梅鋼精煉爐過程控制系統(tǒng)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)

摘 要：隨著梅鋼公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整及工藝裝備升級技術(shù)改造要求，煉鋼廠新建二期項(xiàng)目。在二期煉鋼廠內(nèi)建設(shè)1座雙工位LF鋼包精煉爐及相應(yīng)的公輔設(shè)施。本論文介紹了新上線的精煉爐過程控制系統(tǒng)，著重從系統(tǒng)環(huán)境、系統(tǒng)功能、體系結(jié)構(gòu)、通訊設(shè)計(jì)、關(guān)鍵模型技術(shù)等方面對系統(tǒng)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：精煉；過程控制；系統(tǒng)；模型

1 引言

隨著公司產(chǎn)能的提升，二期煉鋼項(xiàng)目的建成及投產(chǎn)，新精煉爐過程控制系統(tǒng)也隨之上線運(yùn)行，此次系統(tǒng)以煉鋼一期兩座精煉爐的過程控制系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)結(jié)合老系統(tǒng)開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，及系統(tǒng)上線后進(jìn)行的功能完善情況，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將部分系統(tǒng)功能進(jìn)行了調(diào)整。同時(shí)結(jié)合Linux操作系統(tǒng)，使用C++語言對精煉爐模型程序進(jìn)行了重新編寫。

2 系統(tǒng)環(huán)境

該系統(tǒng)采用了ftServer 6210雙路雙模塊冗余機(jī)架式服務(wù)器，服務(wù)器配備3個(gè)雙口1000Base-T以太網(wǎng)卡。并使用以高效性和靈活性著稱的Linux操作系統(tǒng)，同時(shí)使用IBM的DB2數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)其構(gòu)建基礎(chǔ)使用的是開放性好，可擴(kuò)充能力強(qiáng)，應(yīng)用開發(fā)功能完備的iPlature平臺。

3 系統(tǒng)功能介紹

3.1 應(yīng)用功能總體說明

精煉爐過程控制系統(tǒng)控制的范圍是從前工序的鋼包到達(dá)精煉爐的鋼包臺車開始，經(jīng)鋼包車到達(dá)處理位，爐蓋下降、通電處理、測溫采樣、合金投入、喂絲、爐蓋上升、鋼包引出，到達(dá)吊點(diǎn)吊離為結(jié)束。

精煉爐過程控制系統(tǒng)從煉鋼生產(chǎn)管理系統(tǒng)（L3）獲取生產(chǎn)計(jì)劃、制造標(biāo)準(zhǔn)、鋼種變更、爐次確定等信息，接收分析計(jì)算機(jī)的成份數(shù)據(jù)，及其他相關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及生產(chǎn)實(shí)績信息。

精煉爐過程控制系統(tǒng)接收基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)（L1）的過程實(shí)績數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場的狀態(tài)和生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤控制、收集LF 生產(chǎn)的爐次實(shí)績及生產(chǎn)過程關(guān)鍵事件數(shù)據(jù)。同時(shí)將精煉爐的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及作業(yè)實(shí)績數(shù)據(jù)發(fā)送給煉鋼生產(chǎn)管理系統(tǒng)及相關(guān)區(qū)域過程控制系統(tǒng)。

3.2 工程數(shù)據(jù)管理

精煉爐過程控制系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)管理主要包括：接收L3系統(tǒng)下發(fā)的制造標(biāo)準(zhǔn)，并可以在L2系統(tǒng)中進(jìn)行查詢；接收L3系統(tǒng)下發(fā)的制造命令，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)情況對制造命令進(jìn)行變更、刪除以及爐次確定；根據(jù)與L3的出鋼計(jì)劃接收約定，接收、處理和管理L3下發(fā)的出鋼計(jì)劃；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)情況，接收L3下發(fā)的鋼種變更命令；接收煉鋼分析系統(tǒng)的分析結(jié)果，并存入數(shù)據(jù)庫，并顯示在L2畫面上；接收L1系統(tǒng)來的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況后，發(fā)送給煉鋼L3及相關(guān)L2系統(tǒng)；當(dāng)一個(gè)爐次結(jié)束吊離后，將本爐次的生產(chǎn)實(shí)績發(fā)送給L3及相關(guān)L2系統(tǒng)。

3.3 過程控制

精煉爐過程控制系統(tǒng)主要是跟蹤和收集從鋼包到達(dá)精煉爐到鋼包吊離的整個(gè)過程中設(shè)備管理信息、作業(yè)時(shí)間信息、通電信息、合金投入信息、測溫采樣信息、喂絲信息、能介信息以及定周期信息。除此之外，精煉爐過程控制系統(tǒng)在線使用的設(shè)備進(jìn)行登記及統(tǒng)計(jì)設(shè)備的使用次數(shù)，收集生產(chǎn)過程中的各種實(shí)績值，并保存到數(shù)據(jù)庫中。

控制流程如圖：

4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采集基礎(chǔ)自動化的現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)等信息，在進(jìn)行相關(guān)處理后，顯示在過程控制系統(tǒng)畫面上，用以指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)和執(zhí)行相應(yīng)的操作，同時(shí)將現(xiàn)場的事件信息及實(shí)績數(shù)據(jù)發(fā)送給生產(chǎn)管理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)圖如下：

5 系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)

5.1 L2系統(tǒng)與L1系統(tǒng)和L3系統(tǒng)的通訊方式

精煉爐服務(wù)器通過TCP/IP Socket的方式與基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)和煉鋼企業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。服務(wù)器與基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)和煉鋼企業(yè)管理系統(tǒng)建立通訊回線（與基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)通訊使用的是靜態(tài)回線，與煉鋼企業(yè)管理系統(tǒng)通訊采用的是動態(tài)回線）。數(shù)據(jù)通過TCP/IP的方式完成發(fā)送或接收。TCP/IP Socket通訊的方式，所占用的資源少，參與通訊的L3系統(tǒng)以及各L2區(qū)域服務(wù)器無須開放本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫資源給對方，是L2與L3之間通訊的最優(yōu)方式。

5.2 通訊中間軟件

在系統(tǒng)通訊過程中使用了寶信開發(fā)的iXComPCS軟件，它是一款面向開發(fā)人員的外部通信中間件平臺，通過它可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。作為通信中間件，對上層的應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一的編程接口。

其主要組成為：

后臺進(jìn)程管理服務(wù)通過通信核心服務(wù)，為應(yīng)用提供實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，以及遠(yuǎn)程管理服務(wù)為分布式操作提供了實(shí)現(xiàn)途徑；后臺控制工具，控制通信核心服務(wù)中的各回線的啟停；前臺控制工具，可以在異地對平臺進(jìn)行控制；這里的應(yīng)用泛指所有和平臺打交道的外部服務(wù)，包括應(yīng)用開發(fā)人員編寫的應(yīng)用服務(wù)和類似iPlature等中間件平臺等。

6 關(guān)鍵模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)

6.1 精煉爐加熱模型

精煉爐加熱模型從精煉爐加熱及冶金學(xué)基本原理出發(fā)，對需要進(jìn)行溫度升高和成分微調(diào)的鋼種進(jìn)行處理，分為預(yù)報(bào)模塊和推定模塊。預(yù)報(bào)模塊的目的是根據(jù)每一爐次開始獲得的鋼液狀態(tài)、成分信息、首次測溫、目標(biāo)溫度等信息，在精煉處理初期即給操作人員提供為達(dá)到一定鋼水溫度所必須的處理時(shí)間和通電操作等綜合信息指導(dǎo)；推定模塊的目的是在得到鋼水基本信息和操作量信息，如合金投入量等信息以后，推算加熱過程中鋼水溫度的趨勢，及加熱過程中所需要使用的通電操作信息。兩個(gè)模塊的綜合使用能夠逐漸優(yōu)化精煉爐加熱工藝，使操作人員更好的控制處理過程，從而達(dá)到滿足生產(chǎn)節(jié)奏需要的同時(shí)降低生產(chǎn)成本的目的。

6.2 精煉爐合金模型

精煉爐合金模型的功能是根據(jù)鋼液初始成分和目標(biāo)成分的要求，以及各成分最小、最大值等各種限制條件，計(jì)算最優(yōu)的各合金投入量與合金投入組合。計(jì)算完成后，把各個(gè)合金投入量的結(jié)果下發(fā)給L1的投料系統(tǒng)，以便使冶煉的鋼水達(dá)到鋼種要求的目標(biāo)成分。

合金最小成本模型根據(jù)鋼水初始成分和目標(biāo)成分的要求，確定使合金投入總成本最小的合金投入組合、投入量。

7 結(jié)束語

本論文對梅鋼精煉爐過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用功能進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。隨著梅鋼產(chǎn)品品種的不斷增加，精煉爐將發(fā)揮越來越重要的作用，梅鋼精煉爐過程控制系統(tǒng)及相關(guān)模型上線以來一直穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)采集到的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為掌握精煉爐實(shí)際生產(chǎn)情況提供數(shù)據(jù)依據(jù)，而模型計(jì)算數(shù)據(jù)也給現(xiàn)場提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)參考，為公司的降本增效做出貢獻(xiàn)。