[发明专利]钢包精炼炉二流喂丝机智能控制系统

权利要求书

1.钢包精炼炉二流喂丝机智能控制系统的控制方法，所述控制系统包括L2参数存储及维护模块、L2数据收集模块、L2丝线收得率自学习模块、L2丝线计算模块、L1-L2通信模块以及L1 PLC控制模块，

所述L2参数存储及维护模块，用于存储、维护喂丝机丝线的种类以及计算丝线长度所需的相关参数；

L2数据收集模块，用于收集生产炉次的相关过程数据；

L2丝线计算模块，根据钢水的初始条件和目标要求，计算需要的喂丝量；

L2丝线收得率自学习模块，根据实际喂丝的量、钢水初始条件和终点成分，计算丝线元素的收得率；

L1-L2通信模块，通过以太网采用TCP/IP协议实现L2与L1的通信；

L1 PLC控制模块：用于根据接收L2丝线计算模块的计算结果控制相关设备动作，控制喂丝机进行喂丝；

其特征在于，所述方法如下：

步骤(1)L2参数存储及维护模块存储丝线及喂丝机的相关参数，

步骤(2)L2数据收集模块收集计算需要的相关参数，包括L2参数设定模块内的参数和钢水的初始条件和目标条件：

步骤(3)L2丝线计算模块计算喂丝机对应的丝线种类的量；

步骤(4)L2喂丝开始控制模块控制喂丝；

步骤(5)L1-L2通信模块将喂丝的相关信息上传L2数据收集模块；

步骤(6)延时Δt2，延时Δt1能确保喂丝完全停止，取值1.5分钟，根据喂丝控制的准确性而定；

步骤(7)L2丝线收得率自学习模块根据实际喂丝的量、钢水初始条件和终点条件，计算各种丝线的收得率；

所述步骤(1)L2参数存储及维护模块存储丝线及喂丝机的相关参数具体如下：在参数发生变化时，由工艺工程师在相关画面进行维护，包括以下方面的数据存储及维护：

1)在系统数据库中建立表格，存储丝线的类型及相关参数，主要包括丝线代码、丝线名称即铝线、碳线、钙线、硼铁线，线密度、主要成分、主要成分含量及其收得率；

2)在系统数据库中建立表格，存储喂丝机分别对应的丝线种类以及喂丝顺序的优先级，

3)在系统数据库中建立表格，存储各炉次对应丝线的收得率。

2.根据权利要求1所述的钢包精炼炉二流喂丝机智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)L2数据收集模块收集计算需要的相关参数，包括L2参数设定模块内的参数和钢水的初始条件和目标条件，具体如下：

1)钢水初始成分；

2)钢水目标成分；

3)喂丝机两流对应的丝线种类；

4)各种丝线的线密度；

5)各种丝线的对应主要成分的收得率；

所述步骤(3)L2丝线计算模块计算喂丝机对应的丝线种类的量，具体如下，

1)确定计算丝线的类型；

2)丝线长度的计算方法；

a.计算铝线长度

计算公式：

Leng_Al＝[(Al_Aim-Al_ini)+(O_ini-O_Aim)÷2×3]÷100×W_steel÷(Al_Concent÷100)÷(Al_Per÷100)÷Al_Line_Density

Al_Per在数据库中提取喂铝线的最近的n,n0炉的收得率Al_Per1、

Al_Per2、……、Al_Pern的平均值与中位数之和的一半，即

Al_Per＝(AVG(Al_Per1、Al_Per2、……、Al_Pern)+MEDI(Al_Per1、Al_Per2、……、Al_Pern))÷2

AVG表示若干个数的平均值，MEDI表示若干个数的中位数；

其中：Leng_Al：铝线长度(m)；

Al_ini：钢水初始成分铝含量(％)；

Al_Aim：钢水目标成分铝含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

O_ini：钢水初始成分氧含量(％)；

O_Aim：钢水目标成分氧含量(％)；

Al_Line_Density：铝线的线密度(kg/米)；铝线线密度指铝线单位长度的质量，是同一卷铝线的固有属性不同批次、不同规格的铝线，线密度是不相同的；

Al_Concent：铝线中铝的百成分含量

Al_Per：铝线的收得率，即真正参与反应的铝的百成分比；

b.计算碳线长度

计算公式：

Leng_C＝(C_Aim-C_ini)÷100×W_steel÷(C_Concent÷100)÷(C_Per÷100)÷C_Line_Density

C_Per在数据库中提取喂碳线的最近的n,n0,炉的收得率C_Per1、

C_Per2、……、C_Pern的平均值与中位数之和的一半，即

C_Per＝(AVG(C_Per1、C_Per2、……、C_Pern)+MEDI(C_Per1、C_Per2、……、C_Pern))÷2

AVG表示若干个数的平均值，MEDI表示若干个数的中位数；

其中：Leng_C：碳线长度(m)；

C_ini：钢水初始成分碳含量(％)；

C_Aim：钢水目标成分碳含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

C_Line_Density：碳线的线密度(kg/米)；

C_Concent：碳线中碳的百成分含量

C_Per：碳线的收得率；

c.计算钙线长度

计算公式：

Leng_Ca＝(Ca_Aim-Ca_ini)÷100×W_steel÷(Ca_Concent÷100)÷(Ca_Per÷100)÷Ca_Line_Density

Ca_Per在数据库中提取喂钙线的最近的n,n0炉的收得率Ca_Per1、

Ca_Per2、……、Ca_Brn的平均值与中位数之和的一半，即

Ca_Per＝(AVG(Ca_Per1、Ca_Per2、……、Ca_Pern)+MEDI(Ca_Per1、Ca_Per2、……、Ca_Pern))÷2

其中：Leng_Ca：钙线长度(m)；

Ca_ini：钢水初始成分钙含量(％)；

Ca_Aim：钢水目标成分钙含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

Ca_Line_Density：钙线的线密度(kg/米)；

Ca_Concent：钙线中钙的百成分含量

Ca_Per：钙线的收得率；

d.计算硼铁线长度

计算公式：

Leng_B＝(B_Aim-B_ini)÷100×W_steel÷(B_Concent÷100)÷(B_Per÷100)÷B_Line_Density

B_Per在数据库中提取喂硼铁线的最近的n,n0,炉的收得率B_Per1、

B_Per2、……、B_Pern的平均值与中位数之和的一半，即

B_Per＝(AVG(B_Per1、B_Per2、……、B_Pern)+MEDI(B_Per1、B_Per2、……、B_Pern))÷2

其中：Leng_B：硼铁线长度(m)；

B_ini：钢水初始成分硼含量(％)；

B_Aim：钢水目标成分硼含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

B_Line_Density：硼铁线的线密度(kg/米)；

B_Concent：硼铁线中硼的百成分含量

B_Per：硼线的收得率；

所述步骤(4)L2喂丝开始控制模块控制喂丝；具体如下，

在L2操作画面上L2HMI设置喂丝开始按钮，现场操作人员按喂丝开始按钮后，按照确定的二流喂丝的优先级，假设优先级顺序为A、B流，执行如下步骤：

1)如果A流丝线长度A_LengFix_Leng，则过程控制系统(L2)将A流喂丝开始信号及喂丝速度通过L1-L2通信模块发送到L1 PLC控制模块；否则转步骤7)；

2)L1 PLC控制模块控制A流进行喂丝；

3)L1-L2通信模块将喂丝的相关信息周期性上传L2数据收集模块；

4)判断当前喂丝实际长度A_Leng_Act＝A_Leng时，则喂丝机控制L2模块将A流喂丝结束信号通过L1-L2通信模块发送到L1 PLC控制模块；否则延时Δt继续判断，直至A_Leng_Act＝A_Leng；

5)L1 PLC控制模块控制A流停止喂丝；

6)延时Δt1，防止2流丝线相互缠绕，造成生产事故，延时Δt1能确保一流喂丝完全停止，另一流还未开始，不会发生丝线相互缠绕，一般取值1.5分钟左右，根据喂丝控制的准确性而定；

7)如果B流丝线长度B_Leng0，则过程控制系统(L2)将B流喂丝开始信号通过L1-L2通信模块发送到L1 PLC控制模块；否则转步骤5)；

8)L1 PLC控制模块控制B流进行喂丝；

9)L1-L2通信模块将喂丝的相关信息即长度，周期性上传L2数据收集模块；

10)判断当前喂丝实际长度B_Leng_Act＝B_Leng时，则喂丝机控制L2数据收集模块将B流喂丝结束信号通过L1-L2通信模块发送到L1 PLC控制模块；否则延时Δt继续判断，直至B_Leng_Act＝B_Leng；

11)L1 PLC控制模块控制B流停止喂丝。

3.根据权利要求2所述的钢包精炼炉二流喂丝机智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤(7)L2丝线收得率自学习模块根据实际喂丝的量、钢水初始条件和终点条件，计算各种丝线的收得率中，

各种丝线收得率计算方法如下：

1)调整铝线量的收得率：

计算公式：

Al_Per＝[(Al_fin-Al_ini)+(O_ini-O_fin)÷2×3]÷100×W_steel÷(Al_Concent÷100)÷Al_Line_Density÷Leng_Al_Act×100

其中：Leng_Al_Act：实际喂铝线的长度(m)；

Al_ini：钢水初始成分铝含量(％)；

Al_fin：钢水终点成分铝含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

O_ini：钢水初始成分氧含量(％)；

O_fin：钢水终点成分氧含量(％)；

Al_Line_Density：铝线的线密度(kg/米)；

Al_Concent：铝线中铝的百成分含量；

2)调整碳线量的收得率：

计算公式：

C_Per＝[C_fin-C_ini]÷100×W_steel÷(C_Concent÷100)÷C_Line_Density÷Leng_C_Act×100

其中：Leng_C_Act：实际喂碳线的长度(m)；

C_ini：钢水初始成分碳含量(％)；

C_fin：钢水终点成分碳含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

C_Line_Density：碳线的线密度(kg/米)；

C_Concent：碳线中碳的百成分含量；

3)调整钙线量的收得率：

计算公式：

Ca_Per＝[Ca_fin-Ca_ini]÷100×W_steel÷(Ca_Concent÷100)÷Ca_Line_Density÷Leng_Ca_Act×100

其中：Leng_Ca_Act：实际喂钙线的长度(m)；

Ca_ini：钢水初始成分钙含量(％)；

Ca_fin：钢水终点成分钙含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

Ca_Line_Density：钙线的线密度(kg/米)；

Ca_Concent：钙线中钙的百成分含量；

4)调整硼铁线量的收得率：

B_Per＝[B_fin-B_ini]÷100×W_steel÷(B_Concent÷100)÷B_Line_Density÷Leng_B_Act×100

其中：Leng_B_Act：实际喂硼铁线的长度(m)；

B_ini：钢水初始成分硼含量(％)；

B_fin：钢水终点成分硼含量(％)；

W_steel：钢水重量(kg)；

B_Line_Density：硼铁线的线密度(kg/米)；

B_Concent：硼铁线中硼的百成分含量。