CN107746904A - 前馈控制的高炉配料自动补正系统 - Google Patents

前馈控制的高炉配料自动补正系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种前馈控制的高炉配料自动补正系统，包括配料料单存储器、称量斗自动补正PLC控制模块、前馈控制模块；所述配料料单存储器用于存储以料种及各称量斗的设定重量为关键字的配料记录；所述PLC控制模块，根据配料料单存储器储存其中的配料记录控制称量斗备上配料记录中所述料种及称量斗设定重量值，并将称量斗相关信息写入存储单元；通过识别码查找到装载有配料记录中所述料种的称量斗放料，自动计算下一批次应改变的称量斗设定修正值。本发明具有无需人工干预，重量控制精度高，当出现意外情况时，容错性能好，且总体波动小的特点。

Description

前馈控制的高炉配料自动补正系统
技术领域
本发明涉及一种高炉配料自动补正系统。
背景技术
一般高炉配料系统，对称量斗的重量控制往往由操作工根据长期生产经验以及对原料的物理特性的离线检测进行人工干预，通过调整每个称量斗的预停值，实现称量斗实际放料重量与设定重量的近似逼近。
具体的实现方式，配料料单中包括10个批次，每个批次由前半批，后半批，若干附加批等组成，每个半批中可选择若干个称量斗。所使用到的称量斗重量设定值由操作工根据工长分配的料单计算得出，称之为理论设定值Wset1。然后操作工再根据过往生产经验以及当天的设备和原料情况，估算出相应的预停值Wpreset。当上料系统正常运行起来后，每次称量斗放料结束，闸门完全关闭后，操作人员观察称量斗内实际残留料重，从而计算出实际放料重量Wact与理论设定值Wset1之间的差距，再去修改下一次放料的预停值Wpreset。当该称量斗下一次再放料时，再重复相应的步骤，理想情况下，可以最终实现将实际放料重量与理论设定值Wset1的误差控制在可接受幅度范围内，然后就可保持最后一次的预停值Wset1不变。
此种方式在各种大小的皮带或料车上料的高炉中应用广泛。然而在实际应用中，多出现以下问题：1、槽下称量斗数量较多，一般1000立方以下中小高炉通常有十多个称量斗，2000立方以上大型高炉通常则有20个以上的称量斗。每个称量斗的防磨衬板，随着放料过程中原料的下落而出现不同程度的磨损，随着时间的推移，这种磨损以不同的速度变化。进而导致称量斗放料速度的变化。2、对于某些原料经常的炼铁厂，其高炉槽下配料仓中往往配有不同品种的原料，其物理特性不同，也导致了放料速度的不同。3、不同天气，不同季节情况下，空气湿度以及降雨常常影响焦炭及部分粉料的水分率，含水量的增多，往往导致称量斗对应的振动筛或给料机中等待备料的焦炭及粉料的板结膨料。在备料时，既有可能出现称量斗仓壁挂料导致称量斗积料过多，又有可能出现振动筛或给料机中积料突然崩落的情况。这两种情况都会导致称量斗实际备料和放料重量的大幅波动，导致自动补正系统因为突然的较大偏差扰动导致的失常。
由于上述等原因，导致计算每个称量斗的预停值Wpreset用到的提前量各不相同，生产操作人员很难根据公式化的经验做出正确的设置，每一个称量斗都需要经过若干次的多放料或少放料后，才能得到较为理想的预停值Wpreset。
而由于生产过程中各个称量斗中的原料的水分，物理特性等因素都处于不同程度变化之中，从而导致各称量斗的放料速度发生不同程度的变化，因此还是需要操作人员时刻关注各称量斗放料情况，并及时对预停值Wpreset做出修改。这种修改是不精确的，滞后的。现代高炉上料岗位工往往只有一人，需要同时关注槽下配料及炉顶布料工作。因此实际生产中，操作人员根本无法做到时刻监控，时刻调整。等到误差逐渐增大到人为感知的程度时，高炉内往往已经多放或少放了大量的原料。这也是高炉生产中炉矿异常的主要原因之一。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有高炉配料系统，需要放料时时刻关注称量斗的设定重量和实际重量，且因为人工无法做到精确计算和控制,导致最终入炉料的重量与配比不符合工艺设定要求的情况而提供一种前馈控制的高炉配料自动补正系统，自动补正称量斗下料，同时引入水分、粒度等前馈因子控制的自动控制。
本发明的技术方案是这样得以实现的，一种前馈控制的高炉配料自动补正系统，其特点是：包括配料料单存储器、称量斗自动补正PLC控制模块、前馈控制模块；所述配料料单存储器用于存储料种及各称量斗理论设定值等信息；所述称量斗自动补正PLC控制模块，用于接收各称量斗理论设定值，自动根据各称量斗的累计误差值，自动计算本次放料时，应该执行的称量斗设定修正值，控制称量斗闸门的开关时间，并在称量斗放料结束后，自动计算该称量斗下一次放料时应有的称量斗设定修正值；如果出现更换称量斗原料成分，或是因工艺要求的大幅改变称量斗理论设定值时自动清除缓存器中的累计误差值；所述前馈控制模块，主要接受原料水分、粒度等影响称量斗放料速度的各种影响因素，根据测点位置与称量斗之间的距离及传送速度加以处理后，将调节量送至量斗自动补正PLC控制模块，对称量斗闸门进行提前预控。
此外本系统还包括专家系统接口模块，将槽下各称量斗的实际放料量送至高炉专家系统，以供工艺分析用。
本发明的有益效果：1、改变了传统高炉配料系统中称量斗预停值由操作人员人工根据生产经验录入，并在生产过程中不断进行修正的状况，转而由自动化系统自动计算称量斗每一次放料的预停值。2、引入前馈控制环节，对影响效果大于特定值的情况，直接对控制器进行调节，提前调整，解决了大扰动下，系统调节的滞后问题。3、除进行以上调节作用外，还针对特定情况下，扰动过大导致的，或初始提前量设置错误导致的实际误差过大的情况，给出报警和提示。避免入炉料出现重大偏差导致的炉矿不顺。4、在因其他因素导致的炉矿不顺需要配料种类重量频繁变化时，有更强的适应性，快速达到稳态。减少了达到稳态之前的误差值。
附图说明
图1是本发明的工作原理方框图。
具体实施方式
从图1可见，本发明包括配料料单存储器、称量斗自动补正PLC控制模块、前馈控制模块。
所述配料料单存储器用于存储料种及各称量斗理论设定值等信息。
所述称量斗自动补正PLC控制模块，用于接收各称量斗理论设定值，自动根据各称量斗的累计误差值，自动计算本次放料时，应该执行的称量斗设定修正值，控制称量斗闸门的开关时间，并在称量斗放料结束后，自动计算该称量斗下一次放料时应有的称量斗设定修正值；如果出现更换称量斗原料成分，或是因工艺要求的大幅改变称量斗理论设定值时，自动清除缓存器中的累计误差值。
所述前馈控制模块，主要接受原料水分、粒度等影响振动筛或给料机备料以及称量斗放料速度的各种影响因素，根据测点位置与称量斗之间的距离及传送速度加以处理后，将调节量送至自动补正PLC控制模块，对振动筛或给料机以及称量斗闸门进行提前预控。
此外本系统还包括专家系统接口模块，将槽下各称量斗的实际放料量送至高炉专家系统，以供工艺分析用。
上料系统启动前，操作人员将原始料单通过人机接口(HMI)录入PLC控制系统。设定循环批次，设定每一次批次中的前半批，后半批，附加批，设定每半批中所使用到的若干个称量斗，根据人工计算，依次给每个称量斗分配初始的理论设定值Wset1,同时给出相应的初始预停值Wpreset0(注：该初始预停值Wpreset0只在每次修改料单时需要人工设置，该称量斗开关一次后，该称量斗的预停值Wpreset由PLC系统自动计算)。
配料料单执行过程中，当某个称量斗对应的振动筛或给料机启动后，称量斗称量仪表数值接近预停值时，开始准备停止，完全停止后，该称量斗备料结束，延时T1后，将当前的称量斗仪表值Wact记入缓存器。
当料单需要该称量斗放料时，PLC控制模块发出指令打开称量斗闸门开始放料，系统根据当前称量斗仪表数值及放料速度，判断出当前称量斗是否放料完毕，放料完毕后关闭阀门。延时T2后，PLC控制模块根据此时称量斗仪表数值Wemptyact与Wact计算出实际放料值Wchargeact，并计算出Wchargeact与理论设定值Wset之间的差值Werr。修正为Werr1后，进行判定，如果Werr1大于特定阈值，则立刻报警。若在合理范围内，则进入自动补正程序。
首先根据Werr1与理论设定值Wset的比值，得出误差率，再结合工长判定的每次原料波动容许范围，计算出每次容许修正的幅度。将Werr1平均的分配到若干次调整之中去。其每次修正值Werr11不得超越原料波动容许范围。
其次引入前馈量(原料水分、粒度)，如通过中子测水仪等，前馈控制模块根据影响权重对各前馈量进行权重分析，并得出综合影响量Y1，送至自动补正PLC控制模块。
最后将Werr11与综合前馈影响量Y1综合计算，得出该称量斗下一次的设定修正值，进而计算出下一次的预停值Wpreset。
如此循环，将本批次用到的每一个称量斗进行综合计算，得出下一次的预停值Wpreset。
一般情况下，以上过程处于动态调整之中。由于放料速度的随机性，每一次的Werr均不同，导致Werr1不同。系统每次按照新计算出的Werr1和Y1进行计算。当出现扰动时，系统会紧跟扰动趋势做出相应调整。当出现水分较大波动时，增大前馈影响因子的权重，提前对Wpreset进行调整，大大减少了系统的滞后性。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种前馈控制的高炉配料自动补正系统，其特征在于：包括配料料单存储器、称量斗自动补正PLC控制模块、前馈控制模块；所述配料料单存储器用于存储料种及各称量斗理论设定值等信息；所述称量斗自动补正PLC控制模块，用于接收各称量斗理论设定值，自动根据各称量斗的累计误差值，自动计算本次放料时，应该执行的称量斗设定修正值，控制称量斗闸门的开关时间，并在称量斗放料结束后，自动计算该称量斗下一次放料时应有的称量斗设定修正值；如果出现更换称量斗原料成分，或是因工艺要求的大幅改变称量斗理论设定值时自动清除缓存器中的累计误差值；所述前馈控制模块，主要接受原料水分、粒度等影响称量斗放料速度的各种影响因素，根据测点位置与称量斗之间的距离及传送速度加以处理后，将调节量送至量斗自动补正PLC控制模块，对称量斗闸门进行提前预控。
2.根据权利要求1所述的一种前馈控制的高炉配料自动补正系统，其特征在于：还包括专家系统接口模块，将槽下各称量斗的实际放料量送至高炉专家系统，以供工艺分析用。
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