CN111694323A - 一种rh投料料仓的备料控制方法 - Google Patents

一种rh投料料仓的备料控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种RH投料料仓的备料控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1)获取数据，步骤2)料仓内物料余料量检验，步骤3)投料物料单料仓存放的识别和对应料仓下料称量时间计算，步骤4)称量料斗的称量时间和物料体积统计，步骤5)多料仓存放物料的下料分配最优化计算；步骤6)下发料仓备料重量。在整个备料过程中，料仓物料下料称量是耗时最多的过程，本发明可以有效减少物料的整个备料时间，从而缩短RH生产时间，提高物料备料的自动化控制水平。

Description

一种RH投料料仓的备料控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种RH投料料仓的备料控制方法，属于冶金过程生产与控制技术领域。
背景技术
RH精炼炉是对钢水进行真空处理的的精炼设备，主要功能是真空脱气处理和钢水中各种元素调整，使钢水满足本钢种的标准要求。故在生产过程中，需要投入合金物料对钢水中的各种元素进行调整，特别是一些特殊钢种，需要加入较多的物料种类，提升钢水中各个元素的含量；现有梅钢2#RH料仓有16个高位料仓(一个料仓存放一种物料)；相邻几个高位料仓对应一个称量料斗，而在整个料仓系统中有多个称量料斗；称量料斗主要作用是称量利用振动给料机将料仓中物料振下来的物料重量(一个称量料斗只能称量一个料仓下料重量)；在投料过程中，操作人员先确定需要投入的物料重量，然后通过基础自动化控制系统手动输入物料所在的料仓的投料重量，设定完成后启动振动给料机进行下料，当称量料斗称得的重量达到设定值时自动停止振动给料机，这是对一种物料完整的备料过程，如果有多个物料需要投，则重复以上过程；在完成对所有物料称量后，通过皮带将各个称量料斗中称得的物料输送到同一个真空料斗中，整个备料过程完成，等待最终投料。以上均要通过人工设定物料备料重量和启动下料，操作工序费时、费力。
目前业界大多使用人工操作进行物料的备料，也有部分工厂使用了可以降低备料时间的控制方法，主要通过固定的判断条件，将物料进行简单分配到料仓中备料，并且实现了自动化备料功能；但是普遍考虑条件少，未充分考虑各种条件进行最优化计算，方法有一定的改进空间。
近年来，国内的一些钢厂开展了各种提高备料时间的研究工作，但是存在的问题大都是控制方法逻辑判断比较复杂，而且方法内没有考虑称量料斗的称量上限和振动给料机的给料速度，未能充分考虑物料备料过程中影响备料时间的各种因素,不能得到备料时间最短的各个物料所在料仓的备料方案。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种RH投料料仓的备料控制方法，在整个备料过程中，料仓物料下料称量是耗时最多的过程，本发明可以有效减少物料的整个备料时间，从而缩短RH生产时间，提高物料备料的自动化控制水平。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种RH投料料仓的备料控制方法，所述控制方法步骤如下：
步骤1)获取数据，通过二级过程控制系统的合金模型取得当前炉次需要投入的物料重量，以及料仓和物料的基本信息数据，并且从一级基础自动化系统中读取各个料仓的料仓号和所存放物料的名称，以及料仓中物料的余量。
步骤2)料仓内物料余料量检验，判断所有物料的投入重量，核对每个物料的投入重量是否超出了料仓内余料重量，如果本物料在所有料仓内的余料重量小于需要投入的重量，则提示操作人员对缺少的物料进行上料。
步骤3)投料物料单料仓存放的识别和对应料仓下料称量时间计算，对需要投入物料的名称与料仓存放物料名称进行比对，识别出只有一个料仓存放该投料物料的物料名称(剩余物料为多料仓存放的物料)，并将单料仓存放的物料投料重量记为：Wi(i为料仓号，一个料仓对应一个Wi)，计算该料仓将重量为Wi的物料下料到称量料斗的时间，即称量料斗的称量时间，记为Ti；下料时间计算公式为(式1)；计算重量为Wi的物料体积VMi，计算公式为(式2)；如果发现有在所有料仓中没有存放的物料，提示操作人员该物料需手动投料。(此步骤只计算单料仓存放的物料下料称量时间)
料仓下料时间计算：
Figure BDA0001992894350000021
料仓下料物料体积计算：
Figure BDA0001992894350000022
其中：
i：料仓号；
m：物料号；
Ti：料仓i将重量为Wi的物料下料称量料斗的时间，即称量时间；
VMi：重量为Wi的物料体积；(单位：立方米)
Wi：料仓i需要下料的重量；
Sm：料仓i所对应物料m的堆重比；(单位：吨/立方米)
Vi：料仓i的下料速度。(单位：立方米/小时)
步骤4)称量料斗的称量时间和物料体积统计，对所有料仓所对应的称量料斗的称量时间进行统计，由于多个相邻料仓对应一个称量料斗，故这些相邻料仓下料时间之和为该称量料斗的总称量时间TBj，称量时间TBj统计公式为(式3)；这些料仓下料到称量料斗内物料的总体积VBj，统计公式为(式4)，如果VBj超过了本称量料斗容量限制VBj-limit，则向操作人员提示容量超限，需分批备料操作；如果称量料斗对应料仓不需要下料则称量时间和物料体积为0。
Figure BDA0001992894350000031
其中：
j：称量料斗号；
i：料仓号；
TBj：物料下料到称量料斗的总下料时间；
VBj：下料到称量料斗的物料总体积；(单位：立方米)
VBj-limit：称量料斗的容量上限；(单位：立方米)
Tx+…+Ty：步骤3中计算的料仓下料时间Ti；
VMx+…+VMy：步骤3中计算的下料物料的体积VMi。(单位：立方米)
步骤5)多料仓存放物料的下料分配最优化计算，对步骤3中的剩余物料(即多个料仓存有的物料)进行下料分配计算，如果没有剩余物料，则直接跳到步骤6；如果有则对这些物料进行线性规划计算，存放料仓最多的物料优先计算，从多到少对物料进行最优化计算；将每个多料仓存放物料逐个代入式(5)-式(7)内进行计算；公式中引入了料仓的下料速度、称量料斗的容量限制等条件，计算出所装有该物料的各个料仓下料重量Xi，将计算得到重量保存在所对应的中Wi，并且累计了各个称量料斗的总称量时间和总称量物料体积。(说明：一般多料仓存放的物料，都分散在不同称量料斗所对应的料仓中存放，所以在本步骤中存放相同物料的各个料仓对应的称量料斗是不同的)
备料时间最小计算：
Figure BDA0001992894350000042
称量料斗总称量时间累计：
Figure BDA0001992894350000043
下料到对应称量料斗中总称量物料体积累计：
Figure BDA0001992894350000044
其中：
Xi：存有该物料的各个料仓的备料重量，即上述公式的计算结果；
S：该物料的堆重比，即每吨该物料多少立方米；(单位：吨/立方米)
Vi：存有该物料料仓的下料速度；(单位：立方米/小时)
TBj：称量料斗现有的总下料时间；
VBj-limit：该物料所对应的称量料斗的容量上限；(单位：立方米)
W：该物料的总投料重量；
Figure BDA0001992894350000051
存有该物料料仓通过称量料斗称量Xi重量的该物料需要的时间；
max{TBm}：所有存有该物料料仓对应的称量料斗中，总称量时间最多的时间；
Figure BDA0001992894350000052
称量时间最长的称量料斗所对应料仓的下料时间。
步骤6)下发料仓备料重量，进行自动备料。在完成所有物料的最优化计算后，将Wi中存放下料重量按料仓号对应关系下发到一级系统相应的料仓设定值中，并且向一级系统发送备料启动指令，一级系统完成所有料仓的下料任务。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明的一种在RH精炼生产过程中投料料仓的备料控制方法，主要运用线性规划算法，充分考虑影响料仓下料称量时间的各个因素，合理分配各个物料的所在料仓的下料重量，通过并行自动称量物料的控制方法，减少物料的下料称量时间，有效减少物料的整个备料时间，从而缩短RH生产时间；并且还具备限制料仓的下料重量和物料上料提示，防止料仓所下物料超过称量料斗的容量限制，以及料仓中物料上料不及时问题。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明的一种在RH精炼生产过程中投料料仓的备料控制方法，主要运用线性规划算法，充分考虑影响料仓下料称量时间的各个因素，合理分配各个物料的所在料仓的下料重量，通过并行自动称量物料的控制方法，减少物料的下料称量时间，有效减少物料的整个备料时间，从而缩短RH生产时间；与现有技术相比，可以避免因未考虑料仓给料速度不同而产生分配各个料仓下料重量不合理的问题，以及由于料仓下料重量超过称量料斗称量上限而导致的多次下料称量问题。并且还具备限制料仓的下料重量和物料上料提示，防止料仓所下物料超过称量料斗的容量限制，以及料仓中物料上料不及时问题。
附图说明
图1是RH投料料仓的备料控制流程图。
图2为RH料仓与称量料斗关系、称量料斗容量关系示意图。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种在RH投料料仓的备料控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1)获取数据，通过二级过程控制系统的合金模型取得当前炉次需要投入的物料重量(见样例表1)，以及料仓和物料的基本信息数据(包括了物料名称、物料堆重比、料仓的下料速度)，并且从一级基础自动化系统中读取各个料仓的料仓号和所存放物料的名称，以及料仓中物料的余量(见样例表2和表3)。
实施样例表1获取到RH合金模型计算投料结果
Figure BDA0001992894350000061
实施样例表2RH料仓和物料信息表
Figure BDA0001992894350000062
图2为RH料仓与称量料斗关系和称量料斗容量限制示意图，步骤2)料仓内物料余料量检验，判断所有物料的投入重量，核对每个物料的投入重量是否超出了料仓内余料重量，如果本物料在所有料仓内的余料重量小于需要投入的重量，则提示操作人员对缺少的物料进行上料。
步骤3)投料物料单料仓存放的识别和对应料仓下料称量时间计算，对需要投入物料的名称与料仓存放物料名称进行比对，识别出只有一个料仓存放该投料物料的物料名称(剩余物料为多料仓存放的物料)，并将单料仓存放的物料投料重量记为：Wi(i为料仓号，一个料仓对应一个Wi)，计算该料仓将重量为Wi的物料下料到称量料斗的时间，即称量料斗的称量时间，记为Ti；下料时间计算公式为(式1)；计算重量为Wi的物料体积VMi，计算公式为(式2)；如果发现有在所有料仓中没有存放的物料，提示操作人员该物料需手动投料。(此步骤只计算单料仓存放的物料下料称量时间)
料仓下料时间计算：
Figure BDA0001992894350000071
料仓下料物料体积计算：
Figure BDA0001992894350000072
其中：
i：料仓号；
m：物料号；
Ti：料仓i将重量为Wi的物料下料称量料斗的时间，即称量时间；
VMi：重量为Wi的物料体积；(单位：立方米)
Wi：料仓i需要下料的重量；
Sm：料仓i所对应物料m的堆重比；(单位：吨/立方米)
Vi：料仓i的下料速度。(单位：立方米/小时)。
步骤4)称量料斗的称量时间和物料体积统计，对所有料仓所对应的称量料斗的称量时间进行统计，由于多个相邻料仓对应一个称量料斗，故这些相邻料仓下料时间之和为该称量料斗的总称量时间TBj，称量时间TBj统计公式为(式3)；这些料仓下料到称量料斗内物料的总体积VBj，统计公式为(式4)，如果VBj超过了本称量料斗容量限制VBj-limit，则向操作人员提示容量超限，需分批备料操作；如果称量料斗对应料仓不需要下料则称量时间和物料体积为0。
Figure BDA0001992894350000081
其中：
j：称量料斗号；
i：料仓号；
TBj：物料下料到称量料斗的总下料时间；
VBj：下料到称量料斗的物料总体积；(单位：立方米)
VBj-limit：称量料斗的容量上限；(单位：立方米)
Tx+…+Ty：步骤3中计算的料仓下料时间Ti；
VMx+…+VMy：步骤3中计算的下料物料的体积VMi。(单位：立方米)
步骤5)多料仓存放物料的下料分配最优化计算。对步骤3中的剩余物料(即多个料仓存有的物料)进行下料分配计算，如果没有剩余物料，则直接跳到步骤6；如果有则对这些物料进行线性规划计算，存放料仓最多的物料优先计算，从多到少对物料进行最优化计算；将每个多料仓存放物料逐个代入式(5)-式(7)内进行计算；公式中引入了料仓的下料速度、称量料斗的容量限制等条件，计算出所装有该物料的各个料仓下料重量Xi，将计算得到重量保存在所对应的中Wi，并且累计了各个称量料斗的总称量时间和总称量物料体积。(说明：一般多料仓存放的物料，都分散在不同称量料斗所对应的料仓中存放，所以在本步骤中存放相同物料的各个料仓对应的称量料斗是不同的)
备料时间最小计算：
Figure BDA0001992894350000092
称量料斗总称量时间累计：
Figure BDA0001992894350000093
下料到对应称量料斗中总称量物料体积累计：
Figure BDA0001992894350000094
其中：
Xi：存有该物料的各个料仓的备料重量，即上述公式的计算结果；
S：该物料的堆重比，即每吨该物料多少立方米；(单位：吨/立方米)
Vi：存有该物料料仓的下料速度；(单位：立方米/小时)
TBj：称量料斗现有的总下料时间；
VBj-limit：该物料所对应的称量料斗的容量上限；(单位：立方米)
W：该物料的总投料重量；
Figure BDA0001992894350000095
存有该物料料仓通过称量料斗称量Xi重量的该物料需要的时间；
max{TBm}：所有存有该物料料仓对应的称量料斗中，总称量时间最多的时间；
Figure BDA0001992894350000096
称量时间最长的称量料斗所对应料仓的下料时间；
步骤6)下发料仓备料重量，进行自动备料。在完成所有物料的最优化计算后，将Wi中存放下料重量按料仓号对应关系下发到一级系统相应的料仓设定值中，并且向一级系统发送备料启动指令，一级系统完成所有料仓的下料任务。
在对料仓物料备料控制过程中，物料备料时间受到每个料仓的振动给料速度、称量料斗的称量限制和多料仓存放同一种物料等因素影响，采用简单的等分分配法无法满足备料时间最短的料仓投料配，引入线性规划算法后，使料仓投料重量分配达到最优化，有效的缩短料仓备料时间。
在对料仓物料备料控制过程中，物料备料时间受到每个料仓的振动给料速度、称量料斗的称量限制和多料仓存放同一种物料等因素影响，采用简单的等分分配法无法满足备料时间最短的料仓投料配，因为等分分配法是将需要投入的物料重量平均的分配到多个存有该物料的料仓中进行下料，虽然可以实现同时进行下料，但未考虑振动给料速度、称量料斗的称量限制因素，这样会造成不管料仓给料速度快慢，都分配一样下料重量的问题，导致下料总时间变慢；还有可能出现分配下料重量超过称量料斗称量上限，造成多次下料称量，同样会延长下料总时间。为此引入线性规划算法后，将料仓振动给料机的给料速度和称量料斗称量上限参与计算，可以避免以上问题的发生，从而得到时间最短的料仓下料方案。
实践证明，使用这种RH投料料仓的备料控制方法进行料仓备料重量分配后，并将重量分配结果直接参与RH生产的自动投料控制，RH的物料备料时间缩短了4分钟左右，而RH总处理时间为40分钟，RH的生产效率提升了10％，并且有效降低了操作人员的劳动强度，效果成效显著。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (7)

1.一种RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1)获取数据，
步骤2)料仓内物料余料量检验，
步骤3)投料物料单料仓存放的识别和对应料仓下料称量时间计算，
步骤4)称量料斗的称量时间和物料体积统计，
步骤5)多料仓存放物料的下料分配最优化计算；
步骤6)下发料仓备料重量。
2.根据权利要求1所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤1)获取数据，具体如下，通过二级过程控制系统的合金模型取得当前炉次需要投入的物料重量，以及料仓和物料的基本信息数据，并且从一级基础自动化系统中读取各个料仓的料仓号和所存放物料的名称，以及料仓中物料的余量。
3.根据权利要求2所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤2)料仓内物料余料量检验，具体如下，判断所有物料的投入重量，核对每个物料的投入重量是否超出了料仓内余料重量，如果本物料在所有料仓内的余料重量小于需要投入的重量，则提示操作人员对缺少的物料进行上料。
4.根据权利要求2所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤3)投料物料单料仓存放的识别和对应料仓下料称量时间计算，具体如下，对需要投入物料的名称与料仓存放物料名称进行比对，识别出只有一个料仓存放该投料物料的物料名称，剩余物料为多料仓存放的物料，并将单料仓存放的物料投料重量记为：Wi，其中i为料仓号，一个料仓对应一个Wi，计算该料仓将重量为Wi的物料下料到称量料斗的时间，即称量料斗的称量时间，记为Ti；下料时间计算公式为：式1；计算重量为Wi的物料体积VMi，计算公式为：式2；如果发现有在所有料仓中没有存放的物料，提示操作人员该物料需手动投料，步骤只计算单料仓存放的物料下料称量时间：
料仓下料时间计算：
Figure FDA0001992894340000011
料仓下料物料体积计算：
Figure FDA0001992894340000021
其中：
i：料仓号；
m：物料号；
Ti：料仓i将重量为Wi的物料下料称量料斗的时间，即称量时间；
VMi：重量为Wi的物料体积；(单位：立方米)
Wi：料仓i需要下料的重量；
Sm：料仓i所对应物料m的堆重比；(单位：吨/立方米)；
Vi：料仓i的下料速度。(单位：立方米/小时)。
5.根据权利要求4所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤4)称量料斗的称量时间和物料体积统计，具体如下，对所有料仓所对应的称量料斗的称量时间进行统计，由于多个相邻料仓对应一个称量料斗，故这些相邻料仓下料时间之和为该称量料斗的总称量时间TBj，称量时间TBj统计公式为式3)；这些料仓下料到称量料斗内物料的总体积VBj，统计公式为式4，如果VBj超过了本称量料斗容量限制VBj-limit，则向操作人员提示容量超限，需分批备料操作；如果称量料斗对应料仓不需要下料则称量时间和物料体积为0；
Figure FDA0001992894340000022
其中：
j：称量料斗号；
i：料仓号；
TBj：物料下料到称量料斗的总下料时间；
VBj：下料到称量料斗的物料总体积；单位：立方米；
VBj-limit：称量料斗的容量上限；单位：立方米；
Tx+…+Ty：步骤3中计算的料仓下料时间Ti；
VMx+…+VMy：步骤3中计算的下料物料的体积VMi，单位：立方米。
6.根据权利要求5所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤5)多料仓存放物料的下料分配最优化计算，具体如下，对步骤3中的剩余物料即多个料仓存有的物料进行下料分配计算，如果没有剩余物料，则直接跳到步骤6)；如果有则对这些物料进行线性规划计算，存放料仓最多的物料优先计算，从多到少对物料进行最优化计算；将每个多料仓存放物料逐个代入式(5)-式(7)内进行计算；公式中引入了料仓的下料速度、称量料斗的容量限制等条件，计算出所装有该物料的各个料仓下料重量Xi，将计算得到重量保存在所对应的中Wi，并且累计了各个称量料斗的总称量时间和总称量物料体积；
备料时间最小计算：
Figure FDA0001992894340000031
称量料斗总称量时间累计：
Figure FDA0001992894340000032
下料到对应称量料斗中总称量物料体积累计：
Figure FDA0001992894340000041
其中：
Xi：存有该物料的各个料仓的备料重量，即上述公式的计算结果；
S：该物料的堆重比，即每吨该物料多少立方米；(单位：吨/立方米)
Vi：存有该物料料仓的下料速度；(单位：立方米/小时)
TBj：称量料斗现有的总下料时间；
VBj-limit：该物料所对应的称量料斗的容量上限；(单位：立方米)
W：该物料的总投料重量；
Figure FDA0001992894340000042
存有该物料料仓通过称量料斗称量Xi重量的该物料需要的时间；
max{TBm}：所有存有该物料料仓对应的称量料斗中，总称量时间最多的时间；
Figure FDA0001992894340000043
称量时间最长的称量料斗所对应料仓的下料时间。
7.根据权利要求6所述的RH投料料仓的备料控制方法，其特征在于，所述步骤6)下发料仓备料重量，具体如下，进行自动备料，在完成所有物料的最优化计算后，将Wi中存放下料重量按料仓号对应关系下发到一级系统相应的料仓设定值中，并且向一级系统发送备料启动指令，一级系统完成所有料仓的下料任务。
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