盧武陽(yáng) 李志亮

【摘 要】通過(guò)對(duì)煉鋼車(chē)間工藝流程和生產(chǎn)物料信息跟蹤的深入研究、以及對(duì)物料跟蹤邏輯推理算法及排他性的開(kāi)發(fā)與突破，以天車(chē)定位技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了煉鋼天車(chē)物流管理系統(tǒng)，具有完善的天車(chē)信息、任務(wù)信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的多跨不固定點(diǎn)位環(huán)境下，以爐號(hào)為主線的煉鋼車(chē)間全流程物料跟蹤。

【關(guān)鍵詞】邏輯推理 排他性 天車(chē)物料管理 煉鋼物料跟蹤

1 引言

煉鋼車(chē)間物料流轉(zhuǎn)主要以天車(chē)作為運(yùn)輸工具，天車(chē)作業(yè)時(shí)，鐵包、鋼包和廢料斗的位置和質(zhì)量變化與各工藝環(huán)節(jié)中物料的接收和產(chǎn)出事件緊密關(guān)聯(lián)，因此，跟蹤和識(shí)別天車(chē)的行為就可以準(zhǔn)確跟蹤鐵水、廢鋼和鋼水等物料的周轉(zhuǎn)情況，特別是在復(fù)雜的多跨不固定點(diǎn)位環(huán)境下，天車(chē)定位跟蹤是實(shí)現(xiàn)煉鋼物料跟蹤的必要條件。在天車(chē)物料這條主線的貫穿下，可以迅速打通生產(chǎn)過(guò)程中各工序二級(jí)系統(tǒng)間的物料數(shù)據(jù)壁壘，從而形成煉鋼車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的完整數(shù)據(jù)流信息，實(shí)現(xiàn)全廠物流信息管理[3]。

2 總體思想

基于天車(chē)定位技術(shù)，實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器信息[1]，以煉鋼車(chē)間物料流轉(zhuǎn)事件為對(duì)象[2]，采集天車(chē)吊運(yùn)物料所經(jīng)工藝點(diǎn)的物料質(zhì)量變化、空間坐標(biāo)、時(shí)間等信息，通過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理和每一個(gè)事件的排他性，準(zhǔn)確判定該工藝點(diǎn)發(fā)生的各種物料流轉(zhuǎn)事件，然后根據(jù)不同事件的性質(zhì)以固化的邏輯規(guī)則進(jìn)行推理和計(jì)算，從而獲得該事件產(chǎn)生前后物料信息和容器信息的變化數(shù)據(jù)。同時(shí)，本系統(tǒng)與煉鋼車(chē)間各工序二級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使各二級(jí)系統(tǒng)所收集的物料信息與具體爐次精確匹配，得到以爐號(hào)為關(guān)鍵字的整條物流信息。如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)流程圖

3 關(guān)鍵技術(shù)研究實(shí)現(xiàn)

3.1邏輯推理算法建立

基于煉鋼車(chē)間工藝過(guò)程相對(duì)獨(dú)立，每一個(gè)工藝事件所處空間時(shí)間均不同的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集物料質(zhì)量變化數(shù)據(jù)和天車(chē)大車(chē)、小車(chē)空間坐標(biāo)，制定相應(yīng)的邏輯推理規(guī)則，推理天車(chē)工作過(guò)程中所發(fā)生的工藝事件。為了保證系統(tǒng)邏輯推理的精準(zhǔn)度，必須緊密結(jié)合鋼廠實(shí)際工況、工藝制度和操作特點(diǎn)優(yōu)化推理規(guī)則，并建立相應(yīng)工藝事件的排他性標(biāo)準(zhǔn)，這是獲得準(zhǔn)確煉鋼物料信息的關(guān)鍵。煉鋼物料跟蹤邏輯推理全部圍繞天車(chē)事件進(jìn)行。工藝事件邏輯推理建立在天車(chē)事件發(fā)生上，有多個(gè)要素，分別是起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、物料來(lái)源地點(diǎn)、物料放置地點(diǎn)、容器來(lái)源地點(diǎn)、容器放置地點(diǎn)、吊裝物重量信息等。

吊裝物重量信息中有三個(gè)概念，分別是進(jìn)入一個(gè)工位時(shí)天車(chē)秤的物料質(zhì)量稱(chēng)為入工位質(zhì)量，離開(kāi)該工位時(shí)的物料質(zhì)量稱(chēng)為出工位質(zhì)量，兩質(zhì)量之差稱(chēng)為差值質(zhì)量，通過(guò)這三個(gè)數(shù)值變化可以推理出事件發(fā)生的起始、結(jié)束時(shí)間和事件發(fā)生的結(jié)果。例如，如果過(guò)跨車(chē)入工位質(zhì)量在16～19t，出工位質(zhì)量24～26t，則推理出在過(guò)跨車(chē)進(jìn)行了“加廢料事件”，而差值質(zhì)量即為所加廢料的質(zhì)量。

3.2物料跟蹤實(shí)現(xiàn)

物料自動(dòng)跟蹤是指對(duì)同一爐次的物料在各工藝環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)狀態(tài)（投人、產(chǎn)出、放置等事件）進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。目前跟蹤方式有多種，我們采用由天車(chē)攜傳信息的方式跟蹤物料流轉(zhuǎn)，將系統(tǒng)劃分為天車(chē)信息、任務(wù)信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，將其跟蹤信息集中顯示到操作室的HMI上，方便操作人員監(jiān)控，如圖2所示。

圖2 HMI監(jiān)控主界面

由于煉鋼物流數(shù)據(jù)是以轉(zhuǎn)爐爐次為單位進(jìn)行收集的，因此所有工藝環(huán)節(jié)的物料信息最終必須要與轉(zhuǎn)爐爐號(hào)相關(guān)聯(lián)。多數(shù)情況下，爐號(hào)由轉(zhuǎn)爐二級(jí)產(chǎn)生，而爐號(hào)產(chǎn)生前發(fā)生的物流信息和途經(jīng)工藝點(diǎn)順序號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)天車(chē)運(yùn)輸鐵水包到達(dá)轉(zhuǎn)爐并得到爐號(hào)時(shí)，便可通過(guò)這些相互關(guān)聯(lián)的工藝點(diǎn)順序號(hào)實(shí)現(xiàn)之前的物料信息與爐號(hào)的關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)爐之后的工藝點(diǎn)物料信息直接與爐號(hào)相關(guān)聯(lián)即可。最終能夠通過(guò)爐號(hào)查詢(xún)到所有工藝點(diǎn)二級(jí)系統(tǒng)所收集的全部物料信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)完整煉鋼物流數(shù)據(jù)的跟蹤。

3.3排他性及異常處理機(jī)制

作為一套完善的跟蹤系統(tǒng)，必須擁有同樣完善的異常處理機(jī)制。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況可能產(chǎn)生的物料跟蹤問(wèn)題，建立自動(dòng)報(bào)警、人工確認(rèn)、人工HMI界面操作、自動(dòng)跟蹤信息同步這一異常處理流程。在此過(guò)程中，允許有權(quán)限的操作人員對(duì)異常跟蹤信息進(jìn)行一鍵式替換。異常處理機(jī)制的規(guī)則是在已知煉鋼車(chē)間所有工藝事件和天車(chē)事件都具有排他性的基礎(chǔ)上建立的。此種排他性是天車(chē)工作空間范圍、吊裝物料重量范圍、吊裝容器重量范圍、事件發(fā)生空間范圍、煉鋼工藝流程等綜合考量的推理結(jié)果，能夠幫助系統(tǒng)準(zhǔn)確高效的判定物料跟蹤狀態(tài)，也能夠提示指導(dǎo)操作人員對(duì)物料跟蹤中產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。

4結(jié)語(yǔ)

基于天車(chē)定位和邏輯推理算法的煉鋼天車(chē)物流管理系統(tǒng)與主要工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)化二級(jí)系統(tǒng)相結(jié)合，再經(jīng)反復(fù)參照人工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和自動(dòng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，保證了系統(tǒng)推理和分析機(jī)制的有效性。完美地實(shí)現(xiàn)了煉鋼車(chē)間全流程物料跟蹤，實(shí)時(shí)反映了煉鋼各工藝環(huán)節(jié)的物料消耗情況，為工藝生產(chǎn)的精細(xì)化管理提供了數(shù)據(jù)支撐，使企業(yè)能有針對(duì)性地改進(jìn)工藝操作水平，降低了物料消耗。同時(shí)為自動(dòng)煉鋼的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的物料信息保障，是提高煉鋼綜合自動(dòng)化水平的一個(gè)重要基石，其使用效果達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類(lèi)企業(yè)先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王茜.基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物料追蹤研究[D].天津師范大學(xué)，2008：1-18.

[2] 史美倫，傅杰.現(xiàn)代煉鋼流程冶煉工序的比較研究[C].中國(guó)電爐流程和工程技術(shù)文集.北京：冶金工業(yè)出版社，2005：69-76.

[3] 于忠良，王德緒 等.生產(chǎn)物流跟蹤數(shù)據(jù)自動(dòng)采集在煉鋼廠的應(yīng)用[J].鞍鋼技術(shù)，2009（2）：16-50.

作者簡(jiǎn)介：盧武陽(yáng)（1991—），男，河南信陽(yáng)人，本科，助理工程師，長(zhǎng)期從事PLC編程和二級(jí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，主持參與過(guò)煉鋼、煉焦、鍍鋅、無(wú)人天車(chē)電氣工程；李志亮（1982—），男，河北唐山人，本科，工程師，長(zhǎng)期從事PLC編程和界面組態(tài)設(shè)計(jì)工作，主持參與過(guò)煉鋼、煉焦、型鋼、無(wú)人天車(chē)電氣工程。