一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法和裝置的製作方法

2023-11-03 18:51:52

專利名稱：一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵原料生產物流技術領域，特別涉及到一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法和裝置。
背景技術：
傳送帶(即皮帶運輸機)是鋼鐵工業生產過程中的重要傳輸設備，其作用是讓物料連續不間斷地被運輸到指定目的地。鋼鐵原料場的物流傳輸設備主要包括傳送帶及與其配套的中轉站，其運輸過程主要包括兩個階段一是傳送帶將原料從碼頭運送到料場進行存儲加工；二是將原料從料場運送到高爐、燒結等生產車間。傳送帶承擔鋼鐵原料場90% 以上的運輸任務，其分配是否合理將直接影響整個原料生產過程以及煉鐵生產過程。在原料場中，原料以料堆的形式存儲，每一堆原料都有一個唯一的編號，該編號用來表示原料名稱、進場時間、進場批次、所在庫區等信息。在一個生產周期內，需要使用傳送帶將多種原料運輸到各自的目的地，運料順序不定，對於一個料堆來說，傳送帶的傳送過程是連續的，在為每種原料分配傳送帶時要保證在每個生產周期內運料連續。傳送帶傳輸控制具有如下特點I)傳送帶固定在已知的運輸線路上，每條傳送帶都有其各自的編號。當一條傳送帶可與多條傳送帶連接時，傳送帶的銜接是通過中轉站完成的，中轉站配有解決傳送帶銜接問題的漏鬥小車，通過小車的移動，來完成傳送帶的連接轉換；2)傳送帶在料場的傳輸可分為兩個運輸階段，分別進行傳輸第一階段中傳送帶將原料從碼頭運輸到料場；第二階段從料場運輸到高爐、混勻車間、燒結車間等目的地。在這個過程中需要充分考慮傳送帶的合理分配。3)由於下遊工序的特殊性，運送原料的到達時間有著較為嚴格的限制，如果過早到達儲料槽，可能會出現無處存放，如果過晚到達，則會影響到下遊工序的正常生產，造成重大的經濟損失；4)運輸過程中，每條傳送帶必須將此時傳輸的原料全部清空後，才能進行下一次傳輸，以避免原料混料。目前，我國大型鋼鐵廠對傳送帶傳輸的控制仍處於人工協調階段，雖然操作人員分配經驗豐富，但受到料場原料品種多、數量大、來料不穩定等因素的限制，人工協調不免會出現不合理運輸的現象，造成能源及資源的浪費，甚至導致生產事故的發生。因此，需要提出一個有效的傳送帶傳輸設備控制方案，在已有的條件下，保證運料連續正常，節約能耗，縮短傳輸時間，擴大生產效益。

發明內容
針對現有方法存在的不足，本發明提出一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法， 以達到優化控制傳送帶、縮短傳輸時間、提高效率的目的。本發明的技術方案是這樣實現的一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法，包括以下步驟步驟I :利用傳送帶傳輸過程中的工藝數據及控制數據，描述工藝過程，並確定工藝過程的約束條件；其中，所述的工藝數據包括傳送帶型號、傳送帶運輸能力、傳送帶布局及運行狀態、中轉站位置；所述的控制數據包括待傳輸原料批號、待傳輸原料品種、待傳輸原料的傳輸量、傳輸起點處的生產車間、傳輸終點處的生產車間、各個待傳輸原料的傳輸開工允許時間及完工截止時間；步驟2 :以拖期成本最小為目標，計算不同時刻傳送帶的運輸原料；步驟3 :將步驟2的結果下發給二級過程控制系統，實現對物流傳輸設備的控制。採用鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法的裝置，包括傳送帶傳輸模型生成器、計算裝置和伺服器；所述的傳送帶模型生成器用於構建傳送帶傳輸控制的數學模型，描述生產工藝，形成約束條件；所述的計算裝置用於對傳送帶傳輸模型生成器生成的模型進行計算，並確定不同時刻傳送帶的運輸原料；所述的伺服器用於接收不同時刻傳送帶運輸原料計算裝置的結果，下發給二級過程控制系統，實現對物流傳輸設備的控制。本發明優點本發明方法科學定量的描述了鋼鐵原料傳輸設備控制過程中的工藝特徵，並以此為基礎，採用智能優化算法對傳輸設備進行控制，使得原料傳輸生產系統處於最優的工作狀態，從而在很大程度上避免因分配不合理而造成的原料供應中斷等問題，保證設備穩定運行，均衡生產，提高設備利用率，縮短生產周期和提高生產效率。


圖I為本發明一種實施方式鋼鐵原料場物流傳輸設備工藝示意圖2為本發明一種實施方式鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法流程圖3為本發明一種實施方式禁忌搜索優化方法流程圖4為本發明一種實施方式鋼鐵原料場物流傳輸設備結構圖5為本發明一種實施方式鋼鐵原料場物流傳輸設備硬體裝置示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施方式做詳細說明。
本發明的一種實施方式以某大型鋼鐵公司的原料廠為例，需要將6個不同批號的
原料從料場運輸到各個生產車間，有55條可利用的傳送帶，9個運料起點，5個運料終點，如圖I所示，時間間隔T° = 5min。本發明的一種實施方式，給出鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法流程圖如圖2所示。該流程開始於步驟201。在步驟202，從企業資料庫下載傳送帶傳輸過程中的工藝數據及控制數據，待輸入原料信息如表I所示表I待輸送原料信息表
權利要求
1.一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法，其特徵在於包括以下步驟步驟I :利用傳送帶傳輸過程中的工藝數據及控制數據，描述工藝過程，並確定工藝過程的約束條件；其中，所述的工藝數據包括傳送帶型號、傳送帶運輸能力、傳送帶布局及運行狀態、中轉站位置；所述的控制數據包括待傳輸原料批號、待傳輸原料品種、待傳輸原料的傳輸量、傳輸起點處的生產車間、傳輸終點處的生產車間、各個待傳輸原料的傳輸開工允許時間及完工截止時間；步驟2 :以拖期成本最小為目標，計算不同時刻傳送帶的運輸原料；步驟3 :將步驟2的結果下發給二級過程控制系統，實現對物流傳輸設備的控制。
2.根據權利要求I所述的鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法，其特徵在於步驟I所述的描述工藝過程，採用建立傳送帶傳輸控制的數學模型的方法實現，過程如下設定與原料i起運位置相鄰的傳送帶為<，與原料i傳輸終點相鄰的傳送帶為杉，G為所有傳送帶的集合，傳輸原料集合為V，時間展望期為為G中的彼此直接相連的三條條傳送帶且存在傳輸承接關係IH1 — m2 — m3,這裡將Hi1和m3分別稱為傳送帶m2的一條左傳送帶和一條右傳送帶，且稱Hl1和m3具有間接連結關係，傳送帶<所連的右傳送帶集合為，傳送帶<所連的左傳送帶集合為\，記與<存在直接與間接連結關係的傳送帶集合為1U，記與杉存在直接與間接連結關係的傳送帶集合為義4，傳送帶m的長度為Lm，從<到杉的一條連續的傳送帶連結關係稱為一條完整傳輸通路；將傳送帶傳輸控制方案描述為模型的決策變量設定傳送帶控制方案的0-1決策變量 Xijllljt :當Xijllljt = I時,表示第i種原料在t時刻佔用了傳送帶m進行傳輸,當XiIt = 0時, 表示第i種原料在t時刻沒有佔用傳送帶m ；將傳送帶傳輸過程的工藝要求表述為模型約束條件(1)對任一原料i，在任意時刻t,從傳送帶m出發,只能被運輸到至多一個與m相連的傳送帶上，傳送帶傳輸路徑約束如下
3.根據權利要求I所述的鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法，其特徵在於步驟2所述的以拖期成本最小為目標，確定不同時刻傳送帶的運輸原料，包括以下步驟步驟3-1 :將所有原料按其完工截止時間的前後順序進行排序，構成原料傳輸優先級次序J ;步驟3-2 :選擇J中優先級第一位的原料i，取傳送帶集合尺=Rnio ，以約束(I)、(4)為依據，遍歷Ri中傳送帶，組成其可利用的數條不同的完整傳輸通路，記其傳輸通路集合為Qi,以約束(1)-(6)為依據，計算Qi中使原料i的完工時間最早的傳輸通路，從而生成針對原料i的傳送帶控制方案，分完一種原料就從J中刪除該原料i ;步驟3-3 :判斷是否遍歷了所有的原料，若原料傳輸優先級次序/=0，則說明已經遍歷完所有原料，轉到步驟3-4 ;否則，原料傳輸優先級次序J中還存在未被遍歷的原料，轉到步驟 3-2 ；步驟3-4:確定了此時的傳送帶預控制方案為δ0;步驟3-5 :判斷拖期費用是否為0，若為0，則執行步驟3-14 ;若不為0，則執行步驟3-6， 採用禁忌搜索算法對預控制方案δ0進行優化；步驟3-6 :根據(7)計算獲得總目標值f ( δ C1)，初始化禁忌搜索參數，包括算法迭代次數上限Maxlter、連續未改進代數上限UBIter、禁忌表長度L、禁忌表T = Φ、歷史最優目標值ObjBest = f (Stl)、歷史最優方案Sbest= Sci、當前迭代次數iter = O、連續未改進代數uniter = O ；:步驟3-7 :判斷目標函數f( δΒΚΤ)是否為0，若為0，則執行步驟3-14，否則，執行步驟3-8 ；:步驟3-8 :根據鄰域搜索策略求出鄰域中最優方案^=，方法為鄰域搜索包括以下兩種類型的移動(I) insert (插入)移動將步驟3_1中生成的次序J中的某一個原料i隨機前插，相應的傳輸通路A保持不變,所有的insert移動構成δ的鄰域Nms(S) ； (2) swap 移動在控制策略δ的基礎上，針對某一個原料1，從Qi中選擇另一條傳輸通路#替換ri; 所有的swap移動構成δ的鄰域Nswap (δ)；步驟3-9 :判斷目標函數小於歷史最優目標值，mWOObjBest，則令uniter = 0， 執行步驟3-10,否則令uniter = unlter+l,執行步驟3-12 ；步驟3-10，令歷史最優方案= ，歷史最優目標值ObjBest = f(5BEST)；步驟3-11，判斷當前迭代次數是否小於算法迭代次數上限，即iter < MaxIter是否成立，若成立，則執行步驟3-13，否則執行步驟3-14 ；步驟3-12，判斷連續未改進代數是否小於其上限，即uniter < UbIter是否成立，若成立則執行步驟3-13，否則執行步驟3-14 ；步驟3-13，更新禁忌表，將本次迭代過程中步驟3-8所得到的^:所表徵的相關移動策略加入到禁忌表中，若禁忌表未滿，則依次添加；若禁忌表已滿，禁忌表中最後一個移動策略解禁，其他的移動策略依次下移一個位置，然後將新的移動策略加入到第一個位置；令 iter = iter+1,執行步驟 3-7 ；步驟3-14 :結束，最終方案為δ BEST，最終目標值為f ( δ BEST)。
4.採用權利要求I所述的鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法的裝置，其特徵在於包括傳送帶傳輸模型生成器、計算裝置和伺服器；所述的傳送帶模型生成器用於構建傳送帶傳輸控制的數學模型，描述生產工藝，形成約束條件；所述的計算裝置用於對傳送帶傳輸模型生成器生成的模型進行計算，並確定不同時刻傳送帶的運輸原料；所述的伺服器用於接收不同時刻傳送帶運輸原料計算裝置的結果，下發給二級過程控制系統，實現對物流傳輸設備的控制。
全文摘要
一種鋼鐵原料場物流傳輸設備控制方法和裝置，屬於鋼鐵原料生產物流技術領域，利用傳送帶傳輸過程中的工藝數據及控制數據，描述工藝過程，並確定工藝過程的約束條件；以拖期成本最小為目標，計算不同時刻傳送帶的運輸原料；將結果下發給二級過程控制系統，實現對物流傳輸設備的控制。本發明方法科學定量的描述了鋼鐵原料傳輸設備控制過程中的工藝特徵，並以此為基礎，採用智能優化算法對傳輸設備進行控制，使得原料傳輸生產系統處於最優的工作狀態，從而在很大程度上避免因分配不合理而造成的原料供應中斷等問題，保證設備穩定運行，均衡生產，提高設備利用率，縮短生產周期和提高生產效率。
文檔編號B65G43/10GK102583032SQ20121004801
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者唐立新, 孫德峰, 張弘一 申請人:東北大學