CN111308971A - 一种造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法 - Google Patents

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满奕
梅梦雨
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Abstract

本发明公开了一种造纸打浆过程设备的动态调度系统，包括数据信息采集模块、制浆调度模型和制浆设备控制系统；数据信息采集模块包括制纸工艺数据和制浆工艺数据；制纸工艺数据和制浆工艺数据输出端接入制浆调度模型的输入端；一种造纸打浆过程设备的动态调度方法，包括以下步骤：S1：获取造纸工艺以及制浆工艺的相关数据信息；其中，数据信息包括设备数据、工艺数据以及生产计划；S2：将所有的数据信息采集以及录入完成，经过数据预处理和计算后制浆调度模型输出最佳调度结果；S3：制浆调度模型产生的调度结果，经制浆设备控制系统，实时反控制浆设备运作，实现动态调度，解决了制浆过程设备的动态调度的问题。

Description

一种造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法
技术领域
本发明涉及造纸制浆调度领域，特别是一种造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法。
背景技术
为缓解峰期时段用电紧张，中国部分地区针对大型工业企业实施峰平谷电价计费标准，即规定峰期电价约是谷期电价的3倍，导致多数造纸企业的用电成本高达总能源成本的51％。
在造纸工业中，制浆是个动态过程，期间受人为因素及其他因素(比如非计划停机、生产计划变动等)的影响比较大，具有不稳定性和复杂性。针对上述问题，工厂需要一种造纸制浆过程设备的动态调度与系统。该系统既能合理安排制浆过程设备的加工时间，降低用电成本，又能根据车间情况进行实时更新最佳调度结果，直接输出到制浆过程设备，控制其运作，达到动态调度的目的。目前，动态调度方法与系统运用到道路、机场以及钢铁厂等领域，但是针对造纸厂如此复杂但又不同于其他领域的情况，制浆过程设备的动态调度将是个亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法，解决了打浆过程设备的动态调度的问题。
一种造纸打浆过程设备的动态调度系统，包括数据信息采集模块、制浆调度模型和制浆设备控制系统；数据信息采集模块包括制纸工艺数据和制浆工艺数据；制纸工艺数据和制浆工艺数据输出端均接入制浆调度模型的输入端，制浆调度模型的输出端连接制浆设备控制系统的输入端，制浆设备控制系统的输出端通过制浆参数反馈回数据信息采集模块的输入端。
优选地，一种造纸打浆过程设备的动态调度方法，包括以下步骤：
S1：获取造纸工艺以及制浆工艺的相关数据信息；其中，数据信息包括设备数据、工艺数据以及生产计划；
S2：将所有的数据信息采集和录入，经过数据预处理和计算后制浆调度模型输出最佳调度结果；
S3：最佳调度结果，经制浆设备控制系统，实时反控制浆设备运作动态，实现动态调度。
优选地，S1包括以下子步骤：
S11：现场录入生产计划；
S12：获取造纸数据和制浆线特征的相关数据，所述造纸数据包括：车速、卷速、卷曲率、磨浆机出口流量、浆池浓度和浆池尺寸；所述制浆线的特征的相关数据包括配浆线与否、浆池与碎、磨机器的配套情况。
优选地，S2包括以下子步骤：
S21：根据预存的相关数据取值范围，删除相关数据中的异常数据，并根据相关数据中的中位数，填补相关数据中的缺失数据；
S22：经处理后的相关数据进行初始化计算，得到制浆调度模型的初始输入数据；
S23：将初始输入数据经过制浆调度模型输出最佳调度结果。
优选地，S3包括以下三种情况：
第一种情况：输入每个班次的生产计划，读取相关数据，制浆调度模型的最佳调度结果输出到制浆设备控制系统，系统根据调度结果控制制浆设备运作；
第二种情况：造纸工艺、制浆工艺的相关数据以及生产计划一旦发生变化时，触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据最新的调度结果控制制浆设备运作；
第三种情况：系统定时触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据调度结果实时控制制浆设备运作，实现动态调度。
本发明造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法的有益效果如下：
1.本发明通过获取造纸、制浆工艺等数据信息和制浆调度模型给出制浆过程设备的最优调度结果，使其用电成本最优。
2.制浆设备控制系统通过最佳调度结果控制相关设备的运作，由于车间的动态生产环境非计划停机、生产计划变动以及相关参数调整等，最佳调度结果会根据上述情况的变化而进行实时调整，从而本发明不仅可以合理安排制浆过程设备的运作，降低企业的制浆用电成本，而且可以根据车间的动态环境实时匹配对应的最佳调度结果，实现制浆的实时反馈、动态调整。
附图说明
图1为本发明造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法的流程图。
图2为本发明造纸打浆过程设备的动态调度系统及方法的系统图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，实施例提供的一种造纸打浆过程设备的动态调整方法，包括以下步骤：
S1.获取造纸工艺以及制浆工艺的相关数据信息；其中，所述数据信息包括设备数据、工艺数据以及生产计划；
S2.所有的数据信息采集以及录入完成，经过数据预处理和计算后，制浆调度模型输出最佳调度结果；
S3.制浆调度模型产生的调度结果，经制浆设备控制系统，实时反控制浆设备运作，最终实现动态调度。
本实施方案在实施中，在获取相关数据信息前需要移除数据库中大于当前时间的调度；判断当前时间点下的纸机车速是否正常(正常车速情况下需要备浆进行生产，异常车速则是不需要备浆)；车速正常则再需判断是否为转浆情况(转浆指的是上一纸种的浆料制备完毕，需要着手准备制备下一纸种的浆料)。
本实施方案的S1具体为：相关数据信息包括当前班次的生产计划(浆板或损纸)、造纸车间内的碎浆机功率、磨浆机功率、造纸机幅宽、造纸机车速、造纸机对纸张的卷曲速度和造纸机的卷曲率(造纸机的卷曲率＝造纸机对纸张的卷曲速度/造纸机车速)等数据，浆液数据包括不同浆池内的浆液浓度、浆液体积和浆液高度等数据。
浆线特征指造纸车间的制浆线的类型以及浆池与碎、磨浆机的配备等基本情况。
在实际生产过程中，常有更改生产计划的行为发生，因此需记录同一生产计划的录入次数。除去第一次录入生产计划外，接下来的每次生产计划量需要在减去已完成的基础上录入。
本实施方案的S2，具体为：根据预存的数据取值范围，删除相关数据中的异常数据，并根据相关数据中的中位数，填补相关数据中的缺失数据；经处理后的数据进行计算，得到制浆调度模型的初始输入数据；根据获取的数据以及浆线特征量化浆池液位；根据浆池液位、分区电价、生产特点约束相关设备的加工时间；制浆调度模型输出最佳调度结果(用电成本最优)，写入数据库；根据调度中的最终时间，获取造纸车间中碎、磨浆机实时功率，计算本次调度下的制浆用电成本。
本实施方案的S3，具体为：打浆设备控制系统是完成制浆调度结果到设备控制的关键步骤，主要分三种情况：输入每个班次的生产计划，读取相关数据，制浆调度模型的最佳调度结果输出到制浆设备控制系统，系统根据调度结果控制制浆设备运作；造纸工艺、制浆工艺的相关数据以及生产计划一旦发生变化时，触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据最新的调度结果控制制浆设备运作；系统定时触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据调度结果实时控制制浆设备运作，实现动态调度。
需要说明的是，如图1所示，本发明中的实时纸机车速监控系统，是指上述情况的第二种情况。造纸机的正常运转与否很大程度影响制浆线的流程，因此该系统不仅能包括正常停机(清洗设备等)情况，还包括非正常停机(设备损坏导致的紧急停机)的情况。
如图2所示，一种造纸制浆过程设备的动态调度系统，包括数据信息采集模块、制浆调度模型和制浆设备控制系统；数据信息采集模块包括制纸工艺数据和制浆工艺数据；制纸工艺数据和制浆工艺数据输出端接入制浆调度模型的输入端，制浆调度模型的输出端连接制浆设备控制系统的输入端，制浆设备控制系统的输出端通过制浆参数反馈回数据信息采集模块的输入端。
数据信息采集模块，用于获取造纸工艺以及制浆工艺的相关数据信息；其中，所述数据信息包括设备数据、工艺数据以及生产计划；
制浆调度模型，用于所有的数据信息采集以及录入，经过数据预处理和计算后，输出最佳调度结果；
制浆设备控制系统，制浆调度模型产生的调度结果，经制浆设备控制系统，实时反控制浆设备运作，最终实现动态调度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (5)

1.一种造纸打浆过程设备的动态调度系统，其特征在于，包括数据信息采集模块、制浆调度模型和制浆设备控制系统；所述数据信息采集模块包括制纸工艺数据和制浆工艺数据；所述制纸工艺数据和制浆工艺数据输出端均接入制浆调度模型的输入端，所述制浆调度模型的输出端连接制浆设备控制系统的输入端，所述制浆设备控制系统的输出端通过制浆参数反馈回数据信息采集模块的输入端。
2.一种造纸打浆过程设备的动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取造纸工艺以及制浆工艺的相关数据信息；其中，数据信息包括设备数据、工艺数据以及生产计划；
S2：将所有的数据信息采集和录入，经过数据预处理和计算后制浆调度模型输出最佳调度结果；
S3：最佳调度结果，经制浆设备控制系统，实时反控制浆设备运作动态，实现动态调度。
3.根据权利要求2所述的造纸打浆过程设备的动态调度方法，其特征在于，所述S1包括以下子步骤：
S11：现场录入生产计划；
S12：获取造纸数据和制浆线特征的相关数据，所述造纸数据包括：车速、卷速、卷曲率、磨浆机出口流量、浆池浓度和浆池尺寸；所述制浆线的特征的相关数据包括配浆线与否、浆池与碎、磨机器的配套情况。
4.根据权利要求2所述的造纸打浆过程设备的动态调度方法，其特征在于，所述S2包括以下子步骤：
S21：根据预存的相关数据取值范围，删除相关数据中的异常数据，并根据相关数据中的中位数，填补相关数据中的缺失数据；
S22：经处理后的相关数据进行初始化计算，得到制浆调度模型的初始输入数据；
S23：将初始输入数据经过制浆调度模型输出最佳调度结果。
5.根据权利要求2所述的造纸打浆过程设备的动态调度方法，其特征在于，所述S3包括以下三种情况：
第一种情况：输入每个班次的生产计划，读取相关数据，制浆调度模型的最佳调度结果输出到制浆设备控制系统，系统根据调度结果控制制浆设备运作；
第二种情况：造纸工艺、制浆工艺的相关数据以及生产计划一旦发生变化时，触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据最新的调度结果控制制浆设备运作；
第三种情况：系统定时触发制浆调度模型更新最佳调度结果，制浆设备控制系统根据调度结果实时控制制浆设备运作，实现动态调度。
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