性、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，实时在炼钢生产排程系统上展示钢包是否出入吹氩站。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对现场情况的掌握。

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。

本发明所述的炼钢吹氩钢包管理系统，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：用于采集钢包数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储钢包信息；

数据分析模块：用于综合分析氩站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钢包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钢包数据，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钢包数据为钢包入氩站、钢包出氩站、吹氩阀门开/关到位信号、氩气流量信号、氩气耗量信号、吹氩时间信号（分）、吹氩时间信号（秒）、调压阀后压力、钢水定氧和钢水温度。

数据存储模块中所述钢包信息为钢水温度、钢水重量、钢包号、钢包炉次号和钢包计划工艺路线。

数据分析模块中所述的氩站状态为阀门开到位、阀门关到位、正在吹氩、 吹氩开始、调压阀后压力和吹氩结束。

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钢包出站、吹氩钢包入站、吹氩钢包出站、吹氩开始和吹氩结束。

状态设置模块中所述的状态为吹氩钢包入站和吹氩钢包出站状态。

线程管理模块是以1秒钟的频率刷新信号数据，根据获取到的转炉炉次结束信号和转炉钢水出站状态调用数据分析模块分析钢包是否可以入氩站，如果是，则调用状态设置模块设置吹氩的状态为吹氩钢包入站状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、氩气流量信号、氩气耗量信号、吹氩时间信号等调用状态设置模块设置吹氩的状态为正在吹氩状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、吹氩结束信号等调用数据分析模块5分析钢包是否可以出氩站，如果是，则调用状态设置模块设置吹氩的状态为吹氩钢包出站状态。

流程控制模块是通过扫描由状态设置模块设置的吹氩站钢包状态，当扫描到状态设置为吹氩钢包入站状态时，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有钢包可以入吹氩站；当扫描到状态设置为吹氩钢包出站状态时，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有钢包出吹氩站。

本发明所述的炼钢吹氩钢包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吹氩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秒钟扫描一次吹氩实时自动化数据记录表，扫描到吹氩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，运行逻辑判断语句判断钢包是否可以出入吹氩站；

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包是否可以出入吹氩站，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包入精炼或者是入连铸工序；

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炼钢吹氩钢包出入站及时性、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吹氩钢包入站、出站的方法。判断钢包是否可以入氩站、出氩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（钢水入氩站、正在吹氩、钢水出氩站），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氩站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吹氩钢包出入站方法：

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吹氩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秒钟扫描一次吹氩实时自动化数据记录表，扫描到吹氩实时自动化数据的变化值时，发消息通知数据分析模块；

3）数据分析模块接收消息通知，运行逻辑判断语句判断钢包是否可以出入吹氩站；

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包是否可以出入吹氩站，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包入精炼或者是入连铸工序；

6）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；

本发明的方法用于钢铁企业炼钢厂生产排程系统自动判断吹氩钢包当前在系统中是否可以出入站，通过获取吹氩的设备运行情况和自动化信号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在排程系统中吹氩钢包的出入站动作。

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，实时在炼钢生产排程系统上展示钢包是否出入吹氩站。通过人机界面实时展示，提高钢铁企业炼钢生产调度对现场情况的掌握。

本发明是一种应用于钢铁企业的自动判断炼钢吹氩钢包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，界面展示模块（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，根据获取到的转炉炉次结束信号和转炉钢水出站状态调用数据分析模块5分析钢包是否可以入氩站，如果是，则调用状态设置模块3设置吹氩的状态为吹氩钢包入站状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、氩气流量信号、氩气耗量信号、吹氩时间信号等调用状态设置模块3设置吹氩的状态为正在吹氩状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、吹氩结束信号等调用数据分析模块5分析钢包是否可以出氩站，如果是，则调用状态设置模块3设置吹氩的状态为吹氩钢包出站状态。流程控制模块6通过扫描由状态设置模块3设置的吹氩站钢包状态，当扫描到状态设置为吹氩钢包入站状态时，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上显示当前有钢包可以入吹氩站；当扫描到状态设置为吹氩钢包出站状态时，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上显示当前有钢包出吹氩站

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、流程控制实现吹氩站钢包出入站管理。

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、炼钢吹氩钢包入站：

a. 设备自动化仪表信号，如下：

信号名称	值
		转炉炉次结束	1
吹氩开始	1
		吹氩阀门关到位	0
吹氩阀门开到位	1
		氩气流量	大于0
氩气耗量	大于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吹氩实时自动化数据记录表；

d.线程管理模块按照1秒的频率扫描吹氩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.分析结果推论出吹氩站当前可以允许钢包入站进行吹氩操作，则将结果发送消息给状态设置模块，设置当前吹氩站为吹氩钢包入站状态； 

f.流程管理模块读取到吹氩站状态，并在人机交互界面上显示。

二、炼钢吹氩站钢包出站：

a. 设备自动化仪表信号，如下：

信号名称	值
		吹氩阀门开到位	0
吹氩阀门关到位	1
		吹氩结束	1

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吹氩实时自动化数据记录表；

d.线程管理模块按照1秒的频率扫描吹氩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当前吹氩钢包进行了出站操作；

f.将结果发送消息给状态设置模块，设置当前状态为吹氩钢包出站状态；

g.流程管理模块读取到吹氩钢包出站状态，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)

1.一种炼钢吹氩钢包管理系统，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：用于采集钢包数据并传输至数据存储模块中存储；

数据存储模块：用于存储钢包信息；

数据分析模块：用于综合分析氩站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钢包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钢包数据，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所述的炼钢吹氩钢包管理系统，其特征在于数据采集模块中所述的钢包数据为钢包入氩站、钢包出氩站、吹氩阀门开/关到位信号、氩气流量信号、氩气耗量信号、吹氩时间信号、 吹氩时间信号、调压阀后压力、钢水定氧和钢水温度。

3.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，其特征在于数据存储模块中所述钢包信息为钢水温度、钢水重量、钢包号、钢包炉次号和钢包计划工艺路线。

4.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，其特征在于数据分析模块中所述的氩站状态为阀门开到位、阀门关到位、正在吹氩、 吹氩开始、调压阀后压力和吹氩结束。

5.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，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所述的炼钢吹氩钢包管理系统，其特征在于数据分析模块中所述的分析结果为转炉钢包出站、吹氩钢包入站、吹氩钢包出站、吹氩开始和吹氩结束。

7.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，其特征在于状态设置模块中所述的状态为吹氩钢包入站和吹氩钢包出站状态。

8.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，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，根据获取到的转炉炉次结束信号和转炉钢水出站状态调用数据分析模块分析钢包是否可以入氩站，如果是，则调用状态设置模块设置吹氩的状态为吹氩钢包入站状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、氩气流量信号、氩气耗量信号、吹氩时间信号等调用状态设置模块设置吹氩的状态为正在吹氩状态；根据获取到的吹氩阀门开到位信号、吹氩阀门关到位信号、吹氩结束信号等调用数据分析模块分析钢包是否可以出氩站，如果是，则调用状态设置模块设置吹氩的状态为吹氩钢包出站状态。

9.根据权利要求1所述的炼钢吹氩钢包管理系统，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吹氩站钢包状态，当扫描到状态设置为吹氩钢包入站状态时，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有钢包可以入吹氩站；当扫描到状态设置为吹氩钢包出站状态时，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有钢包出吹氩站。

10.一种权利要求1~9任一所述的炼钢吹氩钢包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吹氩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秒钟扫描一次吹氩实时自动化数据记录表，扫描到吹氩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，运行逻辑判断语句判断钢包是否可以出入吹氩站；

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包是否可以出入吹氩站，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包入精炼或者是入连铸工序；

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。