CN115167270A - 一种铁水预处理的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种铁水预处理的自动控制系统，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；通过本发明公开的一种铁水预处理的自动控制系统，实现对铁水预处理的自动控制目的，应用该自动控制系统和自动控制方法，可衔接铁水预处理各生产子工序，达到铁水预处理生产全流程的自动化，最大限度地减少操作人员干预。
Description
技术领域
本发明涉及的是铁水预处理领域，特别涉及一种铁水预处理的自动控制系统。
背景技术
冶金行业的铁水预处理工艺的主要目的是将高炉铁水进行脱硫、脱磷、脱硅处理，从而降低铁水中硫、磷、硅等元素的含量，提高后续炼钢工艺的产品质量铁水的脱硫、脱磷、脱硅工艺主要有两种：KR法与喷吹法。
KR法也称为搅拌法。其工艺过程是将三叶或四叶的搅拌头插入铁水包中搅拌，随后向搅拌的铁水中投加一定数量的料剂，使铁水和料剂在搅拌的漩涡中发生化学反应，料剂与硫、磷、硅等元素结合转化为铁渣，漂浮于铁水表面。最后，用扒渣机将铁渣扒出，达到铁水预处理的目的。KR法的完整工艺过程包括：铁包由天车吊运到铁水倾翻车上、铁水倾翻车向处理位的走行、铁水的测温取样、铁包倾翻至扒渣位、扒前渣操作、铁水倾翻车回正至处理位、铁水搅拌头下降没入铁水液面、搅拌头旋转搅拌、加料、搅拌头甩渣、搅拌头上升至待机位、脱硫后的测温取样、铁包再次倾翻至扒渣位、扒后渣操作、铁水倾翻车再次回正、铁水倾翻车向吊包位的走行等操作。
喷吹法是将喷枪插入铁水，并将料剂直接注入铁水中的处理方法。料剂上浮过程中与铁水发生化学反应，产生漂浮于铁水的铁渣。最后同样用扒渣机将渣扒出，完成铁水预处理操作。喷吹法的完整工艺过程包括：铁包由天车吊运到铁水倾翻车上、铁水倾翻车向处理位的走行、铁水的测温取样、铁包倾翻至扒渣位、扒前渣操作、铁水倾翻车回正至处理位、喷枪下降没入铁水液面、喷枪向铁水中注入料剂、喷枪上升至待机位、预处理后的测温取样、铁包再次倾翻至扒渣位、扒后渣操作、铁水倾翻车再次回正、铁水倾翻车向吊包位的走行等操作。
然而，不论KR法还是喷吹法，整个预处理生产过程还是离不开操作人员的全程介入，生产效率低，劳动强度大。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种铁水预处理的自动控制系统。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
一种铁水预处理的自动控制系统，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；其中：
铁水预处理PLC，用于采集铁水预处理站内设备的I/O状态信号，并直接输出信号控制铁水预处理设备的启停、开关的动作；
铁水预处理HMI，用于操作人员直观监控铁水预处理站内的设备状态、工艺参数、能源介质消耗、联锁信号、报警信息、数据历史曲线，还用于提供界面供操作人员向铁水预处理PLC发出设备动作指令；提供界面供操作人员输入设备动作或系统运行的设置参数；
扒渣机PLC，用于采集铁水扒渣机升降高度，扒渣臂伸缩长度、俯仰角度、旋转角度的I/O状态信号，并直接控制扒渣机升降、伸缩、俯仰、旋转一系列动作；
自动扒渣控制单元，用于铁水扒渣操作的自动控制，该单元包括自动扒渣控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动扒渣控制服务器，其中，自动扒渣的一系列检测、分析和控制模型在自动扒渣服务器上运行；
自动倾翻控制单元，用于自动控制铁包的倾翻和回正过程；该单元包括自动倾翻控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动倾翻控制服务器；其中，自动倾翻的一系列检测、分析和控制模型在自动倾翻服务器上运行；
倾翻车自动走行控制单元，用于自动控制倾翻车从吊包位向处理位，以及从处理位向吊包位的走行过程；该单元包括自动走行控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动走行控制服务器；其中，自动走行的一系列检测、分析和控制模型在自动走行控制服务器上运行；
铁水预处理工艺计算及预测单元，用于实现生产工艺模型的配置、管理、参数设定、响应请求和模型运算功能，该单元包括工艺计算及预测服务器，生产工艺模型的软件系统在工艺计算及预测服务器上运行；
工艺流程管理单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置、参数设定和铁水的自动控制；该单元包括流程管理服务器、监控终端，其中，流程管理的软件系统在流程管理服务器上运行，监控终端提供人机操作界面，用于生产全过程的监视、控制指令的人工发送、参数定义与配置、信息查看与指令确认。
进一步地，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，包括：定义铁水预处理生产流程的基本步序，其中，基本步序至少包括：铁水倾翻车走行进站、铁水测温取样、铁包倾翻、铁包回正、搅拌头下降与搅拌、加料、搅拌头甩渣与提升到待机位、喷枪下降至铁水中、喷枪上升至待机位、铁水扒渣、铁水倾翻车走行出站。
进一步地，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：定义基本步序与基本操作的关联、定义基本步序与铁水预处理工艺生产工艺模型的关联，以及定义基本操作、生产工艺模型的执行顺序与执行的条件逻辑。
进一步地，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：按照钢厂不同产品、不同生产节奏的实际需要，选择多个基本步序进行组合配置，定义多种与不同产品、不同生产节奏相对应的预配置工艺生产流程。
进一步地，工艺流程管理单元，通过获取当前生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量、铁水就位信号，按照定义和配置的工艺流程，对铁包进行铁水预处理的自动控制，控制过程包括：
S201.工艺流程管理单元依获取当前产品的生产品种计划、品种指标、生产节奏信息，自动选择相对应的预配置的工艺生产控制流程；
S202.工艺流程管理单元以铁包就位信号，或其它信号作为控制流程启动信号；系统接收到上述信号后，自动启动铁水预处理生产流程控制，并按照S201操作中选定的预配置工艺生产控制流程的各基本步序定义和操作时序，自动交互和控制倾翻车自动走行控制单元、工艺计算及预测单元、铁水预处理PLC、自动倾翻控制单元、自动扒渣控制单元和扒渣机PLC依流程执行，进行铁水预处理的生产流程操作，直至预配置的工艺流程的控制全部完成。
进一步地，S202中，在工艺流程管理单元启动自动生产流程控制前，需要将待预处理生产的铁包由天车吊运至铁水倾翻车上后，工艺流程管理单元接收到二级信息化单元发送的生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量数据。
进一步地，工艺计算及预测单元中的生产工艺模型包括运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，通过运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，计算搅拌头最佳的插入深度、搅拌速度曲线、搅拌时长、最佳加料时刻和最佳加料量参数。
进一步地，按照钢厂不同产品、不同节奏生产的实际需要，对S202操作中的各生产步骤可执行退出、暂停和跳过操作。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明公开的一种铁水预处理的自动控制系统，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；铁水预处理PLC，用于采集铁水预处理站内设备的I/O状态信号，并直接输出信号控制铁水预处理设备的启停、开关的动作；铁水预处理HMI，用于操作人员直观监控铁水预处理站内的设备状态、工艺参数、能源介质消耗、联锁信号、报警信息、数据历史曲线，还用于提供界面供操作人员向铁水预处理PLC发出设备动作指令；提供界面供操作人员输入设备动作或系统运行的设置参数；扒渣机PLC，用于采集铁水扒渣机升降高度，扒渣臂伸缩长度、俯仰角度、旋转角度的I/O状态信号，并直接控制扒渣机升降、伸缩、俯仰、旋转一系列动作；自动扒渣控制单元，用于铁水扒渣操作的自动控制；自动倾翻控制单元，用于自动控制铁包的倾翻和回正过程；倾翻车自动走行控制单元，用于自动控制倾翻车从吊包位向处理位，以及从处理位向吊包位的走行过程；铁水预处理工艺计算及预测单元，用于实现生产工艺模型的配置、管理、参数设定、响应请求和模型运算功能；工艺流程管理单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置、参数设定和铁水的自动控制；通过本发明公开的一种铁水预处理的自动控制系统，实现对铁水预处理的自动控制目的，应用该自动控制系统和自动控制方法，可衔接铁水预处理各生产子工序，达到铁水预处理生产全流程的自动化，最大限度地减少操作人员干预。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种铁水预处理自动控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1中，B产品的生产工艺流程流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种铁水预处理的自动控制系统。
实施例1
一种铁水预处理的自动控制系统，如图1，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；
具体的，铁水预处理PLC、扒渣机PLC、铁水预处理HMI、倾翻车自动走行控制单元、自动倾翻控制单元、自动扒渣控制单元、工艺流程管理单元间通过工业以太网连接；工艺流程管理单元与二级信息化系统间通过以太网连接；铁水预处理PLC与倾翻/走行操作台之间通过硬接线连接；扒渣机PLC与扒渣机操作台之间通过硬接线连接；倾翻车走行遥控器与铁水预处理PLC之间通过工业无线以太网连接。在不同的实施例中，铁水预处理PLC和扒渣机PLC可以是两套独立的PLC系统，也可以共用一套PLC系统。这两种方案均不影响PLC系统功能的实现。
铁水预处理PLC，用于采集铁水预处理站内设备的I/O状态信号，并直接输出信号控制铁水预处理设备的启停、开关的动作；
铁水预处理HMI，用于操作人员直观监控铁水预处理站内的设备状态、工艺参数、能源介质消耗、联锁信号、报警信息、数据历史曲线，还用于提供界面供操作人员向铁水预处理PLC发出设备动作指令；提供界面供操作人员输入设备动作或系统运行的设置参数；
扒渣机PLC，用于采集铁水扒渣机升降高度，扒渣臂伸缩长度、俯仰角度、旋转角度的I/O状态信号，并直接控制扒渣机升降、伸缩、俯仰、旋转一系列动作；
自动扒渣控制单元，用于铁水扒渣操作的自动控制，该单元包括自动扒渣控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动扒渣控制服务器，其中，自动扒渣的一系列检测、分析和控制模型在自动扒渣服务器上运行；自动扒渣控制单元所含的传感器包括但不限于液位计、编码器、激光测距仪、倾角传感器、线性位移传感器等；包含的一台或多台摄像机可以是可见光摄像机、红外摄像机或远红外摄像机等。
扒渣操作台上设有手柄、按钮、选择开关、指示灯等。铁水扒渣操作可在扒渣操作台上手动完成，也可以由自动扒渣控制单元控制自动完成。根据不同的实施例，采用手动还是自动的控制方式，既可以在扒渣操作台上用旋钮选择，也可以在自动扒渣服务器的操作界面上选择。在操作台上手动完成扒渣仅作为自动扒渣控制单元或铁水预处理自动控制单元未运行时的后备措施，不在本发明所属自动控制系统与自动控制方法范围内。
自动倾翻控制单元，用于自动控制铁包的倾翻和回正过程；该单元包括自动倾翻控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动倾翻控制服务器；其中，自动倾翻的一系列检测、分析和控制模型在自动倾翻服务器上运行；自动倾翻控制单元所含的传感器包括但不限于如编码器、倾角传感器、线性位移传感器等；包含的一台或多台摄像机可以是可见光摄像机、红外摄像机或远红外摄像机等。
走行/倾翻操作台上设有按钮、选择开关、指示灯等。铁包的倾翻操作可在走行/倾翻操作台上手动进行，也可以由自动倾翻控制系统控制自动进行。根据不同的实施例，采用手动还是自动的控制方式，既可以在走行/倾翻操作台上用旋钮选择，也可以在自动倾翻控制服务器的操作界面上选择。
倾翻车自动走行控制单元，用于自动控制倾翻车从吊包位向处理位，以及从处理位向吊包位的走行过程；该单元包括自动走行控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动走行控制服务器；其中，自动走行的一系列检测、分析和控制模型在自动走行控制服务器上运行；
倾翻车自动走行控制单元所含的传感器包括但不限于限位开关、激光测距仪等；包含的一台或多台摄像机可以是可见光摄像机、红外摄像机或远红外摄像机等。倾翻车的走行操作可在走行/倾翻操作台上或遥控器上手动进行，也可以由自动走行控制单元控制自动进行。根据不同的实施例，采用操作台手动、遥控器手动还是自动的控制方式，既可以在走行/倾翻操作台上用旋钮选择，也可以在自动走行控制服务器的操作界面上选择。
在操作台上手动完成铁包的倾翻、回正操作和铁水倾翻车的走行动作，仅作为自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元或铁水预处理自动控制单元未运行时的后备措施，不在本发明所属自动控制系统与自动控制方法范围内。
铁水预处理工艺计算及预测单元，用于实现生产工艺模型的配置、管理、参数设定、响应请求和模型运算功能，该单元包括工艺计算及预测服务器，生产工艺模型的软件系统在工艺计算及预测服务器上运行；工艺计算及预测单元中的生产工艺模型包括运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，通过运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，计算搅拌头最佳的插入深度、搅拌速度曲线、搅拌时长、最佳加料时刻和最佳加料量参数。
工艺流程管理单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置、参数设定和铁水的自动控制；该单元包括流程管理服务器、监控终端，其中，流程管理的软件系统在流程管理服务器上运行，监控终端提供人机操作界面，用于生产全过程的监视、控制指令的人工发送、参数定义与配置、信息查看与指令确认。
在本实施例中，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，包括：定义铁水预处理生产流程的基本步序，其中，基本步序至少包括：铁水倾翻车走行进站、铁水测温取样、铁包倾翻、铁包回正、搅拌头下降与搅拌、加料、搅拌头甩渣与提升到待机位、喷枪下降至铁水中、喷枪上升至待机位、铁水扒渣、铁水倾翻车走行出站。
在一些优选实施例中，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：定义基本步序与基本操作的关联、定义基本步序与铁水预处理工艺生产工艺模型的关联，以及定义基本操作、生产工艺模型的执行顺序与执行的条件逻辑。
在一些优选实施例中，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：按照钢厂不同产品、不同生产节奏的实际需要，选择多个基本步序进行组合配置，定义多种与不同产品、不同生产节奏相对应的预配置工艺生产流程。
在本实施例中，工艺流程管理单元，通过获取当前生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量、铁水就位信号，按照定义和配置的工艺流程，对铁包进行铁水预处理的自动控制，控制过程包括：
S201.工艺流程管理系统依获取当前产品的生产品种计划、品种指标、生产节奏信息，自动选择相对应的预配置的工艺生产控制流程；
S202.工艺流程管理系统以铁包就位信号，或其它信号作为控制流程启动信号；系统接收到上述信号后，自动启动铁水预处理生产流程控制，并按照S201操作中选定的预配置工艺生产控制流程的各基本步序定义和操作时序，自动交互和控制倾翻车自动走行控制单元、工艺计算及预测单元、铁水预处理PLC、自动倾翻控制单元、自动扒渣控制单元和扒渣机PLC依流程执行，进行铁水预处理的生产流程操作，直至预配置的工艺流程的控制全部完成。
在本实施例的S202中，在工艺流程管理单元启动自动生产流程控制前，需要将待预处理生产的铁包由天车吊运至铁水倾翻车上后，工艺流程管理单元接收到二级信息化单元发送的生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量数据。在本实施例中，按照钢厂不同产品、不同节奏生产的实际需要，对S202操作中的各生产步骤可执行退出、暂停和跳过操作。
为了更好的理解本实施例，如图2，下列以B产品的生产工艺流程为例，铁水预处理自动控制系统的控制流程包括：
S201.工艺流程管理单元获取到当前产品的生产品种计划、品种指标、生产节奏等信息后，自动判断选择B产品的预配置工艺生产控制流程作为当前的自动控制流程。
S202.工艺流程管理系统接收到铁包就位信号后，自动启动生产流程控制，并向倾翻车自动走行控制单元发送“走行进站”指令，倾翻车自动走行控制单元收到指令后，对指令进行解析，向铁水预处理PLC发送动作指令，控制倾翻车自动走行到处理位；当走行操作完成后，倾翻车自动走行控制单元向工艺流程管理单元回馈“走行结束”信号；工艺流程管理单元接收到“走行结束”信号，结合铁水预处理PLC反馈的倾翻车到处理位信号，判断“走行进站”操作结束，继续执行S203操作；
S203.工艺流程管理单元向工艺计算及预测单元发送“搅拌头下降与搅拌”指令，工艺计算及预测单元根据指令计算搅拌头最佳的插入深度、搅拌速度曲线、搅拌时长、最佳加料时刻和最佳加料量参数，并将所述参数向铁水预处理PLC发送，通过铁水预处理PLC自动控制搅拌头的下降、旋转动作；
S204.工艺流程管理单元对加料时间进行监测，当最佳加料时刻到达后，向铁水预处理PLC发送“加料”指令及“加料量”参数；铁水预处理PLC接收到指令和参数后，自动控制料剂的投加动作；
S205.工艺流程管理单元向铁水预处理PLC发送“搅拌头甩渣与提升到待机位”指令；铁水预处理PLC接收到指令后，自动控制搅拌头提升、甩渣和再次提升动作；当搅拌头提升、甩渣和再次提升动作完成后，铁水预处理PLC向工艺流程管理单元回馈“甩渣与提升结束”信号，工艺流程管理单元接收到“甩渣与提升结束”信号，结合铁水预处理PLC反馈的搅拌头到待机位信号，判断“甩渣与提升结束”操作结束，继续执行S206操作；
S206.工艺流程管理单元向铁水预处理PLC发送“测温取样”指令；铁水预处理PLC接收到指令后，自动控制测温取样枪完成下降至铁水中测温取样、提升测温取样枪动作；当测温取样枪完成下降至铁水中测温取样、提升测温取样枪动作完成后，铁水预处理PLC向工艺流程管理单元回馈“测温取样完成”信号；工艺流程管理单元接收到“测温取样完成”信号，结合铁水预处理PLC反馈的测温取样枪到位等信号，判断“测温取样”操作结束；继续执行S207操作；
S207.工艺流程管理单元向自动倾翻控制单元发送“倾翻”指令，自动倾翻控制单元收到指令后，向铁水预处理PLC发送动作指令，控制铁包自动倾翻至合适的扒渣角度；当铁包自动倾翻至合适的扒渣角度操作结束后，自动倾翻控制单元向工艺流程管理单元回馈“倾翻结束”信号；工艺流程管理单元接收到“倾翻结束”信号，结合铁水预处理PLC反馈的倾翻角度信号，判断“倾翻”操作结束，继续执行S208操作；
S208.工艺流程管理单元向自动扒渣控制单元发送“开始扒渣”指令，自动扒渣控制单元收到“开始扒渣”指令后，通过向扒渣机PLC发送指令，控制扒渣机动作，开启自动扒渣操作；当扒渣臂回退到安全位置后，自动扒渣控制单元向工艺流程管理单元回馈“扒渣结束”信号；工艺流程管理单元接收到“扒渣结束”信号，判断“扒渣”操作结束，继续执行S209操作；
S209.工艺流程管理单元向自动倾翻控制单元发送“回正”指令；自动倾翻控制单元收到指令后，通过向铁水预处理PLC发送动作指令，控制铁包自动回正；当铁包自动回正倾翻操作结束后，自动倾翻控制单元向流程管理单元回馈“回正结束”信号；工艺流程管理单元接收到“回正结束”信号，结合铁水预处理PLC反馈的倾翻角度、倾翻油缸到位等信号，判断“回正”操作结束；继续执行S210操作；
S210.工艺流程管理单元向倾翻车自动走行控制单元发送“走行出站”指令，倾翻车自动走行控制单元收到指令后，通过向铁水预处理PLC发送动作指令，控制倾翻车自动走行到吊包位，完成铁水预处理。
在一些优选实施例中，按照钢厂不同产品、不同节奏生产的实际需要，对生产操作步骤执行退出、暂停和跳过操作。例如对于A产品，则可以根据预设流程对S201-S210中的相对应步骤进行退出、暂停和跳过操作。
具体的，步序的“退出”，是指在工艺流程自动控制开始前或运行中，由操作人员在工艺流程管理系统的监控终端操作画面上点选“退出”指令。“退出”指令由操作人员确认后，工艺流程管理系统向当前步序涉及的设备或系统发出“退出”信号，指令当前步序涉及的设备或系统停止自动操作并将设备运行至安全状态。随后，工艺流程管理系统结束当前的工艺流程自动控制，回到初始状态。比如本实施例B产品的控制流程中，若当前进行的为第七个步序“铁水扒渣”。此时操作人员在监控终端操作画面上发出了“退出”指令，工艺流程管理系统即向自动扒渣控制系统发出“退出”指令，并结束当前的工艺流程自动控制，回到初始状态。与此同时，接收到“退出”指令的自动扒渣控制系统控制扒渣机动作到安全位置，然后结束扒渣操作。
步序的“暂停”，是指在工艺流程自动控制开始前或运行中，由操作人员在监控终端的操作画面上标识当前选定或正在执行的工艺流程的某一后续步序为“暂停步”。当工艺流程管理系统的控制进入“暂停步”时，暂不执行“暂停步”定义的操作，而是暂停并保存当前工艺流程控制状态，不发出任何指令和任何参数，等待操作人员进一步操作。此时的进一步操作可以是“继续”，也可以是“退出”。比如本实施例B产品的控制流程中，若当前进行的为第二个步序“搅拌头下降与搅拌”，可以由操作人员人工标识后续的第六个步序“铁包倾翻”为“暂停步”。当工艺流程管理系统的控制进入第六个步序“铁包倾翻”时，系统立即暂停，等待操作人员进一步的“继续”或“退出”的操作。如果选择“继续”，工艺流程管理系统即会按“铁包倾翻”步序的操作定义，向自动倾翻控制系统发送“倾翻”指令，且继续后面的自动控制过程。如果选择“退出”，工艺流程管理系统立即结束当前的工艺流程自动控制，回到初始状态。
步序的“跳过”，是指在工艺流程自动控制开始前或运行中，由操作人员在监控终端的操作画面上标识当前选定或正在执行的工艺流程的某一后续步序为“跳过步”。当工艺流程管理系统的控制进入“跳过步”时，不执行“跳过步”定义的操作，而是直接越过该步序，进入下一个步序。比如本实施例B产品的控制流程中，若操作人员人工标识了第五个步序“铁水测温取样”为“跳过步”。当工艺流程管理系统的控制进入第五个步序“铁水测温取样”时，系统不执行“铁水测温取样”步序的操作，而是直接跳过进入下一个步序“铁包倾翻”，并继续后面的自动控制过程。
本实施例公开的一种铁水预处理的自动控制系统，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；铁水预处理PLC，用于采集铁水预处理站内设备的I/O状态信号，并直接输出信号控制铁水预处理设备的启停、开关的动作；铁水预处理HMI，用于操作人员直观监控铁水预处理站内的设备状态、工艺参数、能源介质消耗、联锁信号、报警信息、数据历史曲线，还用于提供界面供操作人员向铁水预处理PLC发出设备动作指令；提供界面供操作人员输入设备动作或系统运行的设置参数；扒渣机PLC，用于采集铁水扒渣机升降高度，扒渣臂伸缩长度、俯仰角度、旋转角度的I/O状态信号，并直接控制扒渣机升降、伸缩、俯仰、旋转一系列动作；自动扒渣控制单元，用于铁水扒渣操作的自动控制；自动倾翻控制单元，用于自动控制铁包的倾翻和回正过程；倾翻车自动走行控制单元，用于自动控制倾翻车从吊包位向处理位，以及从处理位向吊包位的走行过程；铁水预处理工艺计算及预测单元，用于实现生产工艺模型的配置、管理、参数设定、响应请求和模型运算功能；工艺流程管理单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置、参数设定和铁水的自动控制；通过本发明公开的一种铁水预处理的自动控制系统，实现对铁水预处理的自动控制目的，应用该自动控制系统和自动控制方法，可衔接铁水预处理各生产子工序，达到铁水预处理生产全流程的自动化，最大限度地减少操作人员干预。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (8)
1.一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，包括：铁水预处理PLC、铁水预处理HMI、扒渣机PLC、自动扒渣控制单元、自动倾翻控制单元、倾翻车自动走行控制单元、铁水预处理工艺计算及预测单元和工艺流程管理单元；其中：
铁水预处理PLC，用于采集铁水预处理站内设备的I/O状态信号，并直接输出信号控制铁水预处理设备的启停、开关的动作；
铁水预处理HMI，用于操作人员直观监控铁水预处理站内的设备状态、工艺参数、能源介质消耗、联锁信号、报警信息、数据历史曲线，还用于提供界面供操作人员向铁水预处理PLC发出设备动作指令；提供界面供操作人员输入设备动作或系统运行的设置参数；
扒渣机PLC，用于采集铁水扒渣机升降高度，扒渣臂伸缩长度、俯仰角度、旋转角度的I/O状态信号，并直接控制扒渣机升降、伸缩、俯仰、旋转一系列动作；
自动扒渣控制单元，用于铁水扒渣操作的自动控制，该单元包括自动扒渣控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动扒渣控制服务器，其中，自动扒渣的一系列检测、分析和控制模型在自动扒渣服务器上运行；
自动倾翻控制单元，用于自动控制铁包的倾翻和回正过程；该单元包括自动倾翻控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动倾翻控制服务器；其中，自动倾翻的一系列检测、分析和控制模型在自动倾翻服务器上运行；
倾翻车自动走行控制单元，用于自动控制倾翻车从吊包位向处理位，以及从处理位向吊包位的走行过程；该单元包括自动走行控制所需的各类传感器、若干台摄像机，以及自动走行控制服务器；其中，自动走行的一系列检测、分析和控制模型在自动走行控制服务器上运行；
铁水预处理工艺计算及预测单元，用于实现生产工艺模型的配置、管理、参数设定、响应请求和模型运算功能，该单元包括工艺计算及预测服务器，生产工艺模型的软件系统在工艺计算及预测服务器上运行；
工艺流程管理单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置、参数设定和铁水的自动控制；该单元包括流程管理服务器、监控终端，其中，流程管理的软件在流程管理服务器上运行，监控终端提供人机操作界面，用于生产全过程的监视、控制指令的人工发送、参数定义与配置、信息查看与指令确认。
2.如权利要求1所述的.一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，包括：定义铁水预处理生产流程的基本步序，其中，基本步序至少包括：铁水倾翻车走行进站、铁水测温取样、铁包倾翻、铁包回正、搅拌头下降与搅拌、加料、搅拌头甩渣与提升到待机位、喷枪下降至铁水中、喷枪上升至待机位、铁水扒渣、铁水倾翻车走行出站。
3.如权利要求1所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：定义基本步序与基本操作的关联、定义基本步序与铁水预处理工艺生产工艺模型的关联，以及定义基本操作、生产工艺模型的执行顺序与执行的条件逻辑。
4.如权利要求1所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，产品生产工艺流程定义和配置单元，对铁水预处理生产工艺流程进行定义和配置，还包括：按照钢厂不同产品、不同生产节奏的实际需要，选择多个基本步序进行组合配置，定义多种与不同产品、不同生产节奏相对应的预配置工艺生产流程。
5.如权利要求1所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，工艺流程管理单元，通过获取当前生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量、铁水就位信号，按照定义和配置的工艺流程，对铁包进行铁水预处理的自动控制，控制过程包括：
S201.工艺流程管理单元依获取当前产品的生产品种计划、品种指标、生产节奏信息，自动选择相对应的预配置的工艺生产控制流程；
S202.工艺流程管理单元以铁包就位信号，或其它信号作为控制流程启动信号；系统接收到上述信号后，自动启动铁水预处理生产流程控制，并按照S201操作中选定的预配置工艺生产控制流程的各基本步序定义和操作时序，自动交互和控制倾翻车自动走行控制单元、工艺计算及预测单元、铁水预处理PLC、自动倾翻控制单元、自动扒渣控制单元和扒渣机PLC依流程执行，进行铁水预处理的生产流程操作，直至预配置的工艺流程的控制全部完成。
6.如权利要求5所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，S202中，在工艺流程管理单元启动自动生产流程控制前，需要将待预处理生产的铁包由天车吊运至铁水倾翻车上后，工艺流程管理单元接收到二级信息化单元发送的生产品种计划、品种指标、生产节奏要求、铁水成分、铁水温度、铁水重量数据。
7.如权利要求5所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，工艺计算及预测单元中的生产工艺模型包括运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，通过运行搅拌深度与速度控制模型、预处理时间寻优模型和加料模型，计算搅拌头最佳的插入深度、搅拌速度曲线、搅拌时长、最佳加料时刻和最佳加料量参数。
8.如权利要求5所述的一种铁水预处理的自动控制系统，其特征在于，按照钢厂不同产品、不同节奏生产的实际需要，对S202操作中的各生产步骤可执行退出、暂停和跳过操作。
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