CN106191371A - 转炉副枪自动控制系统与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转炉副枪自动控制系统与控制方法。本发明的转炉副枪自动控制系统，其特征是：包括L2状态跟踪模块，L2副枪控制模块，L2副枪信息采集模块，L2副枪信息存储模块，L2氧枪控制模块，L2静态控制模型，L2动态控制模型，L2吹氧信息收集模块，L1副枪控制模块，L1 DC分析仪模块，L1机械手控制模块，L1氧枪控制模块，副枪测量模块，L1-L2通信模块。本发明既提高副枪测量的效果与效率，又无需人工操作，为转炉的自动炼钢提供有力的技术支撑。
Description
技术领域：
本发明涉及一种转炉副枪自动控制系统与控制方法，属于信息控制技术领域。
背景技术：
装备有副枪的转炉，在冶炼过程中，需要副枪对钢水的成分、温度等信息进行测量，指导转炉的冶炼。在副枪测量的过程中，会出现副枪测量失败、探头脱离副枪等现象；在转炉自动炼钢的过程中，也需要实现副枪的自动控制，避免人工操作。因此，实现副枪的自动控制，取消人工操作十分重要。
发明内容:
本发明的目的是提供一种转炉副枪自动控制系统与控制方法，实现副枪的自动控制，既提高副枪测量的效果与效率，又无需人工操作，为转炉的自动炼钢提供有力的技术支撑。本发明的创新点在于将副枪的控制与氧枪控制、转炉静态模型、转炉动态模型结合，同时加装压力传感器判断探头是否成功的功能，从而实现副枪的自动控制。
上述的目的通过以下技术方案实现：
转炉副枪自动控制系统，包括L2状态跟踪模块，L2副枪控制模块，L2副枪信息采集模块，L2副枪信息存储模块，L2氧枪控制模块，L2静态控制模型，L2动态控制模型，L2吹氧信息收集模块，L1副枪控制模块，L1 DC分析仪模块，L1机械手控制模块，L1氧枪控制模块，副枪测量模块，L1-L2通信模块；
所述的L2状态跟踪模块：用于跟踪生产状态；
所述的L2副枪控制模块：用于转炉生产过程中的副枪控制；
所述的L2副枪信息采集模块：用于采集副枪的测量信息；
所述的L2副枪信息存储模块：用于存储副枪测量的信息；
所述的L2氧枪控制模块：用于控制氧枪的点火、升降、吹氧流量的大小等；
所述的L2静态控制模型：用于计算需要加入的辅料量、需要的总吹氧量，进行转炉冶炼的静态控制；
所述的L2动态控制模型：用于计算冶炼过程的碳含量、温度，进行转炉冶炼的动态控制；
所述的L2吹氧信息收集模块：用于收集转炉吹氧信息；
所述的L1副枪控制模块：用于控制副枪的探头安装、副枪下枪测量和副枪的提升；
所述的L1 DC分析仪模块：用于分析副枪测量的电动势，并转化为模拟量的数据；
所述的L1机械手控制模块：用于控制机械手进行副枪探头的拿取和安装；
所述的L1氧枪控制模块：用于控制氧枪的升降、吹氧流量；
所述的副枪测量模块：用于控制副枪测量，并收集测量结果；
所述的L1-L2通信模块：通过以太网采用TCP/IP协议OPC方式实现L2与L1的通信。
用上述的转炉副枪自动控制系统进行转炉副枪自动控制的方法，该方法包括如下步骤：
（1）L2状态跟踪模块跟踪转炉冶炼的过程状态；在当前转炉状态是吹炼开始状态时，L2状态跟踪模块跟踪通知L2副枪控制模块；
（2）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块下发安装TSC探头的信号给L1副枪控制模块；
（3）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSC探头到副枪上；
（4）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（3），直至成功；
（5）L2吹氧信息收集模块收集转炉吹氧信息，通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
（6）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量，并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
（7）L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSC探头并下枪测量；
（8）L2副枪控制模块通知L2氧枪控制模块进行氧枪控制，即增加吹氧流量，控制氧枪下枪；
（9）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块安装TSO探头；
（10）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSO探头到副枪上；
（11）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（10），直至成功；
（12）L2动态控制模型进行模型计算，当钢水温度、成分满足出钢要求时，需要氧枪提枪，停止吹炼，通知L2氧枪控制模块进行提枪；同时通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
（13）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量，并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
（14）L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSO探头并下枪测量。
所述的转炉副枪自动控制的方法，步骤（4）或者步骤（11）中所述的L1副枪控制模块检测探头安装是否成功的判断方法：在副枪把持器上，安装压力传感器，在副枪安装副枪测量探头后，压力传感器的压力探头与副枪测量探头圆柱面接触，压力传感器压力信号上传给L1副枪控制模块。当副枪把持器上与副枪测量探头接触时，会产生一定的压力，当压力达到一定值，表示副枪测量探头安装成功，否则为连接未成功；
所述的转炉副枪自动控制的方法，步骤（12）中L2动态控制模型进行模型判断满足氧枪提枪的条件：
提枪条件计算公式（1）：
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR)
- CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR) - TEAIM) *
(CEAIMU - CEAIML) (1)
其中：
C(VOXR,WR) ：动态模型计算[C]；
T(VOXR,WR) ：动态模型计算温度；
CEAIM ：目标吹止[C]浓度；
TEAIM ：目标吹止温度；
CEAIMU：目标吹止[C]浓度上限值；
CEAIML：目标吹止[C]浓度下限值；
TEAIMU：目标吹止温度上限值；
TEAIML：目标吹止温度上限值。
有益效果：
本发明结构简单，使用方便，通过该方法，能够实现副枪的自动控制，既提高副枪测量的效果与效率，又无需人工操作，为转炉的自动炼钢提供有力的技术支撑。
附图说明：
图1为本发明各模块之间的逻辑关系图，
图中：1、L2状态跟踪模块；2、L2副枪控制模块；3、L2副枪信息采集模块；4、L2副枪信息存储模块；5、L2氧枪控制模块；6、L2静态控制模型；7、L2动态控制模型；8、L2吹氧信息收集模块；9、L1副枪控制模块；10、L1 DC分析仪模块；11、L1机械手控制模块；12、L1氧枪控制模块；13、副枪测量模块；14、L1-L2通信模块。
图2为本发明的控制流程系图。
具体实施方式：
转炉副枪自动控制系统，包括L2状态跟踪模块，L2副枪控制模块，L2副枪信息采集模块，L2副枪信息存储模块，L2氧枪控制模块，L2静态控制模型，L2动态控制模型，L2吹氧信息收集模块，L1副枪控制模块，L1 DC分析仪模块，L1机械手控制模块，L1氧枪控制模块，副枪测量模块，L1-L2通信模块；
所述的L2状态跟踪模块：用于跟踪生产状态；
所述的L2副枪控制模块：用于转炉生产过程中的副枪控制；
所述的L2副枪信息采集模块：用于采集副枪的测量信息；
所述的L2副枪信息存储模块：用于存储副枪测量的信息；
所述的L2氧枪控制模块：用于控制氧枪的点火、升降、吹氧流量的大小等；
所述的L2静态控制模型：用于计算需要加入的辅料量、需要的总吹氧量，进行转炉冶炼的静态控制；
所述的L2动态控制模型：用于计算冶炼过程的碳含量、温度，进行转炉冶炼的动态控制；
所述的L2吹氧信息收集模块：用于收集转炉吹氧信息；
所述的L1副枪控制模块：用于控制副枪的探头安装、副枪下枪测量和副枪的提升；
所述的L1 DC分析仪模块：用于分析副枪测量的电动势，并转化为模拟量的数据；
所述的L1机械手控制模块：用于控制机械手进行副枪探头的拿取和安装；
所述的L1氧枪控制模块：用于控制氧枪的升降、吹氧流量；
所述的副枪测量模块：用于控制副枪测量，并收集测量结果；
所述的L1-L2通信模块：通过以太网采用TCP/IP协议OPC方式实现L2与L1的通信。
用上述的转炉副枪自动控制系统进行转炉副枪自动控制的方法，该方法包括如下步骤：
（1）L2状态跟踪模块跟踪转炉冶炼的过程状态；
（2）L2状态跟踪模块跟踪转炉状态，在当前转炉状态是吹炼开始状态时，L2状态跟踪模块跟踪通知L2副枪控制模块；
（3）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块下发安装TSC探头的信号给L1副枪控制模块；
（4）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSC探头到副枪上；
（5）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（4），直至成功；
L1副枪控制模块检测探头安装是否成功的判断方法：在副枪把持器上，安装压力传感器，在副枪安装副枪测量探头后，压力传感器的压力探头与副枪测量探头圆柱面接触，压力传感器压力信号上传给L1副枪控制模块。当副枪把持器上与副枪测量探头接触时，会产生一定的压力，当压力达到一定值，表示副枪测量探头安装成功，否则为连接未成功；
（6）L2吹氧信息收集模块收集转炉吹氧信息，控制副枪下枪测量动作；
在吹氧量大于转炉静态模型计算的吹氧量的σ%（σ在70～85之间，不同转炉取之不同）时，通知L2副枪控制模块控制副枪下枪测量；
（7）L2副枪控制模块通知L2氧枪控制模块进行提枪、降低吹氧流量；延时σt时间（用于氧枪提升和降低吹氧流量，防止氧枪吹氧产生的对副枪的影响）；
（8）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
（9）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量（包括钢水碳成分、温度、氧含量、凝固温度等），并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
（10）L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSC探头并下枪测量；
（11）L2副枪控制模块通知L2氧枪控制模块进行氧枪控制，即增加吹氧流量，控制氧枪下枪；
（12）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块安装TSO探头；
（13）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSO探头到副枪上；
（14）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（11），直至成功；
L1副枪控制模块检测探头安装是否成功的判断方法：在副枪把持器上，安装压力传感器，在副枪安装副枪测量探头后，压力传感器的压力探头与副枪测量探头圆柱面接触，压力传感器压力信号上传给L1副枪控制模块。当副枪把持器上与副枪测量探头接触时，会产生一定的压力，当压力达到一定值，表示副枪测量探头安装成功，否则为连接未成功；
（15）L2动态控制模型进行模型计算，当钢水温度、成分满足出钢要求时，需要氧枪提枪，停止吹炼，通知L2氧枪控制模块进行提枪；同时通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
L2动态控制模型进行模型判断满足氧枪提枪的条件：
提枪条件计算公式（1）：
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR) - CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR) - TEAIM) * (CEAIMU - CEAIML) (1)
其中：
C(VOXR,WR) ：动态模型计算[C]；
T(VOXR,WR) ：动态模型计算温度；
CEAIM
：目标吹止[C]浓度；
TEAIM
：目标吹止温度；
CEAIMU：目标吹止[C]浓度上限值；
CEAIML：目标吹止[C]浓度下限值；
TEAIMU：目标吹止温度上限值；
TEAIML：目标吹止温度上限值。
（16）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量（包括钢水碳成分、温度、氧含量、凝固温度等），并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSO探头并下枪测量。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (4)
1.一种转炉副枪自动控制系统，其特征是：包括L2状态跟踪模块，L2副枪控制模块，L2副枪信息采集模块，L2副枪信息存储模块，L2氧枪控制模块，L2静态控制模型，L2动态控制模型，L2吹氧信息收集模块，L1副枪控制模块，L1 DC分析仪模块，L1机械手控制模块，L1氧枪控制模块，副枪测量模块，L1-L2通信模块；
所述的L2状态跟踪模块：用于跟踪生产状态；
所述的L2副枪控制模块：用于转炉生产过程中的副枪控制；
所述的L2副枪信息采集模块：用于采集副枪的测量信息；
所述的L2副枪信息存储模块：用于存储副枪测量的信息；
所述的L2氧枪控制模块：用于控制氧枪的点火、升降、吹氧流量的大小等；
所述的L2静态控制模型：用于计算需要加入的辅料量、需要的总吹氧量，进行转炉冶炼的静态控制；
所述的L2动态控制模型：用于计算冶炼过程的碳含量、温度，进行转炉冶炼的动态控制；
所述的L2吹氧信息收集模块：用于收集转炉吹氧信息；
所述的L1副枪控制模块：用于控制副枪的探头安装、副枪下枪测量和副枪的提升；
所述的L1 DC分析仪模块：用于分析副枪测量的电动势，并转化为模拟量的数据；
所述的L1机械手控制模块：用于控制机械手进行副枪探头的拿取和安装；
所述的L1氧枪控制模块：用于控制氧枪的升降、吹氧流量；
所述的副枪测量模块：用于控制副枪测量，并收集测量结果；
所述的L1-L2通信模块：通过以太网采用TCP/IP协议OPC方式实现L2与L1的通信。
2.一种用上述的转炉副枪自动控制系统进行转炉副枪自动控制的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）L2状态跟踪模块跟踪转炉冶炼的过程状态；在当前转炉状态是吹炼开始状态时，L2状态跟踪模块跟踪通知L2副枪控制模块；
（2）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块下发安装TSC探头的信号给L1副枪控制模块；
（3）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSC探头到副枪上；
（4）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（3），直至成功；
（5）L2吹氧信息收集模块收集转炉吹氧信息，通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
（6）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量，并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
（7）L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSC探头并下枪测量；
（8）L2副枪控制模块通知L2氧枪控制模块进行氧枪控制，即增加吹氧流量，控制氧枪下枪；
（9）L2副枪控制模块通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块安装TSO探头；
（10）L1副枪控制模块控制L1机械手控制模块，拿取并安装TSO探头到副枪上；
（11）L1副枪控制模块检测探头安装是否成功，若未成功，重新执行步骤（10），直至成功；
（12）L2动态控制模型进行模型计算，当钢水温度、成分满足出钢要求时，需要氧枪提枪，停止吹炼，通知L2氧枪控制模块进行提枪；同时通过L1-L2通信模块通知L1副枪控制模块下枪进行副枪测量；
（13）L1 DC分析仪模块接收副枪测量信息，进行分析，并将副枪测量的电动势转化为模拟量，并通过L1-L2通信模块上传L2副枪信息采集模块；
（14）L2副枪信息采集模块将收到的副枪信息，第一：送L2副枪信息存储模块保存副枪测量信息；第二：发送L2副枪控制模块进行分析，如果分析结果是副枪测量失败，重新进行安装TSO探头并下枪测量。
3.根据权利要求2所述的转炉副枪自动控制的方法，其特征是：步骤（4）或者步骤（11）中所述的L1副枪控制模块检测探头安装是否成功的判断方法：在副枪把持器上，安装压力传感器，在副枪安装副枪测量探头后，压力传感器的压力探头与副枪测量探头圆柱面接触，压力传感器压力信号上传给L1副枪控制模块。当副枪把持器上与副枪测量探头接触时，会产生一定的压力，当压力达到一定值，表示副枪测量探头安装成功，否则为连接未成功。
4.根据权利要求2所述的转炉副枪自动控制的方法，其特征是：步骤（12）中L2动态控制模型进行模型判断满足氧枪提枪的条件：
提枪条件计算公式（1）：
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR) - CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR)
- TEAIM) * (CEAIMU -
CEAIML)
(1)
其中：
C(VOXR,WR) ：动态模型计算[C]；
T(VOXR,WR) ：动态模型计算温度；
CEAIM ：目标吹止[C]浓度；
TEAIM ：目标吹止温度；
CEAIMU：目标吹止[C]浓度上限值；
CEAIML：目标吹止[C]浓度下限值；
TEAIMU：目标吹止温度上限值；
TEAIML：目标吹止温度上限值。
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| CN201510273375.XA CN106191371A (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 转炉副枪自动控制系统与控制方法 |
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2015
- 2015-05-26 CN CN201510273375.XA patent/CN106191371A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |