CN115896392A - 一种双工位自动加料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双工位自动加料控制方法，在单工位加料模式下，基于生产阶段的划分相应地匹配加料作业；所述加料作业包括：基于对应生产阶段的原料族筛选可用料仓，在可用料仓中选择可为该工位供料的高位料仓；确定该轮加料作业的加料设定值，并相应地生成加料指令，由中控机依次执行各加料指令；在双工位加料模式下，中控机根据两个工位的生产节奏和生产进程，协调执行两个工位的加料指令。本发明可以精确控制两个工位的自动加料作业，保证加料作业的准确性和可靠性，减少错料等情况的出现，而且可以最大化利用加料系统的供料能力，真正实现双工位共享一套加料系统，提高相关生产系统的生产效率。

Description

一种双工位自动加料控制方法

技术领域

本发明涉及一种双工位自动加料控制方法，适用于各类双工位共享一套加料系统的情况，尤其是双工位LF精炼工序的加料控制。

背景技术

在工业生产中，存在较多的双工位生产系统，两个工位共用一套加料系统。以炼钢车间的LF精炼工序为例，LF精炼是以电炉或转炉钢水为原料，通过加造渣剂造渣、通电化渣/通电升温、底吹搅拌、加合金、喂丝等工艺操作，达到增碳、脱气、脱氧、调节钢水温度和化学成分、提高钢水纯净度的目的。

在双工位LF炉冶炼过程中，存在双工位同时有钢水处理的情况，不会存在同时通电的情况(共用一套电极加热系统，一般为电极旋转式)，但存在双工位供料协调控制问题，主要涉及4个场景如下：

假设双工位分别为1#工位和2#工位。

(1)1#工位钢水进站需要备料(石灰、精炼剂)，2#工位需要加合金，反之情况类似；

(2)1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位需要加合金，反之情况类似；

(3)1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位需要备料，反之情况类似；

(4)1#工位需要加合金、2#工位需要加合金，反之情况类似；

目前的加料方式是：某一工位需要加料时，一般由人工在一级加料画面手动设定称料重量，随后系统自动或手动完成称料、下料、加料等一系列加料作业，在此过程中各子系统或设备为当前工位独占模式，只有该工位加料完毕后，才能为另一工位加料。

可见，上述加料方式无法自适应同时备料、同时加料、一备一加等生产场景，导致生产效率较低、能源消耗大、生产成本高等问题。

发明内容

本发明涉及一种双工位自动加料控制方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种双工位自动加料控制方法，

单工位加料模式下，所述方法包括：

1)根据该工位的生产工艺要求进行生产阶段的划分，对需要加料的生产阶段相应地匹配加料作业；

2)所述加料作业包括：基于对应生产阶段的原料族筛选可用料仓，在可用料仓中选择可为该工位供料的高位料仓，确定该轮加料作业的加料设定值，并相应地生成加料指令，由中控机依次执行各所述加料指令；

双工位加料模式下，所述方法包括：

每个工位的加料策略与单工位加料模式下的加料策略相同；其中，中控机根据两个工位的生产节奏和生产进程以及料仓、称量斗和水平集料可逆皮带的占用状态，协调执行两个工位的加料指令。

作为实施方式之一，双工位加料模式下，两个工位需要同时使用同一料仓时，执行料仓竞争策略。

作为实施方式之一，所述料仓竞争策略采用分时独占模式。

作为实施方式之一，在加料指令生成时，随即将已选料仓和对应的称量斗锁定为工位占用状态；

在加料指令执行过程中，跟踪该加料指令的执行状态，在对应的下料操作完成后，将对应料仓和对应称量斗的设备状态更新为可用状态。

作为实施方式之一，双工位加料模式下，两个工位需要同时使用水平集料可逆皮带时，执行皮带竞争策略。

作为实施方式之一，所述皮带竞争策略包括如下策略中的一种：

a、计算两个工位所占称量斗的已称量料的下料持续时间，下料持续时间较短的工位优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

b、根据两个加料指令所对应生产阶段的起始顺序决定水平集料可逆皮带的使用优先级，其中，生产阶段起始时间较早的工位优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

c、两个工位所占称量斗中，先称料完成的称量斗优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

d、根据预先确定的原料类型确定水平集料可逆皮带的使用优先级。

作为实施方式之一，所述加料指令的生成方法包括：

获取当前工位的初始生产条件、各生产阶段的阶段控制目标和生产终点控制目标，计算获得各轮加料作业的加料设定值，并生成各生产阶段的静态加料指令。

作为实施方式之一，所述加料指令的生成方法还包括：

获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和当前生产阶段的阶段控制目标，计算获得当前生产阶段所需的加料设定值，并生成当前生产阶段的动态加料指令，将所述动态加料指令覆盖当前生产阶段的静态加料指令；

和/或，获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和下一生产阶段的阶段控制目标，计算获得下一生产阶段所需的加料设定值，并生成下一生产阶段的动态加料指令，将所述动态加料指令覆盖下一生产阶段的静态加料指令。

作为实施方式之一，双工位系统为双工位LF炉时，在双工位加料模式下，针对如下几种工况，分别执行相应的控制策略：

(1)工况1：1#工位钢水进站需要备料，2#工位需要加合金

其中，水平集料可逆皮带由2#工位独享；

在料仓选择上，优先给2#工位进行高位合金料仓和称量斗的选择；

如果除2#工位所占用的称量斗之外，其余称量斗也可以为1#工位备料，则2#工位加合金和1#工位备料同时进行；

(2)工况2：1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位需要加合金或2#工位钢水进站需要备料

其中，优先给1#工位进行加发泡剂的高位料仓和称量斗的选择，在1#工位执行完下料操作后，2#工位再选择所需的高位料仓；

(3)工况3：1#工位需要加合金，2#工位需要加合金

其中，根据不同工位的进站先后顺序决定加料作业优先权，具体为以先进站的工位优先；或者，根据不同工位的加料指令的生成顺序决定加料作业优先权，具体为以加料指令先生成的工位优先。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的自动加料控制方法，可以根据单工位或双工位的生产节奏等具体工况，精确控制两个工位的加料作业，不仅可以替代人工手动或半自动的操作作业方式，保证加料作业的准确性和可靠性，减少错料等情况的出现，而且可以最大化利用加料系统的供料能力，真正实现双工位共享一套加料系统，提高相关生产系统的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的加料系统的示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种双工位自动加料控制方法，可适用于各类双工位共享一套加料系统的情况，既能完成仅有一个工位生产时的加料控制要求，也能满足两个工位同时生产时的加料控制要求。

在其中一个实施例中，本方法用于LF精炼工序双工位生产的自动加料控制。

其中，单工位加料模式下，所述方法包括：

1)根据该工位的生产工艺要求进行生产阶段的划分，对需要加料的生产阶段相应地匹配加料作业；

2)所述加料作业包括：基于对应生产阶段的原料族筛选可用料仓1，在可用料仓1中选择可为该工位供料的高位料仓1，确定该轮加料作业的加料设定值，并相应地生成加料指令，由中控机依次执行各所述加料指令。

以LF精炼生产为例，按照钢种的LF精炼生产要求，可将一个炉次的精炼生产划分为粗造渣阶段、通电化渣阶段、搅拌阶段、通电升温阶段、合金化阶段和喂丝阶段等，可以根据钢种的不同等工况增减生产阶段。

显然地，对于需要加料的生产阶段才相应地匹配加料作业，例如对于上述LF精炼生产所划分的阶段，在粗造渣阶段、通电化渣阶段、通电升温阶段、合金化阶段和喂丝阶段分别匹配加料作业，其余生产阶段无需加料，加料系统在这些生产阶段可不为该工位所用。

如图1，在加料作业中，涉及的动作包括称料动作、下料动作和加料动作，称料动作主要包括将原料从料仓1称量后汇总至称量斗2的一系列动作，下料动作主要包括将原料从称量斗2下料至水平集料可逆皮带3上的动作，加料动作主要包括水平集料可逆皮带3将原料经工位加料皮带送入工位处理设备中的动作。

在其中一个实施例中，所述加料指令的生成方法包括：

获取当前工位的初始生产条件、各生产阶段的阶段控制目标和生产终点控制目标，计算获得各轮加料作业的加料设定值，并生成各生产阶段的静态加料指令。

以LF精炼生产为例，上述初始生产条件可以包括钢水进站后的初始钢液条件，例如钢液温度、钢液成分等。阶段控制目标根据具体的生产阶段而设定，生产终点控制目标的主要形式是终点目标参数，例如钢液成分、钢液温度等。

如何根据初始生产条件、阶段控制目标和生产终点控制目标初步计算各轮加料作业的加料设定值是本领域常规技术，可通过调用相关计算模型实现，此处不作赘述。

进一步地，所述加料指令的生成方法还包括：

获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和当前生产阶段的阶段控制目标，计算获得当前生产阶段所需的加料设定值，并生成当前生产阶段的动态加料指令，将该动态加料指令覆盖当前生产阶段的静态加料指令；其中，以LF精炼生产为例，上述实际生产条件主要包括生产过程中的实测钢水温度和钢水成分；进一步地，计算当前生产阶段所需的加料设定值时，还可进一步将重点目标参数作为考虑因素之一；

和/或，获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和下一生产阶段的阶段控制目标，计算获得下一生产阶段所需的加料设定值，并生成下一生产阶段的动态加料指令，并覆盖下一生产阶段的静态加料指令；其中，以LF精炼生产为例，上述实际生产条件主要包括生产过程中的实测钢水温度和钢水成分；进一步地，计算下一生产阶段所需的加料设定值时，还可进一步将重点目标参数作为考虑因素之一。

在上述方案中，对于称料时机和下料时机，需要中控机结合生产控制要求和生产节奏以及生产进程等因此综合确定，但是，在预设的称料时机和下料时机的基础上，前后浮动一定时间是允许的，例如对于LF精炼生产，浮动范围可在-10～10s范围内。

基于上述方案，可以实现每个工位加料作业的自动化控制，准确完成备料、下料、加料等一系列自动化操作，减少人工冶炼的随意性和错料等情况的发生，提高生产目标控制精度、减少劳动强度。

在其中一个实施例中，在加料指令生成时，随即将已选料仓1和对应的称量斗2锁定为工位占用状态，其另一工位将不能使用该料仓1和称量斗2；在加料指令执行过程中，跟踪该加料指令的执行状态，在对应的下料操作完成后，将对应料仓1和对应称量斗2的设备状态更新为可用状态。基于该方式，可保证加料控制的准确性和可靠性，减少错料等情况的出现。

其中，优选地，中控机实时跟踪高位料仓1、称量斗2、水平集料可逆皮带3的运行状态，并且跟踪每一批料流的状态以及加料系统各组成部分的占用状态，保证两个工位能及时地利用所需设备，实现对加料系统最大程度的利用。

进一步地，双工位加料模式下，所述方法包括：

每个工位的加料策略与单工位加料模式下的加料策略相同；其中，中控机根据两个工位的生产节奏和生产进程，协调执行两个工位的加料指令。

其中，双工位同时生产时，可能存在竞争关系，主要包括料仓1竞争工况、称量斗2竞争工况和水平集料可逆皮带3竞争工况。

优选地，双工位加料模式下，两个工位需要同时使用同一料仓1时，执行料仓1竞争策略。

优选地，双工位加料模式下，两个工位需要同时使用同一称量斗2时，执行称量斗2竞争策略。

优选地，双工位加料模式下，两个工位需要同时使用水平集料可逆皮带3时，执行皮带竞争策略。

上述料仓1竞争策略可以采用分时独占模式，即先占先用，后者等待；称量斗2竞争策略也可以采用分时独占模式；上述皮带竞争策略也可以采用分时独占模式。

在可选的实施例中，所述皮带竞争策略包括如下策略中的一种：

a、计算两个工位所占称量斗2的已称量料的下料持续时间，下料持续时间较短的工位优先使用水平集料可逆皮带3，另一工位则等待使用；

b、根据两个加料指令所对应生产阶段的起始顺序决定水平集料可逆皮带3的使用优先级，其中，生产阶段起始时间较早的工位优先使用水平集料可逆皮带3，另一工位则等待使用；

c、两个工位所占称量斗2中，先称料完成的称量斗2优先使用水平集料可逆皮带3，另一工位则等待使用；

d、根据预先确定的原料类型确定水平集料可逆皮带3的使用优先级。

其中，可以根据具体的工况(例如所炼钢种的级别、前后工序的生产节奏、生产条件或参数的波动情况等)匹配相应的竞争策略，在满足两个工位生产稳定性和生产质量的前提下，通过控制策略的选择和协调，尽量提高两个工位的加料作业系统性、合理性，达到节约能源消耗、降本增效的目的。

作为本实施例的优选方案，对于LF精炼双工位生产模式，在双工位加料模式下，执行如下控制策略：

(1)工况1：1#工位钢水进站需要备料(主要加石灰、精炼剂等)，2#工位需要加合金，反之情况类似

在该工况下，优选地，由于1#工位进站备料、不下料，则水平集料可逆皮带3由2#工位独享；

在料仓1选择上，优先给2#工位进行高位合金料仓1和称量斗2的选择，避免由于备料至下料需要一段时间而影响2#工位所需合金料仓1的选择，保证加合金操作的准确性；

如果除2#工位所占用的称量斗2之外，其余称量斗2也可以为1#工位备料，则2#工位加合金和1#工位备料可同时进行。

由于加合金料一般较少，一般30秒左右即可完成，因此上述控制策略对两个工位时间损失最小。

(2)工况2：1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位需要加合金，反之情况类似；

在该工况下，两个工位可能存在同时下料的情况，则高位料仓1、称量斗2、水平集料可逆皮带3存在竞争情况；其中，优选地，优先给1#工位进行加发泡剂的高位料仓1和称量斗2的选择，在1#工位执行完下料操作后，2#工位再选择加合金所需的高位料仓1。该方式可优先保障通电化渣和通电升温阶段的生产控制效果，提高钢水质量(通电化渣和通电升温阶段属于整个LF的关键阶段，发泡剂由于调节渣性，有助于埋弧效果和渣钢界面的各种反应，有利于缩短冶炼时间)；因此，基于上述方式，可达到权衡不同工位冶炼阶段对整个炉次冶炼的重要程度、综合考虑保证两个工位冶炼质量的效果。

(3)工况3：1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位钢水进站需要备料，反之情况类似；

在该工况下，控制策略可参考上述工况2的控制策略。

(4)工况4：1#工位需要加合金，2#工位需要加合金，反之情况类似；

在其中一个实施例中，执行如下策略：根据不同工位的进站先后顺序决定加料作业优先权(包含高位料仓1、称量斗2、水平集料可逆皮带3的使用权)，具体为以先进站的工位优先；这种方式可保证与上下游工序的稳定可靠衔接，便于炼钢连续生产；

在另外的实施例中，执行如下策略：根据不同工位的加料指令的生成顺序决定加料作业优先权(包含高位料仓1、称量斗2、水平集料可逆皮带3的使用权)，具体为以加料指令先生成的工位优先。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双工位自动加料控制方法，其特征在于，

单工位加料模式下，所述方法包括：

1)根据该工位的生产工艺要求进行生产阶段的划分，对需要加料的生产阶段相应地匹配加料作业；

2)所述加料作业包括：基于对应生产阶段的原料族筛选可用料仓，在可用料仓中选择可为该工位供料的高位料仓，确定该轮加料作业的加料设定值，并相应地生成加料指令，由中控机依次执行各所述加料指令；

双工位加料模式下，所述方法包括：

每个工位的加料策略与单工位加料模式下的加料策略相同；其中，中控机根据两个工位的生产节奏和生产进程以及料仓、称量斗和水平集料可逆皮带的占用状态，协调执行两个工位的加料指令。

2.如权利要求1所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于：双工位加料模式下，两个工位需要同时使用同一料仓时，执行料仓竞争策略。

3.如权利要求2所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于：所述料仓竞争策略采用分时独占模式。

4.如权利要求1至3中任一项所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于：

在加料指令生成时，随即将已选料仓和对应的称量斗锁定为工位占用状态；

在加料指令执行过程中，跟踪该加料指令的执行状态，在对应的下料操作完成后，将对应料仓和对应称量斗的设备状态更新为可用状态。

5.如权利要求1所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于：双工位加料模式下，两个工位需要同时使用水平集料可逆皮带时，执行皮带竞争策略。

6.如权利要求5所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于，所述皮带竞争策略包括如下策略中的一种：

a、计算两个工位所占称量斗的已称量料的下料持续时间，下料持续时间较短的工位优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

b、根据两个加料指令所对应生产阶段的起始顺序决定水平集料可逆皮带的使用优先级，其中，生产阶段起始时间较早的工位优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

c、两个工位所占称量斗中，先称料完成的称量斗优先使用水平集料可逆皮带，另一工位则等待使用；

d、根据预先确定的原料类型确定水平集料可逆皮带的使用优先级。

7.如权利要求1所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于，所述加料指令的生成方法包括：

获取当前工位的初始生产条件、各生产阶段的阶段控制目标和生产终点控制目标，计算获得各轮加料作业的加料设定值，并生成各生产阶段的静态加料指令。

8.如权利要求7所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于，所述加料指令的生成方法还包括：

获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和当前生产阶段的阶段控制目标，计算获得当前生产阶段所需的加料设定值，并生成当前生产阶段的动态加料指令，将所述动态加料指令覆盖当前生产阶段的静态加料指令；

和/或，获取生产过程中的实际生产条件，基于所述实际生产条件和下一生产阶段的阶段控制目标，计算获得下一生产阶段所需的加料设定值，并生成下一生产阶段的动态加料指令，将所述动态加料指令覆盖下一生产阶段的静态加料指令。

9.如权利要求1至8中任一项所述的双工位自动加料控制方法，其特征在于，双工位系统为双工位LF炉时，在双工位加料模式下，针对如下几种工况，分别执行相应的控制策略：

(1)工况1：1#工位钢水进站需要备料，2#工位需要加合金

其中，水平集料可逆皮带由2#工位独享；

在料仓选择上，优先给2#工位进行高位合金料仓和称量斗的选择；

如果除2#工位所占用的称量斗之外，其余称量斗也可以为1#工位备料，则2#工位加合金和1#工位备料同时进行；

(2)工况2：1#工位通电化渣或通电升温需要加发泡剂，2#工位需要加合金或2#工位钢水进站需要备料

其中，优先给1#工位进行加发泡剂的高位料仓和称量斗的选择，在1#工位执行完下料操作后，2#工位再选择所需的高位料仓；

(3)工况3：1#工位需要加合金，2#工位需要加合金

其中，根据不同工位的进站先后顺序决定加料作业优先权，具体为以先进站的工位优先；或者，根据不同工位的加料指令的生成顺序决定加料作业优先权，具体为以加料指令先生成的工位优先。

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