轉爐副槍自動控制系統與控制方法與流程
2023-05-27 17:22:26
本發明涉及一種轉爐副槍自動控制系統與控制方法，屬於信息控制技術領域。
背景技術：
：
裝備有副槍的轉爐，在冶煉過程中，需要副槍對鋼水的成分、溫度等信息進行測量，指導轉爐的冶煉。在副槍測量的過程中，會出現副槍測量失敗、探頭脫離副槍等現象；在轉爐自動煉鋼的過程中，也需要實現副槍的自動控制，避免人工操作。因此，實現副槍的自動控制，取消人工操作十分重要。
技術實現要素：
:
本發明的目的是提供一種轉爐副槍自動控制系統與控制方法，實現副槍的自動控制，既提高副槍測量的效果與效率，又無需人工操作，為轉爐的自動煉鋼提供有力的技術支撐。本發明的創新點在於將副槍的控制與氧槍控制、轉爐靜態模型、轉爐動態模型結合，同時加裝壓力傳感器判斷探頭是否成功的功能，從而實現副槍的自動控制。
上述的目的通過以下技術方案實現：
轉爐副槍自動控制系統，包括L2狀態跟蹤模塊，L2副槍控制模塊，L2副槍信息採集模塊，L2副槍信息存儲模塊，L2氧槍控制模塊，L2靜態控制模型，L2動態控制模型，L2吹氧信息收集模塊，L1副槍控制模塊，L1 DC分析儀模塊，L1機械手控制模塊，L1氧槍控制模塊，副槍測量模塊，L1-L2通信模塊；
所述的L2狀態跟蹤模塊：用於跟蹤生產狀態；
所述的L2副槍控制模塊：用於轉爐生產過程中的副槍控制；
所述的L2副槍信息採集模塊：用於採集副槍的測量信息；
所述的L2副槍信息存儲模塊：用於存儲副槍測量的信息；
所述的L2氧槍控制模塊：用於控制氧槍的點火、升降、吹氧流量的大小等；
所述的L2靜態控制模型：用於計算需要加入的輔料量、需要的總吹氧量，進行轉爐冶煉的靜態控制；
所述的L2動態控制模型：用於計算冶煉過程的碳含量、溫度，進行轉爐冶煉的動態控制；
所述的L2吹氧信息收集模塊：用於收集轉爐吹氧信息；
所述的L1副槍控制模塊：用於控制副槍的探頭安裝、副槍下槍測量和副槍的提升；
所述的L1 DC分析儀模塊：用於分析副槍測量的電動勢，並轉化為模擬量的數據；
所述的L1機械手控制模塊：用於控制機械手進行副槍探頭的拿取和安裝；
所述的L1氧槍控制模塊：用於控制氧槍的升降、吹氧流量；
所述的副槍測量模塊：用於控制副槍測量，並收集測量結果；
所述的L1-L2通信模塊：通過乙太網採用TCP/IP協議OPC方式實現L2與L1的通信。
用上述的轉爐副槍自動控制系統進行轉爐副槍自動控制的方法，該方法包括如下步驟：
（1）L2狀態跟蹤模塊跟蹤轉爐冶煉的過程狀態；在當前轉爐狀態是吹煉開始狀態時，L2狀態跟蹤模塊跟蹤通知L2副槍控制模塊；
（2）L2副槍控制模塊通過L1-L2通信模塊下發安裝TSC探頭的信號給L1副槍控制模塊；
（3）L1副槍控制模塊控制L1機械手控制模塊，拿取並安裝TSC探頭到副槍上；
（4）L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功，若未成功，重新執行步驟（3），直至成功；
（5）L2吹氧信息收集模塊收集轉爐吹氧信息，通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊下槍進行副槍測量；
（6）L1 DC分析儀模塊接收副槍測量信息，進行分析，並將副槍測量的電動勢轉化為模擬量，並通過L1-L2通信模塊上傳L2副槍信息採集模塊；
（7）L2副槍信息採集模塊將收到的副槍信息，第一：送L2副槍信息存儲模塊保存副槍測量信息；第二：發送L2副槍控制模塊進行分析，如果分析結果是副槍測量失敗，重新進行安裝TSC探頭並下槍測量；
（8）L2副槍控制模塊通知L2氧槍控制模塊進行氧槍控制，即增加吹氧流量，控制氧槍下槍；
（9）L2副槍控制模塊通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊安裝TSO探頭；
（10）L1副槍控制模塊控制L1機械手控制模塊，拿取並安裝TSO探頭到副槍上；
（11）L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功，若未成功，重新執行步驟（10），直至成功；
（12）L2動態控制模型進行模型計算，當鋼水溫度、成分滿足出鋼要求時，需要氧槍提槍，停止吹煉，通知L2氧槍控制模塊進行提槍；同時通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊下槍進行副槍測量；
（13）L1 DC分析儀模塊接收副槍測量信息，進行分析，並將副槍測量的電動勢轉化為模擬量，並通過L1-L2通信模塊上傳L2副槍信息採集模塊；
（14）L2副槍信息採集模塊將收到的副槍信息，第一：送L2副槍信息存儲模塊保存副槍測量信息；第二：發送L2副槍控制模塊進行分析，如果分析結果是副槍測量失敗，重新進行安裝TSO探頭並下槍測量。
所述的轉爐副槍自動控制的方法，步驟（4）或者步驟（11）中所述的L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功的判斷方法：在副槍把持器上，安裝壓力傳感器，在副槍安裝副槍測量探頭後，壓力傳感器的壓力探頭與副槍測量探頭圓柱面接觸，壓力傳感器壓力信號上傳給L1副槍控制模塊。當副槍把持器上與副槍測量探頭接觸時，會產生一定的壓力，當壓力達到一定值，表示副槍測量探頭安裝成功，否則為連接未成功；
所述的轉爐副槍自動控制的方法，步驟（12）中L2動態控制模型進行模型判斷滿足氧槍提槍的條件：
提槍條件計算公式（1）：
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR) - CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR) - TEAIM) * (CEAIMU - CEAIML) (1)
其中：
C(VOXR,WR) ：動態模型計算[C]；
T(VOXR,WR) ：動態模型計算溫度；
CEAIM ：目標吹止[C]濃度；
TEAIM ：目標吹止溫度；
CEAIMU：目標吹止[C]濃度上限值；
CEAIML：目標吹止[C]濃度下限值；
TEAIMU：目標吹止溫度上限值；
TEAIML：目標吹止溫度上限值。
有益效果：
本發明結構簡單，使用方便，通過該方法，能夠實現副槍的自動控制，既提高副槍測量的效果與效率，又無需人工操作，為轉爐的自動煉鋼提供有力的技術支撐。
附圖說明：
圖1為本發明各模塊之間的邏輯關係圖，
圖中：1、L2狀態跟蹤模塊；2、L2副槍控制模塊；3、L2副槍信息採集模塊；4、L2副槍信息存儲模塊；5、L2氧槍控制模塊；6、L2靜態控制模型；7、L2動態控制模型；8、L2吹氧信息收集模塊；9、L1副槍控制模塊；10、L1 DC分析儀模塊；11、L1機械手控制模塊；12、L1氧槍控制模塊；13、副槍測量模塊；14、L1-L2通信模塊。
圖2為本發明的控制流程系圖。
具體實施方式：
轉爐副槍自動控制系統，包括L2狀態跟蹤模塊，L2副槍控制模塊，L2副槍信息採集模塊，L2副槍信息存儲模塊，L2氧槍控制模塊，L2靜態控制模型，L2動態控制模型，L2吹氧信息收集模塊，L1副槍控制模塊，L1 DC分析儀模塊，L1機械手控制模塊，L1氧槍控制模塊，副槍測量模塊，L1-L2通信模塊；
所述的L2狀態跟蹤模塊：用於跟蹤生產狀態；
所述的L2副槍控制模塊：用於轉爐生產過程中的副槍控制；
所述的L2副槍信息採集模塊：用於採集副槍的測量信息；
所述的L2副槍信息存儲模塊：用於存儲副槍測量的信息；
所述的L2氧槍控制模塊：用於控制氧槍的點火、升降、吹氧流量的大小等；
所述的L2靜態控制模型：用於計算需要加入的輔料量、需要的總吹氧量，進行轉爐冶煉的靜態控制；
所述的L2動態控制模型：用於計算冶煉過程的碳含量、溫度，進行轉爐冶煉的動態控制；
所述的L2吹氧信息收集模塊：用於收集轉爐吹氧信息；
所述的L1副槍控制模塊：用於控制副槍的探頭安裝、副槍下槍測量和副槍的提升；
所述的L1 DC分析儀模塊：用於分析副槍測量的電動勢，並轉化為模擬量的數據；
所述的L1機械手控制模塊：用於控制機械手進行副槍探頭的拿取和安裝；
所述的L1氧槍控制模塊：用於控制氧槍的升降、吹氧流量；
所述的副槍測量模塊：用於控制副槍測量，並收集測量結果；
所述的L1-L2通信模塊：通過乙太網採用TCP/IP協議OPC方式實現L2與L1的通信。
用上述的轉爐副槍自動控制系統進行轉爐副槍自動控制的方法，該方法包括如下步驟：
（1）L2狀態跟蹤模塊跟蹤轉爐冶煉的過程狀態；
（2）L2狀態跟蹤模塊跟蹤轉爐狀態，在當前轉爐狀態是吹煉開始狀態時，L2狀態跟蹤模塊跟蹤通知L2副槍控制模塊；
（3）L2副槍控制模塊通過L1-L2通信模塊下發安裝TSC探頭的信號給L1副槍控制模塊；
（4）L1副槍控制模塊控制L1機械手控制模塊，拿取並安裝TSC探頭到副槍上；
（5）L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功，若未成功，重新執行步驟（4），直至成功；
L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功的判斷方法：在副槍把持器上，安裝壓力傳感器，在副槍安裝副槍測量探頭後，壓力傳感器的壓力探頭與副槍測量探頭圓柱面接觸，壓力傳感器壓力信號上傳給L1副槍控制模塊。當副槍把持器上與副槍測量探頭接觸時，會產生一定的壓力，當壓力達到一定值，表示副槍測量探頭安裝成功，否則為連接未成功；
（6）L2吹氧信息收集模塊收集轉爐吹氧信息，控制副槍下槍測量動作；
在吹氧量大於轉爐靜態模型計算的吹氧量的σ%（σ在70～85之間，不同轉爐取之不同）時，通知L2副槍控制模塊控制副槍下槍測量；
（7）L2副槍控制模塊通知L2氧槍控制模塊進行提槍、降低吹氧流量；延時σt時間（用於氧槍提升和降低吹氧流量，防止氧槍吹氧產生的對副槍的影響）；
（8）L2副槍控制模塊通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊下槍進行副槍測量；
（9）L1 DC分析儀模塊接收副槍測量信息，進行分析，並將副槍測量的電動勢轉化為模擬量（包括鋼水碳成分、溫度、氧含量、凝固溫度等），並通過L1-L2通信模塊上傳L2副槍信息採集模塊；
（10）L2副槍信息採集模塊將收到的副槍信息，第一：送L2副槍信息存儲模塊保存副槍測量信息；第二：發送L2副槍控制模塊進行分析，如果分析結果是副槍測量失敗，重新進行安裝TSC探頭並下槍測量；
（11）L2副槍控制模塊通知L2氧槍控制模塊進行氧槍控制，即增加吹氧流量，控制氧槍下槍；
（12）L2副槍控制模塊通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊安裝TSO探頭；
（13）L1副槍控制模塊控制L1機械手控制模塊，拿取並安裝TSO探頭到副槍上；
（14）L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功，若未成功，重新執行步驟（11），直至成功；
L1副槍控制模塊檢測探頭安裝是否成功的判斷方法：在副槍把持器上，安裝壓力傳感器，在副槍安裝副槍測量探頭後，壓力傳感器的壓力探頭與副槍測量探頭圓柱面接觸，壓力傳感器壓力信號上傳給L1副槍控制模塊。當副槍把持器上與副槍測量探頭接觸時，會產生一定的壓力，當壓力達到一定值，表示副槍測量探頭安裝成功，否則為連接未成功；
（15）L2動態控制模型進行模型計算，當鋼水溫度、成分滿足出鋼要求時，需要氧槍提槍，停止吹煉，通知L2氧槍控制模塊進行提槍；同時通過L1-L2通信模塊通知L1副槍控制模塊下槍進行副槍測量；
L2動態控制模型進行模型判斷滿足氧槍提槍的條件：
提槍條件計算公式（1）：
(TEAIMU - TEAIML) * (C(VOXR,WR) - CEAIM) ≤
(T(VOXR,WR) - TEAIM) * (CEAIMU - CEAIML) (1)
其中：
C(VOXR,WR) ：動態模型計算[C]；
T(VOXR,WR) ：動態模型計算溫度；
CEAIM ：目標吹止[C]濃度；
TEAIM ：目標吹止溫度；
CEAIMU：目標吹止[C]濃度上限值；
CEAIML：目標吹止[C]濃度下限值；
TEAIMU：目標吹止溫度上限值；
TEAIML：目標吹止溫度上限值。
（16）L1 DC分析儀模塊接收副槍測量信息，進行分析，並將副槍測量的電動勢轉化為模擬量（包括鋼水碳成分、溫度、氧含量、凝固溫度等），並通過L1-L2通信模塊上傳L2副槍信息採集模塊；
L2副槍信息採集模塊將收到的副槍信息，第一：送L2副槍信息存儲模塊保存副槍測量信息；第二：發送L2副槍控制模塊進行分析，如果分析結果是副槍測量失敗，重新進行安裝TSO探頭並下槍測量。
需要說明的是上述實施例僅僅是本發明的較佳實施例，並沒有用來限定本發明的保護範圍，在上述基礎上所作出的等同替換或者替代均屬於本發明的保護範圍，本發明的保護範圍以權利要求書為準。