CN110614352A - 一种厚板连铸铸坯切割控制系统及其组坯寻优计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种厚板连铸铸坯切割控制系统,利用厚板轧机向短坯命令,炉次浇注的过程跟踪信号等数据,对铸机范围内的铸坯进行短尺坯的组坯优化,确保铸坯按照最优长尺坯长度进行切割;一种厚板连铸铸坯组坯寻优计算方法可以成功找到最优组坯策略,对铸机范围内的长尺坯进行优化切割控制,来控制连铸在线切割机进行在线一次切割,从而减少切割报废,支持连铸、厚板轧机效能一体化、最优化,提高连铸机的组坯切割效率、效果;本发明用户界面友好,可以减少切损,支持厚板向炉次单流浇铸、双流浇铸、异钢种浇铸等场景,确保铸机效能的最大化、最优化。
Description
技术领域
本发明涉及连铸切割自动控制技术领域,更具体地指双流连铸机生产面向厚板轧机的铸坯组坯切割控制及其组坯寻优计算方法。
背景技术
在现有的连铸工厂设计、建设中,一般都会配置铸坯切割控制系统。铸坯切割控制系统会根据铸坯命令体系、铸坯去向等条件,协同铸机计算机系统(上位机)、铸机PLC系统、切割机PLC系统,以及其中的相应控制模块进行铸坯切割的自动控制。
现有的连铸铸坯切割控制系统有以下几种:
一种快速更换中间包期间铸坯生产计划的优化装置及方法(公开号CN104841902B),通过优化接缝点之前的铸坯生产计划,使中间坯的长度调整为定尺坯长度、坯头设定长度和坯尾设定长度之和,在下线切割时,只要把坯头设定长度加坯尾设定长度切割掉,剩下的铸坯仍是一块没有质量问题的铸坯产品。装置由工业设备和软件处理单元构成,工业设备包括伺服器、工业计算机;软件处理单元包括:数据通讯单元、数据存储单元、生产计划优化计算单元、客户端。其优点在于,实现了对于快速更换中间包期间产生的中间坯的切割优化处理,减少废坯的生成,提高钢水收得率,并且降低生产成本。
(2)连铸板坯切割控制系统(公开号CN202049371U),包括上位机控制系统、一次切割控制PLC、二次切割控制PLC,上位机控制系统分别与一次切割控制PLC和二次切割控制PLC相连接,一次切割控制PLC和二次切割控制PLC相连接,一次切割控制PLC与第一火切机相连接;二次切割控制PLC分别与第二火切机、光电位置检测元件、去毛刺机、传动辊道相连接,二次切割控制PLC对传动辊道速度实行闭环控制;其目的是提供一种连铸板坯切割控制系统,克服原有技术的不足,控制切割板坯的作业时间,减少对整个生产节奏的影响,提高产品质量,提高产品合格率。
(3)一种连铸尾坯定尺优化切割装置(公开号CN203484632U),包括相连接的中间钢包和连铸机,还包括用于计算尾坯长度并对尾坯进行优化定尺的连铸主控设备,连铸机包括钢道和用于切割钢道内钢坯并与连铸主控设备电连的切割小车,中间钢包的钢水出口处设置有塞棒,塞棒底部设置有结晶器,结晶器上设置有用于检测钢水液位并与连铸主控设备电连的液位检测器,所述中间钢包通过所述结晶器与所述钢道连接。本装置是通过利用连铸主控程序控制器的计算机程序进行连铸尾坯定尺优化切割,简单、高效地在钢水量不等于铸坯定尺整数倍的情况下,提前将多余的少于一支单倍定尺的钢水量平均分配到多支合格的铸坯中去。
(4)一种连铸铸坯定尺方法及系统(公开号CN105665673A),实时获取通过变频器控制拉矫机拉坯的拉坯速度;判断是否接收到原点位或限定位上的铸坯到位信号;当接收到所述铸坯到位信号时,根据所述拉坯速度计算拉矫机的拉坯长度;判断所述拉坯长度是否达到铸坯定尺长度;当所述拉坯长度达到铸坯定尺长度时,控制原点位处的切割机切割铸坯;其目的是提供了一种连铸铸坯定尺方法及系统,以解决原有技术中的定尺精度低的问题。
(5)一种交互式连铸坯优化切割控制方法(公开号CN105689672),(1)优化切割开始后,根据板坯制造命令,预先排列切割计划;(2)读取优化事件定义,读取投用的优化模块;(3)若投用最大值优化模块,则调用最大值优化切割模块,并保存优化结果,若投用最小值优化模块,则调用最小值优化切割模块,并保存优化结果,若投用查表优化模块,则调用查表优化切割模块,并保存优化结果;(4)分析各种优化模块所保存的优化结果,选择最优的一种作为最终优化结果,若有优化结果则按照优化结果产生新切割计划,否则保持预先安排的切割计划不变,控制板坯切割;其目的是可以灵活地、精确地控制连铸机板坯优化切割过程。
(6)宝钢厚板连铸机切割控制系统,系统根据铸机生产铸坯的去向,对薄板、厚板的铸坯切割进行单独优化控制。在生产厚板连铸产品时,主要根据短坯组成的命令长坯进行定尺切割,没有组坯优化功能,降低了连铸产品的收得率。
上述连铸铸坯切割控制系统以及切割控制方法的特点都是根据铸机生产铸坯的特点、系统配置水平,对铸坯切割进行单独优化控制,并没有给出针对厚板连铸专用的短坯组成长坯的组合优化解决的技术方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述现有技术不能实现厚板连铸专用的短坯组成长坯组合优化的缺陷问题,本发明的目的在于提供厚板连铸铸坯切割控制系统及其组坯优化计算方法,利用厚板轧机向短坯命令,炉次浇注的过程跟踪信号等数据,对铸机范围内的铸坯进行短尺坯的组坯优化,确保铸坯按照最优长尺坯长度进行切割,来控制连铸在线切割机进行在线一次切割,达到减少一次切割带来的切割损失,确保厚板连铸-厚板轧机铸坯生产效能的最大化、最优化。
(二)技术方案
一种厚板连铸铸坯切割控制系统,包括连铸过程计算机系统、铸机PLC系统、切割机PLC系统;连铸过程计算机系统包括模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块,模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块依次连接,进行铸坯切割的自动控制;连铸过程计算机系统、铸机PLC系统、切割机PLC系统依次连接。
根据本发明的一实施例,所述模型计算区间识别模块包括过程数据的采集、切割信号的采集、铸坯命令长度的采集转换处理、铸坯命令状态更新处理、计算区间划分处理。
根据本发明的一实施例,所述组坯优化可行性判别模块,对于计算区间[BStart,BEnd],假设在计算区间有EE块短坯组成的短坯计划,并可以组成LL块长坯;
SCOPE=BEnd-BStart (2)
LR=SCOPE-LUSE (4)
其中:BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LL:组坯长坯块数;
组坯优化可行性判别:如果组坯结果满足以下条件1),并且,满足条件2)或者条件3),即认为计算区间组坯成功:
1)组坯可利用的短坯块数EE*=EE或者EE*=EE-1或者EE*=EE-2;
2)最后1块组坯长坯长度+组坯切割计算剩余长度在一次切割允许设备上下限范围内,
LEQPMIN=<LAimL(LL)+LR<=LEQPMAX (5)
其中:LAimL(LL):组坯长坯最后1块目标长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度,
3)切割组坯剩余长度可以分割成一次切割允许设备上下限范围内的Y块铸坯进行切割:
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (7)
其中:LY(ii):组坯切割剩余长度的等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
根据本发明的一实施例,所述计算结果输出兼容处理模块包括计算结果保存处理、计算结果显示处理、计算结果设定处理。
一种厚板连铸铸坯组坯寻优计算方法,包括以下步骤:
S1、命令消化开始、结束指针确定:
按照短坯的顺序状态信号进行确定,只有在两流宽度相同的情况下,才进行它流消化开始、结束指针的确定;
S2、短尺计算区间的初始化:
SCOPE=BEnd-BStart (8)
SGMin=SCOPE (9)
SGAim=SCOPE (10)
SGMax=SCOPE (11)
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SCOPE:计算区间长度,BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置;
S3、计算区间可切割短坯预估:
在计算区间内,利用计划短坯命令,循环计算以下剩余下限、剩余目标,剩余上限值,只要“计算区间剩余下限长度”大于0,并且“计算区间剩余目标长度”小于等于0,结束循环;
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值;
S4、计算区间定尺组坯:
按顺序存取可切割短坯预估处理过的每块短坯的数据,根据命令计划的组坯策略,分别计算定尺长坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,确定定尺组坯可利用的短坯块数EE*和有效的长坯块数LL;
LR=SCOPE-LUSE (19)
其中:LMinL(jj):长坯组坯下限长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LMaxL(jj):长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:切割计算剩余长度,mm:计划组坯长坯头坯指针,nn:计划组坯长坯尾坯指针,LL:组坯长坯块数;
S5、在完成计划组坯后,根据组坯优化可行性判别模块进行定尺组坯可行性判别,如果判别成功,则认为组坯成功,进行计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为定尺组坯不成功,进行S6计算区间路径寻优组坯的处理;
S6、计算区间路径寻优组坯:
针对短坯的预估采片结果EE块短坯,从第1块短坯开始,寻找所有的可能组坯,生成所有的可能组坯路径;针对生成的组坯路径,再从已组坯的下一块短坯命令开始,寻找所有的可能组坯路径;以此循环,直到每条组坯路径都不能组坯为止;
S7、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯成功,进行计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为三轮组坯寻优不成功,进行S8计算区间定尺辅助组坯的处理;
S8、计算区间定尺辅助组坯:
在S4计算区间定尺组坯处理的基础上,从最后的成功组坯长坯LL开始,寻找满足以下条件的长坯,既确保尽可能多的铸坯按定尺长坯进行切割,又能确保最后剩余长度能在设备上下限范围内完成切割;
LR=SCOPE-LUSE[ii] (27)
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (29)
其中:LUSE[ii]:有效长坯合计长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LY(ii):组坯切割剩余长度等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,SCOPE:计算区间长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
根据本发明的一实施例,所述步骤S6计算区间路径寻优组坯,包括以下步骤:
S6.1、可组坯条件的确定:
只要连续组坯的长坯长度满足以下条件之一,即认为该组短坯可以组成长坯切割;
LEQPMIN=<LAimL<=LEQPMAX (20)
LEQPMIN=<LMinL<=LEQPMAX (21)
LEQPMIN=<LMaxL<=LEQPMAX (22)
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,LEQPmin:切割设备允许下限长度,LEQPmax:切割设备允许上限长度;
S6.2、遍历组坯,生成组坯路径:
针对[SS,EE]范围的短坯(SS从1开始,直到EE为止),按顺序计算可能的组坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,只要满足S6.1可组坯条件,就生成一条组坯路径RR[ii](ii从1开始取值);
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,SS:短坯开始组坯指针,PP:短坯结束组坯指针,在[SS+1,EE]内顺序取值,在切割允许设备上下限范围内,就生成一条组坯路径;
S6.3、首轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii];
S6.4、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该路径组坯成功,进行计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为首轮组坯路径寻优不成功,进行S6.5次轮组坯路径寻优处理;
S6.5、次轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-1,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii];
S6.6、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯路径成功,进行计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为次轮组坯寻优不成功,进行S6.7三轮组坯路径寻优处理;
S6.7、三轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-2,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii]。
(三)有益效果
采用了本发明的技术方案,一种厚板连铸铸坯切割控制系统,利用厚板轧机向短坯命令,炉次浇注的过程跟踪信号等数据,对铸机范围内的铸坯进行短尺坯的组坯优化,确保铸坯按照最优长尺坯长度进行切割,进行一次切割的自动控制,达到减少一次切割带来的切割损失;与现有的技术相比,本发明在铸流切割优化模型层面,在计划定尺组坯的基础上,设计了一种遍历短坯寻优组坯的方法,可以成功找到最优组坯策略,对铸机范围内的长尺坯进行优化切割控制,来控制连铸在线切割机进行在线一次切割,从而减少切割报废,支持连铸、厚板轧机效能一体化、最优化,提高连铸机的组坯切割效率、效果;本发明用户界面友好,可以减少切损,支持厚板向炉次单流浇铸、双流浇铸、异钢种浇铸等场景,确保铸机效能的最大化、最优化。
附图说明
在本发明中,相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
图1为本发明切割控制系统原理框图;
图2为模型计算区间识别模块流程图;
图3为本发明组坯寻优计算方法流程图;
图4为计算区间路径寻优组坯流程图;
图5为计算区间路径寻优组坯示意图;
图6为计算结果输出兼容处理模块流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
连铸机都是根据后工序轧机的配置进行设计、建设的,对于生产面向厚板轧机的双流连铸机,其切割命令体系是以炉为单位的、分铸流的短坯命令组(1.5米-4.5米之间),其一次切割要求是要求切割机按照组合后的长坯(一般由2、3块短坯组合)进行切割(5.8米-10.2米之间),同时也给出了计划的组坯方案。
厚板连铸铸坯切割控制系统根据计划组坯方案,以及实际的浇铸状况,对铸机范围内的浇铸铸坯进行组坯优化计算,负责把短坯组合成长尺坯(5.8米-10.2米之间),控制切割机进行1次切割的自动切割控制。连铸机在生产厚板连铸产品时,主要根据短坯组成的命令长坯(计划组坯方案)进行切割,没有厚板连铸专用的短坯组成长坯组合优化解决方案,降低了连铸产品的收得率。
结合图1,一种厚板连铸铸坯切割控制系统,包括连铸过程计算机系统(上位机)、铸机PLC系统、切割机PLC系统;连铸过程计算机系统包括模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块,模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块依次连接,进行铸坯切割的自动控制;连铸过程计算机系统、铸机PLC系统、切割机PLC系统依次连接。
连铸过程计算机系统(上位机)利用厚板轧机向短坯命令、计划组坯方案、炉次浇注的过程跟踪信号等数据,可在铸机范围内进行短尺坯的寻优组坯优化计算,来控制连铸在线切割机进行在线一次切割。厚板连铸铸坯切割控制系统利用户界面友好,可以减少切损,支持厚板向炉次单流浇铸、双流浇铸、异钢种浇铸等场景,确保铸机效能的最大化、最优化。
(1)模型计算区间识别模块
结合流程图2,模型计算区间识别模块包括过程数据的采集、切割信号的采集、铸坯命令长度的采集转换处理、铸坯命令状态更新处理、计算区间划分处理。
①过程数据的采集:对铸机的大包开浇、终浇,中间包交换,炉次分割点,铸流铸造开始、铸造结束、操作员人工干预切割长度等信号进行跟踪,跟踪记录大包重量、中间包重量、各流铸造规格、拉速、铸造长度等重要数据,以及铸机铸流内浇注的炉次以及对应的分割点位置。
②切割信号的采集:对切割机的切割开始、切割结束、切割长度、取样方式等进行采集。
③铸坯命令长度的采集转换处理:承担的重要功能是对铸坯命令进行由冷长到热长的转换。在每炉大包开浇时,根据计划命令,生成模型用的、该炉次对应的相应铸坯切割命令热坯长度,包括命令下限、命令目标、命令上限,热坯长度计算公式为:
L热坯=L冷坯×F (1)
其中:L热坯:热坯长度,L冷坯:冷坯长度,F:炉次钢种热伸缩系数。
④铸坯命令状态更新处理:在大包开浇时,初始化命令消化状态,在每流的切割开始时,切割实绩收集模块负责根据切割长度,进行命令铸坯能否消化的判断,并进行命令状态位的置位处理;命令状态更新处理模块负责遍历铸机内所有炉次,根据计划命令状态表,更新模型用的切割消化的命令状态。即:对于铸坯命令消化状态>0的命令,在模型用命令表中,把相应的命令状态置为已消化。
⑤计算区间划分处理:计算区间是指根据炉次归属、异常部位(双浇点、终浇点等),把从铸机下部切割点到铸机上部大包钢水对应的铸造长部分,分割成几个区域,依据炉次归属、异常部位,以及相应的优化原则,进行优化计算的区间。对于从铸机下部切割点到铸机上部大包钢水对应的铸造长部分,按炉次归属,最大分为3个炉次计算区间[BStart,BEnd];
(2)组坯优化可行性判别模块
对于计算区间[BStart,BEnd],假设在计算区间有EE块短坯组成的短坯计划,并可以组成LL块长坯。
SCOPE=BEnd-BStart (2)
LR=SCOPE-LUSE (4)
其中:BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LL:组坯长坯块数,
组坯优化可行性判别:如果组坯结果满足以下条件1),并且,满足条件2)或者条件3),即认为计算区间组坯成功:
1)组坯可利用的短坯块数EE*=EE或者EE*=EE-1或者EE*=EE-2;
2)最后1块组坯长坯长度+组坯切割计算剩余长度在一次切割允许设备上下限范围内,
LEQPMIN=<LAimL(LL)+LR<=LEQPMAX (5)
其中:LAimL(LL):组坯长坯最后1块目标长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度
3)切割组坯剩余长度可以分割成一次切割允许设备上下限范围内的Y块铸坯进行切割:
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (7)
其中:LY(ii):组坯切割剩余长度的等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
(3)计算区间组坯寻优计算模块
按(1)模型计算区间识别模块的炉次计算区间[BStart,BEnd],进行循环处理。
结合流程图3,一种厚板连铸铸坯组坯寻优计算方法,包括以下步骤:
S1、命令消化开始、结束指针确定:
处理本流命令消化开始、结束指针:按照短坯的顺序状态信号,进行确定。处理它流命令消化开始、结束指针:只有在两流宽度相同的情况下,才进行它流消化开始、结束指针的确定,在它流铸造中场景下,不进行它流命令的消化,只有在它流非浇铸状态下,按照它流短坯的顺序状态信号,进行确定。这种方法,可以确保单流浇铸时,另一停浇流的命令也可以在浇铸流消化。
S2、短尺计算区间的初始化:
SCOPE=BEnd-BStart (8)
SGMin=SCOPE (9)
SGAim=SCOPE (10)
SGMax=SCOPE (11)
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SCOPE:计算区间长度,BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置。
S3、计算区间可切割短坯预估:
针对每个计算区间,用短坯命令的下限、目标、上限,分别进行计算区间的预估计算处理,当本流切割计划短坯命令全部消化完时,在规格相同的前提下,继续使用另一流未消化短坯的命令,进行以下的区间可切割短坯预估计算:
在计算区间内,利用计划短坯命令,循环计算以下剩余下限、剩余目标,剩余上限值。只要“计算区间剩余下限长度”大于0,并且“计算区间剩余目标长度”小于等于0,结束循环。
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值。
这里,假定计算区间,共有EE块短坯可以进行组坯切割。
S4、计算区间定尺组坯:
针对短坯的预估采片结果EE块短坯,根据命令计划的组坯策略,进行长坯的定尺组坯处理。
按顺序存取可切割短坯预估处理过的每块短坯的数据,根据命令计划的组坯策略,分别计算定尺长坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,确定定尺组坯可利用的短坯块数EE*和有效的长坯块数LL,
LR=SCOPE-LUSE (19)
其中:LMinL(jj):长坯组坯下限长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LMaxL(jj):长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:切割计算剩余长度,mm:计划组坯长坯头坯指针,nn:计划组坯长坯尾坯指针,LL:组坯长坯块数。
S5、在完成计划组坯后,根据(2)组坯优化可行性判别模块进行定尺组坯可行性判别,如果判别成功,则认为组坯成功,进行(4)计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为定尺组坯不成功,进行S6计算区间路径寻优组坯的处理。
S6、计算区间路径寻优组坯:
针对短坯的预估采片结果EE块短坯,从第1块短坯开始,寻找所有的可能组坯,生成所有的可能组坯路径;针对生成的组坯路径,再从已组坯的下一块短坯命令开始,寻找所有的可能组坯路径;以此循环,直到每条组坯路径都不能组坯为止。
结合流程图4,计算区间路径寻优组坯,包括以下步骤:
S6.1、可组坯条件的确定:
只要连续组坯的长坯长度满足以下条件之一,即认为该组短坯可以组成长坯切割。
LEQPMIN=<LAimL<=LEQPMAX (20)
LEQPMIN=<LMinL<=LEQPMAX (21)
LEQPMIN=<LMaxL<=LEQPMAX (22)
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,LEQPmin:切割设备允许下限长度,LEQPmax:切割设备允许上限长度。
S6.2、遍历组坯,生成组坯路径:
针对[SS,EE]范围的短坯(SS从1开始,直到EE为止),按顺序计算可能的组坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,只要满足S6.1可组坯条件,就生成一条组坯路径RR[ii](ii从1开始取值)。
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,SS:短坯开始组坯指针,PP:短坯结束组坯指针,在[SS+1,EE]内顺序取值,在切割允许设备上下限范围内,就生成一条组坯路径。
组坯路径RR[ii]生成的信息包括,SS:组坯开始指针,EE*:组坯结束指针,组坯记录:比如:[1,2],[3,4,5],[6,7],LMinL(LL):最后1块组坯长坯的下限,LAimL(LL):最后1块组坯长坯的目标,LMaxL(LL):最后1块组坯长坯的上限值,LUSE:有效长坯合计长度,LC:组坯长坯块数。
S6.3、首轮组坯路径寻优;
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii]。
S6.4、如果该路径存在,根据(2)组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该路径组坯成功,进行(4)计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为首轮组坯路径寻优不成功,进行4)次轮组坯路径寻优的处理。
S6.5、次轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-1,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii]。
S6.6、如果该路径存在,根据(2)组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯路径成功,进行(4)计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为次轮组坯寻优不成功,继续进行S6.7三轮组坯路径寻优的处理。
S6.7、三轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-2,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii]。
图5给出了计算区间路径寻优组坯示意图。
S7、如果该路径存在,根据(2)组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯成功,进行(4)计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为三轮组坯寻优不成功,进行S8计算区间定尺辅助组坯的处理。
S8、计算区间定尺辅助组坯:
在S4计算区间定尺组坯处理的基础上,从最后的成功组坯长坯LL开始,寻找满足以下条件的长坯,既确保尽可能多的铸坯按定尺长坯进行切割,又能确保最后剩余长度能在设备上下限范围内完成切割。
LR=SCOPE-LUSE[ii] (27)
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (29)
其中:LUSE[ii]:有效长坯合计长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LY(ii):组坯切割剩余长度等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,SCOPE:计算区间长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
不管计算结果,均按此策略进行最后组坯。
(4)计算结果输出兼容处理模块
结合流程图6,计算结果输出兼容处理模块包括计算结果保存处理、计算结果显示处理、计算结果设定处理。
①计算结果保存处理:模型完成计算后,把长坯计算结果和短坯计算结果都保存在数据库相应表中。
②计算结果显示处理:模型的计算结果同时显示在HMI“最佳切割长计算结果”画面中,在画面设计时,长坯的计算结果显示在左边,短坯的计算结果显示在右边。
③计算结果设定处理:当在每块切割开始时,模型把下一块要切割的长坯铸坯长度设定给基础自动化铸机PLC系统;在每块切割结束时,基础自动化铸机PLC系统把下一块要切割的铸坯长度设定给切割机PLC。
本发明的技术方案应用于连铸机中,有效提高了单流浇铸、尾坯切割等场景的组坯切割效率。
实施例1:定尺组坯实施例
(1)计算区间[50552mm,77147mm]合计26595mm长。
(2)炉次命令信息
(3)计算区间可切割短坯预估结果
在计算区间内,可有9块短坯可以消化。
(4)定尺组坯结果
采用定尺组坯方法,通过组坯优化可行性判别方法,满足组坯条件,定尺组坯3块长坯成功。长坯长度结果如下:
实施例2:路径寻优组坯实施例
(1)计算区间[33742mm,71897mm]合计38155mm长。
(2)炉次命令信息
(3)计算区间可切割短坯预估结果
在计算区间内,只有11块短坯可以消化。
(4)定尺组坯结果
采用定尺组坯方法,在组成4块长坯后,还有4287mm的余长,小于设备下限5800mm,通过组坯优化可行性判别方法,不满足组坯条件,结果如下:
(5)路径寻优组坯
采用路径寻优组坯方法,共生成12条组坯路径,结果如下:
(6)首轮组坯路径寻优
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=11,并且组坯长坯块数LC最小的路径,选中第1条路径,根据(2)组坯优化可行性判别方法进行该路径组坯可行性判别,在组成4块长坯后,还有4287mm的余长,小于设备下限5800mm,判别组坯不成功。
(7)次轮组坯路径寻优
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=10,并且组坯长坯块数LC最小的路径,选中第3条路径,根据(2)组坯优化可行性判别方法进行该路径组坯可行性判别,判别组坯成功,最后计算范围分5块铸坯进行切割。结果如下:
实施例3:定尺辅助组坯实施例
(1)计算区间[45552mm,77147mm]合计31595mm长。
(2)炉次命令信息
(3)计算区间可切割短坯预估结果
在计算区间内,可有7块短坯可以消化。
(4)定尺组坯结果
采用定尺组坯方法,在组成3块长坯后,还有4595mm的余长,小于设备下限5800mm,通过组坯优化可行性判别方法,不满足组坯条件,结果如下:
(5)路径寻优组坯
采用路径寻优组坯方法,共生成1条组坯路径,还是原来定尺组坯路径,路径寻优组坯不成功。
(6)计算区间定尺辅助组坯方法
从第3块长坯开始,计算如下:5800=<(9000+4595)/2=6797<=10200,满足条件,最后4块长坯计算结果如下:
综上所述,采用了本发明的技术方案,本发明实施例利用厚板轧机向短坯命令,炉次浇注的过程跟踪信号等数据,对铸机范围内的铸坯进行短尺坯的组坯优化,确保铸坯按照最优长尺坯长度进行切割,进行一次切割的自动控制,达到减少一次切割带来的切割损失。本发明在铸流切割优化模型层面,在计划定尺组坯的基础上,设计了一种遍历短坯寻优组坯的方法,可以成功找到最优组坯策略,对铸机范围内的长尺坯进行优化切割控制,来控制连铸在线切割机进行在线一次切割,从而减少切割报废,支持连铸、厚板轧机效能一体化、最优化,提高连铸机的组坯切割效率、效果;本发明用户界面友好,可以减少切损,支持厚板向炉次单流浇铸、双流浇铸、异钢种浇铸等场景,确保铸机效能的最大化、最优化。
Claims (6)
1.一种厚板连铸铸坯切割控制系统,其特征在于:包括连铸过程计算机系统、铸机PLC系统、切割机PLC系统;连铸过程计算机系统包括模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块,模型计算区间识别模块、组坯优化可行性判别、计算区间组坯寻优计算模块、计算结果输出兼容处理模块依次连接,进行铸坯切割的自动控制;连铸过程计算机系统、铸机PLC系统、切割机PLC系统依次连接。
2.如权利要求1所述的一种厚板连铸铸坯切割控制系统,其特征在于:所述模型计算区间识别模块包括过程数据的采集、切割信号的采集、铸坯命令长度的采集转换处理、铸坯命令状态更新处理、计算区间划分处理。
3.如权利要求1所述的一种厚板连铸铸坯切割控制系统,其特征在于:所述组坯优化可行性判别模块,对于计算区间[BStart,BEnd],假设在计算区间有EE块短坯组成的短坯计划,并可以组成LL块长坯;
SCOPE=BEnd-BStart (2)
LR=SCOPE-LUSE (4)
其中:BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LL:组坯长坯块数;
组坯优化可行性判别:如果组坯结果满足以下条件1),并且,满足条件2)或者条件3),即认为计算区间组坯成功:
1)组坯可利用的短坯块数EE*=EE或者EE*=EE-1或者EE*=EE-2;
2)最后1块组坯长坯长度+组坯切割计算剩余长度在一次切割允许设备上下限范围内,
LEQPMIN=<LAimL(LL)+LR<=LEQPMAX (5)
其中:LAimL(LL):组坯长坯最后1块目标长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度,
3)切割组坯剩余长度可以分割成一次切割允许设备上下限范围内的Y块铸坯进行切割:
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (7)
其中:LY(ii):组坯切割剩余长度的等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
4.如权利要求1所述的一种厚板连铸铸坯切割控制系统,其特征在于:所述计算结果输出兼容处理模块包括计算结果保存处理、计算结果显示处理、计算结果设定处理。
5.一种厚板连铸铸坯组坯寻优计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、命令消化开始、结束指针确定:
按照短坯的顺序状态信号进行确定,只有在两流宽度相同的情况下,才进行它流消化开始、结束指针的确定;
S2、短尺计算区间的初始化:
SCOPE=BEnd-BStart (8)
SGMin=SCOPE (9)
SGAim=SCOPE (10)
SGMax=SCOPE (11)
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SCOPE:计算区间长度,BEnd:计算区间结束位置,BStart:计算区间开始位置;
S3、计算区间可切割短坯预估:
在计算区间内,利用计划短坯命令,循环计算以下剩余下限、剩余目标,剩余上限值,只要“计算区间剩余下限长度”大于0,并且“计算区间剩余目标长度”小于等于0,结束循环;
其中:SGMin:计算区间剩余下限长度,SGAim:计算区间剩余目标长度,SGMax:计算区间剩余上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值;
S4、计算区间定尺组坯:
按顺序存取可切割短坯预估处理过的每块短坯的数据,根据命令计划的组坯策略,分别计算定尺长坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,确定定尺组坯可利用的短坯块数EE*和有效的长坯块数LL;
LR=SCOPE-LUSE (19)
其中:LMinL(jj):长坯组坯下限长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LMaxL(jj):长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,LUSE:有效长坯合计长度,SCOPE:计算区间长度,LR:切割计算剩余长度,mm:计划组坯长坯头坯指针,nn:计划组坯长坯尾坯指针,LL:组坯长坯块数;
S5、在完成计划组坯后,根据组坯优化可行性判别模块进行定尺组坯可行性判别,如果判别成功,则认为组坯成功,进行计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为定尺组坯不成功,进行S6计算区间路径寻优组坯的处理;
S6、计算区间路径寻优组坯:
针对短坯的预估采片结果EE块短坯,从第1块短坯开始,寻找所有的可能组坯,生成所有的可能组坯路径;针对生成的组坯路径,再从已组坯的下一块短坯命令开始,寻找所有的可能组坯路径;以此循环,直到每条组坯路径都不能组坯为止;
S7、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯成功,进行计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为三轮组坯寻优不成功,进行S8计算区间定尺辅助组坯的处理;
S8、计算区间定尺辅助组坯:
在S4计算区间定尺组坯处理的基础上,从最后的成功组坯长坯LL开始,寻找满足以下条件的长坯,既确保尽可能多的铸坯按定尺长坯进行切割,又能确保最后剩余长度能在设备上下限范围内完成切割;
LR=SCOPE-LUSE[ii] (27)
LEQPMIN=<LY(ii)<=LEQPMAX (29)
其中:LUSE[ii]:有效长坯合计长度,LAimL(jj):长坯组坯目标长度,LY(ii):组坯切割剩余长度等分长度,LR:组坯切割计算剩余长度,SCOPE:计算区间长度,LEQPmin:一次切割设备允许下限长度,LEQPmax:一次切割设备允许上限长度。
6.如权利要求5所述的一种厚板连铸铸坯组坯寻优计算方法,其特征在于,所述步骤S6计算区间路径寻优组坯,包括以下步骤:
S6.1、可组坯条件的确定:
只要连续组坯的长坯长度满足以下条件之一,即认为该组短坯可以组成长坯切割;
LEQPMIN=<LAimL<=LEQPMAX (20)
LEQPMIN=<LMinL<=LEQPMAX (21)
LEQPMIN=<LMaxL<=LEQPMAX (22)
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,LEQPmin:切割设备允许下限长度,LEQPmax:切割设备允许上限长度;
S6.2、遍历组坯,生成组坯路径:
针对[SS,EE]范围的短坯(SS从1开始,直到EE为止),按顺序计算可能的组坯的长坯下限、长坯目标、长坯上限长度,只要满足S6.1可组坯条件,就生成一条组坯路径RR[ii](ii从1开始取值);
其中:LMinL:长坯组坯下限长度,LAimL:长坯组坯目标长度,LMaxL:长坯组坯上限长度,SMin(ii):短坯命令下限值,SAim(ii):短坯命令目标值,SMax(ii):短坯命令上限值,SS:短坯开始组坯指针,PP:短坯结束组坯指针,在[SS+1,EE]内顺序取值,在切割允许设备上下限范围内,就生成一条组坯路径;
S6.3、首轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii];
S6.4、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该路径组坯成功,进行计算结果输出兼容处理模块的处理;如果判别不成功,则认为首轮组坯路径寻优不成功,进行S6.5次轮组坯路径寻优处理;
S6.5、次轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-1,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii];
S6.6、如果该路径存在,根据组坯优化可行性判别模块进行该路径组坯可行性判别,如果判别成功,则认为该组坯路径成功,进行计算结果输出处理兼容模块的处理;如果判别不成功,则认为次轮组坯寻优不成功,进行S6.7三轮组坯路径寻优处理;
S6.7、三轮组坯路径寻优:
在生成的组坯路径中,寻找组坯结束指针EE*=EE-2,并且组坯长坯块数LC最小的路径RR[ii]。
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