CN114148707A - C型料场复杂原料堆料控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业计算机实时控制技术领域，尤其是涉及一种C型料场复杂原料堆料控制系统及方法，复杂原料堆料控制系统包括T型台，挡料隔墙，进料皮带，卸料飞机移动装置，其特征在于在卸料飞机移动装置底部设有接近开关，在卸料飞机移动装置轨道旁均匀布置有车位开关，在进料皮带头部上料口处设有皮带秤，在卸料飞机移动装置顶部设有卸料飞机皮带，车位开关和皮带秤均与控制器相连接。本发明根据接收各设备的状态信号、车位开关的位置信号和皮带秤的流量信号，结合用户参数设定与优化逻辑控制算法，生成合理的布料路径，将输出命令信号发送给各设备来实现料场复杂原料堆料的智能控制。

Description

C型料场复杂原料堆料控制系统及方法

技术领域

本发明属于工业计算机实时控制技术领域，尤其是涉及一种C型料场复杂原料堆料控制系统及方法。

背景技术

钢铁厂利用料场来堆放铁精矿、燃料矿、烧结矿、球团矿和钢渣等物料用于钢铁生产。传统露天料场具有扬尘大、堆料流散多、物料损耗严重等特点，已经不能满足现代化钢铁厂的生产要求。作为长型封闭料场的一种，C型料场主要采用有轨机械化堆取料设备进行作业，且在全域范围内均匀布置多组挡料隔墙将料场空间分割为多段料仓，堆料与取料设备可在不同料仓内同时作业。C型料场具有占地面积小、原料储量大、堆取料流程智能化等特点。原料通过C型料场跨中间T型台上的胶带机从料场外运输至料场内，并通过设置在胶带机上的移动卸料飞机堆入料仓；料仓内储存的原料通过刮板取料机进行取料作业，并通过设置在取料机下侧的胶带机运输出料场外。C型料场传统的堆料方式是将差异较大的料种分仓进行储存，差异较小的料种或是同一料种不同批次的原料都是混放在一起储存。而随着智能化钢铁生产的不断发展，烧结、球团等工艺流程对于原料成分的精度要求更加严格。传统的c型料场堆料方式所提供的原料具有成分不精确、水分不均匀、品质差异大等特点，已经无法满足精细化生产的要求，有待进行技术革新。

发明内容

本发明的目的是提供一种c型料场复杂原料堆料控制系统及方法，解决现有技术中存在的技术问题。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的C型料场复杂原料堆料控制系统，包括沿料场延伸方向居中布置的T型台，沿此T型台两侧均匀横向布置挡料隔墙，设置在所述T型台顶部的进料皮带，位于此进料皮带上方可沿皮带运行方向前后行走的卸料飞机移动装置，其特征在于在所述的卸料飞机移动装置底部设有接近开关，在所述的卸料飞机移动装置轨道旁均匀布置有车位开关，在所述的进料皮带头部上料口处设有皮带秤，在所述的卸料飞机移动装置顶部设有卸料飞机皮带，所述的车位开关和皮带秤均与控制器相连接，

所述的控制器包括数据管理单元S1、储料仓分配单元S2和堆料执行单元S3，所述的数据管理单元S1包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13。

所述的卸料飞机皮带运行方向垂直于所述的进料皮带运行方向。

一种C型料场复杂原料堆料控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)数据管理单元S1为系统对于原料各项参数的统计与管理，包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13；

料种数据管理S11为对料场内所储存的全部原料的料种数据信息的管理；

成分数据管理S12为对料场内所储存各原料的成分信息的管理；

订单数据管理S13为对料场的进出料的订单信息的管理；

(2)储料仓分配单元S2为系统通过分析计算对进料原料进行储料仓分配；

对于料种不同原料的储料仓分配，由于不同料种的原料差异性较大，储存于不同储料仓中，由挡料隔墙进行物理分隔；

对于料种相同而批次不同原料的储料仓分配，由于同种原料差异性较小，同时储存于一个储料仓中；为了实现精细化堆取料，系统根据原料成分差异性，将一个储料仓内部分割为多个虚拟储料仓，实现一仓多用，其步骤如下：

步骤1：统计当日内所有进料订单数据，包括同种原料所有批次成分的信息及料量信息；

步骤2：计算同种原料不同批次的成分差异性；

设定各级成分差异性阈值，即1级成分差异阈值为u₁，2级成分差异阈值为u2，以此类推；

步骤3：按成分差异性分配虚拟储料仓；

设某一种原料可用储料仓个数为n，每个储料仓可虚拟划分为d段，则该种原料实际可用虚拟储料仓数P＝n·d；

(3)堆料执行单元S3为系统根据储料仓的分配结果进行的堆料操作，其步骤如下：

步骤1：顺序启动卸料飞机皮带、进料皮带及上游设备，为进料做好准备；

步骤2：读取当前进料订单信息，根据其订单号与原料批次号，找出其对应的储料仓及跨度值D；

步骤3：根据跨度值D与原料安息角α，计算出卸料跨度值D_r，且D_r＜D；

步骤4：记录D_r范围内的车位开关位置{C₁、C₂……C_n}；

步骤5：卸料飞机移动装置运行至C₁位置后停止运行；

步骤6：根据皮带秤的流量检测，判断进料开始，卸料飞机移动装置由C₁至C_n位置开始往返行走，进行均匀布料；系统同时开始进行进料流累积计算；

步骤7：当进料流量累积值达到订单批次料量值时，系统结束该批次原料堆料任务，开始执行下一批次堆料任务。

本发明的优点：

本发明的C型料场复杂原料堆料控制系统及方法，根据接收各设备的状态信号、车位开关的位置信号和皮带秤的流量信号，结合用户参数设定与优化逻辑控制算法，生成合理的布料路径，将输出命令信号发送给各设备来实现料场复杂原料堆料的智能控制；该系统实现了料场原料按成分精细化存储，为供料的后续生产工艺提供准确成分参数，满足了智能化钢铁生产的要求，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明C型料场复杂原料堆料控制系统抛面的示意图。

图2为本发明C型料场复杂原料堆料控制系统侧面的示意图。

图3为本发明控制器逻辑算法结构的示意图。

图4为本发明虚拟储料仓划分示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-4所示，本发明的C型料场复杂原料堆料控制系统包括沿料场延伸方向居中布置的T型台1，沿此T型台1两侧均匀横向布置挡料隔墙8，设置在所述T型台1顶部的进料皮带3，位于此进料皮带3上方可沿皮带运行方向前后行走的卸料飞机移动装置4，其特征在于在所述的卸料飞机移动装置4底部设有接近开关6，在所述的卸料飞机移动装置4轨道旁均匀布置有车位开关7，在所述的进料皮带3头部上料口处设有皮带秤9，在所述的卸料飞机移动装置4顶部设有卸料飞机皮带5，所述的车位开关7和皮带秤9均与控制器10相连接，

所述的控制器10包括数据管理单元S1、储料仓分配单元S2和堆料执行单元S3，所述的数据管理单元S1包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13。

所述的卸料飞机皮带5运行方向垂直于所述的进料皮带3运行方向。

图1是本发明所述C型料场复杂原料堆料控制系统抛面的示意图，图2是本发明所述C型料场复杂原料堆料控制系统侧面的示意图，如图1、图2所示，所述系统包括T型台1、料堆2、进料皮带3、卸料飞机移动装置4、卸料飞机皮带5、接近开关6、车位开关7、挡料隔墙8、皮带秤9和控制器10。T型台1沿料场延伸方向居中布置，沿T型台1两侧均匀横向布置挡料隔墙8，相邻挡料隔墙8与之间地面围成一个储料仓，料堆2储存于各个储料仓中，进料皮带3位于T型台1顶部，卸料飞机移动装置4位于进料皮带3上方可沿皮带运行方向前后行走，接近开关6位于卸料飞机移动装置4底部，车位开关7均匀布置在卸料飞机移动装置4轨道旁，当卸料飞机移动装置4在移动中接近开关6靠近车位开关7时，车位开关7会向控制器10发出车位信号表示移动卸料飞机的卸料位置处在该车位开关7处，卸料飞机皮带5位于卸料飞机移动装置4顶部，皮带运行方向垂直于进料皮带3，皮带秤9位于进料皮带3头部上料口处，用于实时检测上料流量，控制器10接收各设备的状态信号、车位开关7的位置信号和皮带秤9的流量信号，结合用户参数设定与优化逻辑控制算法，生成合理的布料路径，将执行指令信号发送给各设备来实现C型料场复杂原料堆料的智能控制。

图3是本发明所述控制器逻辑算法结构的示意图，如图3所示，控制器10内逻辑算法包括数据管理单元S1、储料仓分配单元S2和堆料执行单元S3。其中数据管理单元S1包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13。

一种C型料场复杂原料堆料控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)数据管理单元S1为系统对于原料各项参数的统计与管理，包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13；

料种数据管理S11为对料场内所储存的全部原料的料种数据信息的管理；料场所储存的料种主要包括铁精矿、燃料矿、烧结矿、球团矿、钢渣等大类。其中铁精矿粉细分为杨迪粉、PB粉、纽曼粉、火箭、超特和麦克粉等品种，燃料矿细分为高炉焦、铸造焦、无烟煤、焦煤等产品。各类原料又由于粒度的不同，而按照粒度范围进一步的进行详细分类。系统将各原料的料种信息进行保存并定期更新。

成分数据管理S12为对料场内所储存各原料的成分信息的管理；原料成分的差异性对于该原料参与反应的效果起到了至关重要的影响作用，因此是原料的核心参数。每种原料都含有多种的化学成分，而不同成分对于原料在生产中的影响作用大小不同。系统依据影响作用的大小将各成分进行分级管理。如铁精矿粉的成分包含FE、SIO₂、AL₂O₃、S、P等化学元素，根据各成分的影响作用大小，将FE设定为1级成分、SIO₂设定为2级成分、AL₂O₃设定为3级成分、S设定为4级成分、P设定为5级成分。1级成分影响力最大，后面等级的影响力依次递减。水分也是一项重要参数，对于不需要经过干燥处理而直接参与反应的原料，水分也属于高级的影响因素。系统将各原料的成分信息及对应的成分等级信息进行保存并定期更新。

订单数据管理S13为对料场的进出料的订单信息的管理；进料订单包括订单时间、订单号、订单内原料批次、各批次的料种信息、各批次的化学成分检测信息、各批次的原料总料量等。出料订单包括订单时间、订单号、取料料种信息、取料化学成分信息、取料总料量等。系统对各订单数据进行分析及计算，并指导料场设备的运转。

(2)储料仓分配单元S2为系统通过分析计算对进料原料进行储料仓分配；

对于料种不同原料的储料仓分配，由于不同料种的原料差异性较大，储存于不同储料仓中，由挡料隔墙8进行物理分隔；系统根据订单料量数据及经验数据，将常用的原料按各自总料量等比例的分配储料仓。用料量大的原料分配储料仓多，而用料量小的原料分配储料仓少。储料仓分配后，系统对储料仓号与对应的原料料种进行关联。

对于料种相同而批次不同原料的储料仓分配，由于同种原料差异性较小，同时储存于一个储料仓中；为了实现精细化堆取料，系统根据原料成分差异性，将一个储料仓内部分割为多个虚拟储料仓，实现一仓多用，其步骤如下：

步骤1：统计当日内所有进料订单数据，包括同种原料所有批次成分的信息及料量信息；

步骤2：计算同种原料不同批次的成分差异性；

设定各级成分差异性阈值，即1级成分差异阈值为u₁，2级成分差异阈值为u₂，以此类推；

当一个批次原料1级成分所占比例与另一批次原料1级成分所占比例的差值大于阈值u₁时，系统认定这两批次原料具有1级差异。当一个批次原料1级成分所占比例与另一批次原料1级成分所占比例的差值小于阈值u₁时，系统认定这两批次原料无1级差异，并继续计算两批原料的2级差异。依次类推，算出3级差异、4级差异及5级差异。

步骤3：按成分差异性分配虚拟储料仓；

设某一种原料可用储料仓个数为n，每个储料仓可虚拟划分为d段，则该种原料实际可用虚拟储料仓数P＝n·d；

设该种原料不同批次的1级成分差异性个数为m，各原料计划料量为W_m，则按照W_m的比例关系，将P个虚拟储料仓等比例分配给m个原料。进一步的，对m个1级成分差异性中的每种原料进行2级、3级成分差异性虚拟储料仓分配。直到分配出的料仓数等于设定数P，停止进行差异性分配。系统根据料量的比值来计算各虚拟储料仓的跨度值{D₁、D₂……D_n}。系统将原料订单内各批次的原料与对应虚拟储料仓及其跨度值记录下来。图4是本发明所述虚拟储料仓划分示意图，如图4所示，某一储料仓被划分为三段虚拟储料仓，各段跨度分别为D₁、D₂和D₃。

(3)堆料执行单元S3为系统根据储料仓的分配结果进行的堆料操作，其步骤如下：

步骤1：顺序启动卸料飞机皮带5、进料皮带3及上游设备，为进料做好准备；

步骤2：读取当前进料订单信息，根据其订单号与原料批次号，找出其对应的储料仓及跨度值D；

步骤3：根据跨度值D与原料安息角d，计算出卸料跨度值D_r，且D_r＜D；

步骤4：记录D_r范围内的车位开关7位置{C₁、C₂……C_n}；

步骤5：卸料飞机移动装置4运行至C₁位置后停止运行；

步骤6：根据皮带秤9的流量检测，判断进料开始，卸料飞机移动装置4由C₁至C_n位置开始往返行走，进行均匀布料；系统同时开始进行进料流累积计算；

步骤7：当进料流量累积值达到订单批次料量值时，系统结束该批次原料堆料任务，开始执行下一批次堆料任务。

本发明所述一种C型料场复杂原料堆料控制系统及方法根据接收各设备的状态信号、车位开关7的位置信号和皮带秤9的流量信号，结合用户参数设定与优化逻辑控制算法，生成合理的布料路径，将输出命令信号发送给各设备来实现料场复杂原料堆料的智能控制。该系统实现了料场原料按成分精细化存储，为供料的后续生产工艺提供准确成分参数，满足了智能化钢铁生产的要求，具有广阔的市场前景。

Claims (3)

1.一种C型料场复杂原料堆料控制系统，包括沿料场延伸方向居中布置的T型台，沿此T型台两侧均匀横向布置挡料隔墙，设置在所述T型台顶部的进料皮带，位于此进料皮带上方可沿皮带运行方向前后行走的卸料飞机移动装置，其特征在于在所述的卸料飞机移动装置底部设有接近开关，在所述的卸料飞机移动装置轨道旁均匀布置有车位开关，在所述的进料皮带头部上料口处设有皮带秤，在所述的卸料飞机移动装置顶部设有卸料飞机皮带，所述的车位开关和皮带秤均与控制器相连接，

所述的控制器包括数据管理单元S1、储料仓分配单元S2和堆料执行单元S3，所述的数据管理单元S1包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13。

2.根据权利要求1所述的C型料场复杂原料堆料控制系统，其特征在于所述的卸料飞机皮带运行方向垂直于所述的进料皮带运行方向。

3.一种C型料场复杂原料堆料控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)数据管理单元S1为系统对于原料各项参数的统计与管理，包括料种数据管理S11、成分数据管理S12和订单数据管理S13；

料种数据管理S11为对料场内所储存的全部原料的料种数据信息的管理；

成分数据管理S12为对料场内所储存各原料的成分信息的管理；

订单数据管理S13为对料场的进出料的订单信息的管理；

(2)储料仓分配单元S2为系统通过分析计算对进料原料进行储料仓分配；

对于料种不同原料的储料仓分配，由于不同料种的原料差异性较大，储存于不同储料仓中，由挡料隔墙进行物理分隔；

对于料种相同而批次不同原料的储料仓分配，由于同种原料差异性较小，同时储存于一个储料仓中；为了实现精细化堆取料，系统根据原料成分差异性，将一个储料仓内部分割为多个虚拟储料仓，实现一仓多用，其步骤如下：

步骤1：统计当日内所有进料订单数据，包括同种原料所有批次成分的信息及料量信息；

步骤2：计算同种原料不同批次的成分差异性；

设定各级成分差异性阈值，即1级成分差异阈值为u₁，2级成分差异阈值为u₂，以此类推；

步骤3：按成分差异性分配虚拟储料仓；

设某一种原料可用储料仓个数为n，每个储料仓可虚拟划分为d段，则该种原料实际可用虚拟储料仓数P＝n·d；

(3)堆料执行单元S3为系统根据储料仓的分配结果进行的堆料操作，其步骤如下：

步骤1：顺序启动卸料飞机皮带、进料皮带及上游设备，为进料做好准备；

步骤2：读取当前进料订单信息，根据其订单号与原料批次号，找出其对应的储料仓及跨度值D；

步骤3：根据跨度值D与原料安息角α，计算出卸料跨度值D_r，且D_r＜D；

步骤4：记录D_r范围内的车位开关位置{C₁、C₂……C_n}；

步骤5：卸料飞机移动装置运行至C₁位置后停止运行；

步骤6：根据皮带秤的流量检测，判断进料开始，卸料飞机移动装置由C₁至C_n位置开始往返行走，进行均匀布料；系统同时开始进行进料流累积计算；

步骤7：当进料流量累积值达到订单批次料量值时，系统结束该批次原料堆料任务，开始执行下一批次堆料任务。

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