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        銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

        2021-04-05 15:06:18喻土明
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:加工生產(chǎn)過(guò)程

        喻土明

        (杭州富陽(yáng)星宇銅業(yè)有限公司,浙江 富陽(yáng) 311400)

        銅在全球的生產(chǎn)中有著重要的地位,他的生產(chǎn)作為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱之一。在生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)消耗大量的能源,導(dǎo)致其在銅加工生產(chǎn)總成本中所占比例也在逐漸增大。在大規(guī)模銅加工企業(yè)生產(chǎn)中,產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)賴(lài)以生存的關(guān)鍵因素,為了提升產(chǎn)品質(zhì)量,高爐煉銅過(guò)程中結(jié)合在線(xiàn)控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將有效提高銅成品的質(zhì)量。本文主要介紹了銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的工作原理、提出了在線(xiàn)控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)、并對(duì)所設(shè)計(jì)的在線(xiàn)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)用、注意信號(hào)傳輸、自動(dòng)控制與技術(shù)進(jìn)步的需要,基于此開(kāi)發(fā)出連鑄連軋精密銅管生產(chǎn)線(xiàn)在線(xiàn)質(zhì)量控制系統(tǒng)[1]。

        1 銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)需要體現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容

        加工銅的企業(yè)需要考慮的不僅是技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng),還需要考慮的是檢驗(yàn)、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備配備導(dǎo)則以及配備滿(mǎn)足預(yù)期使用的目的要求的檢驗(yàn)。銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)需要體現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容包括:第一、在線(xiàn)控制系統(tǒng)屬于在線(xiàn)控制系統(tǒng)的計(jì)算模型,在線(xiàn)控制的系統(tǒng)需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入模型,進(jìn)而智能優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng),最終研究成功屬于自己的銅加工檢測(cè)系統(tǒng)模型;第二、輸出參數(shù)的分配與設(shè)定是用來(lái)區(qū)分閃速熔煉和熔池熔煉,系統(tǒng)設(shè)置可以攻克了流程型材料加工實(shí)時(shí)在線(xiàn)質(zhì)量控制的困難,并且結(jié)合銅加工生產(chǎn)過(guò)程中的工藝流程特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)利用;第三、任何生產(chǎn)流程中的改變都需要調(diào)用這一計(jì)算系統(tǒng),在實(shí)際的設(shè)計(jì)的線(xiàn)控制系統(tǒng)流程圖控制事件包括:設(shè)定參數(shù)變化、配料數(shù)量改變、原材料性質(zhì)等。第四、所設(shè)計(jì)的在線(xiàn)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)用,要使生產(chǎn)過(guò)程中任何參數(shù)的改變都有特定的處理方法與對(duì)策。在銅的提取的過(guò)程中提供充足的氧氣,保證氧化反應(yīng)的完全進(jìn)行,在最后的程序的設(shè)計(jì)中還需要再進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入模型,使得在線(xiàn)系統(tǒng)可以將改變的參數(shù)及時(shí)反饋給銅加工企業(yè)工作人員;第五、任何生產(chǎn)流程中的改變都需要調(diào)用這一計(jì)算系統(tǒng)即需要調(diào)用天然氣耗能、氧濃度的升高與下降等一系列的相關(guān)物質(zhì),下圖給定的是提高生產(chǎn)質(zhì)量水平、安全生產(chǎn)、降低成本的總系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)操作人員、工廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連用。

        圖1 提高生產(chǎn)質(zhì)量水平、安全生產(chǎn)、降低成本的總系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2 銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

        銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是確保提高計(jì)量檢測(cè)能力的基礎(chǔ)。國(guó)外的銅加工企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用在線(xiàn)控制系統(tǒng),為了進(jìn)一步提高了精密銅管生產(chǎn)線(xiàn)在線(xiàn)質(zhì)量控制效率,我國(guó)研究人員積極研究自己的銅加工檢測(cè)系統(tǒng)模型。這種研發(fā)不僅是管理水平的競(jìng)爭(zhēng),尤其是質(zhì)量管理的提升。為銅加工企業(yè)開(kāi)發(fā)出一套安全、可靠、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)在線(xiàn)控制系統(tǒng)是目前研究的熱點(diǎn)以及關(guān)鍵之處。銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括的是:第一、進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入模型,通過(guò)為銅加工生產(chǎn)工作人員提供離線(xiàn)輔導(dǎo),培養(yǎng)程序人員的智能優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的技能;第二、重要參數(shù)計(jì)算結(jié)果是銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的核心部分,在線(xiàn)控制參數(shù)周期不是很長(zhǎng)的情況下,可用差分方程替代系統(tǒng)的計(jì)算模型,可以使得延伸率達(dá)到45%的晶粒度檢測(cè)結(jié)果;第三、銅加工過(guò)程所需要的溫度控制也是重要部分,同時(shí)在銅加工過(guò)程中容易出現(xiàn)較多雜質(zhì),針對(duì)這些相關(guān)問(wèn)題,設(shè)計(jì)人員需要做出相對(duì)應(yīng)的控制處理,并記錄這些參數(shù)作為后續(xù)計(jì)算模型;使生產(chǎn)過(guò)程中任何參數(shù)的改變都有特定的處理方法與對(duì)策。第四、在線(xiàn)系統(tǒng)可以將改變的參數(shù)及時(shí)反饋給銅加工企業(yè)工作人員,在銅加工企業(yè),生產(chǎn)設(shè)備使用壽命的長(zhǎng)短影響整個(gè)企業(yè)產(chǎn)能。

        整個(gè)所開(kāi)發(fā)的在線(xiàn)控制系統(tǒng)與人工控制相比較得到,為了要保持閃速熔煉中關(guān)鍵參考數(shù)據(jù)的一致性,計(jì)算在線(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí),常用的參數(shù)控制微分方程算法如下 :Pv表示控制參數(shù),Pt表示微分控制系數(shù)。

        3 銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

        3.1 基于VB開(kāi)發(fā) Minitab的原理

        銅在地球的儲(chǔ)量很高,銅在金屬元素中的功能性?xún)H低于鐵。銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中需要用藥的是Minitab軟件,該軟件雖然能夠直接導(dǎo)入Excel中,導(dǎo)致嚴(yán)重降低了工作效率,因此需要Minitab軟件需要二次開(kāi)發(fā)機(jī)制(設(shè)計(jì)不包含變量),進(jìn)一步解決這個(gè)問(wèn)題。Minitab自動(dòng)化技術(shù)是企業(yè)長(zhǎng)期保持產(chǎn)品高品質(zhì)的重要機(jī)制。Minitab自動(dòng)化技術(shù)允許使用者通過(guò)COM DLLs,在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自定義選擇需要分析的數(shù)據(jù),而且也更靈活,局部宏可以使用臨時(shí)變量,變?cè)妥用?,使得程序在?zhí)行的過(guò)程中適合執(zhí)行重復(fù)的固定命令語(yǔ)句。在應(yīng)用了該程序后,隨著Minitab版本的升級(jí),出現(xiàn)了全局宏和局部宏的控制,它比全局宏更加復(fù)雜,同時(shí)功能更強(qiáng)大。在銅加工企業(yè),生產(chǎn)設(shè)備使用壽命的長(zhǎng)短影響整個(gè)企業(yè)產(chǎn)能,在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中,設(shè)計(jì)的不合理不僅影響生產(chǎn)出來(lái)的成品銅質(zhì)量還會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成一定損害。

        3.2 VB開(kāi)發(fā)Minitab參數(shù)化界面

        銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括VB開(kāi)發(fā)Minitab參數(shù)化界面的設(shè)計(jì)。Minitab參數(shù)化界面的設(shè)計(jì)存在不同班組、不同生產(chǎn)線(xiàn),不同規(guī)格、不同用戶(hù)的研究。有時(shí)候重復(fù)的大量的數(shù)據(jù)利用時(shí)自行篩選又會(huì)導(dǎo)致大量的重復(fù)工作,在增加了導(dǎo)入Excel的功能后,以Excel作為數(shù)據(jù)庫(kù)可以輔助處理數(shù)據(jù)。另外,在Minitab功能菜單欄上添加自己設(shè)計(jì)的功能選項(xiàng),利用的是第一個(gè)類(lèi)型庫(kù),即Mtb 16.0 Type Library,能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù),并連接數(shù)據(jù)庫(kù)文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)子集。最后,不斷研制開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的根本保證,Excel作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)原理,先進(jìn)的技術(shù)軟件的連用,進(jìn)一步有助于利用世界先進(jìn)的智能測(cè)試表或者計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)。

        3.3 VB調(diào)用Minitab實(shí)例

        銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中具體需要VB調(diào)用,下面以Minitab實(shí)例介紹。利用VB編譯生成可執(zhí)行文件,但是按什么程序來(lái)配備滿(mǎn)足,而且要防止檢測(cè)能力過(guò)高而增加不必要的配備成本。在應(yīng)用設(shè)計(jì)的過(guò)程中,一方面,研究人員使用調(diào)用Minitab中的能力分析和散點(diǎn)圖來(lái)自由選擇數(shù)據(jù)篩選條件。另一方面,調(diào)用Minitab軟件進(jìn)行能力分析后的圖形與數(shù)據(jù)分析結(jié)果,在線(xiàn)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要方法。銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)可以減少退火工序,生產(chǎn)線(xiàn)中所有實(shí)驗(yàn)員的工作量與精確度,而且自動(dòng)化的控制如此反復(fù)的數(shù)據(jù)分析,工作人員將極大程度地減少繁重的工作。將更多的注意力在提高質(zhì)量上,產(chǎn)生的銅的抗拉強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)序號(hào)線(xiàn)性相關(guān)并顯著,這是最終的質(zhì)量分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的結(jié)果[2]。

        4 銅加工生產(chǎn)過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        銅加工生產(chǎn)過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析可以進(jìn)一步滿(mǎn)足產(chǎn)品需方的特殊要求。實(shí)際的軟件設(shè)計(jì)利用Minitab軟件中的散點(diǎn)圖對(duì)抽樣銅管的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析,通過(guò)編譯ADDID.MAC宏程序?yàn)榭估瓘?qiáng)度加載對(duì)應(yīng)的序號(hào)列,從而開(kāi)發(fā)的銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的流程圖。精密銅管生產(chǎn)線(xiàn)在線(xiàn)質(zhì)量控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)比預(yù)期使用目的要求的檢驗(yàn)、測(cè)量的要求。在實(shí)際的煉銅過(guò)程,復(fù)制原材料閃速爐內(nèi)發(fā)生的物化發(fā)應(yīng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體的一個(gè)或多個(gè)特性進(jìn)行的諸如測(cè)量、檢查,增加制動(dòng)單元,保證電流電壓的穩(wěn)定性,若出現(xiàn)短路現(xiàn)象,需要及時(shí)的檢驗(yàn)重要的參數(shù)數(shù)據(jù)輸入值是否正確,確認(rèn)在線(xiàn)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,確保電機(jī)在安全區(qū)域工作。銅加工生產(chǎn)過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果適用于銅加工企業(yè)在原料及成品檢驗(yàn),屬于在線(xiàn)控制系統(tǒng)的計(jì)算模型,滿(mǎn)足了客戶(hù)的不同規(guī)格、不同用戶(hù)等多個(gè)層次。

        5 銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的發(fā)展

        銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)的發(fā)展是在原有大生產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。在線(xiàn)系統(tǒng)的控制生產(chǎn)不僅可以延長(zhǎng)生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的使用年限,而且使得整個(gè)系統(tǒng)的企業(yè)管理和工藝裝備水平的顯著提高,同時(shí)還具有的優(yōu)點(diǎn)是使銅加工產(chǎn)品性能優(yōu)越,盡量減少能量損耗。這些年來(lái)為銅加工企業(yè)不斷完善計(jì)量檢測(cè)體系,銅冶煉生產(chǎn)計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和在生產(chǎn)技能訓(xùn)練最終實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想。運(yùn)行的過(guò)程中,不同硬件以及軟件的連用滿(mǎn)足變頻器電機(jī)參數(shù)的正確設(shè)定,提高了數(shù)據(jù)分析的效率。銅加工生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、能源計(jì)量、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防護(hù)各個(gè)相關(guān)的領(lǐng)域也可以考慮在內(nèi),作為參考數(shù)據(jù)輔助控制參數(shù)的設(shè)定。銅加工生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)控制系統(tǒng)無(wú)疑是具有重要的意義以及應(yīng)用價(jià)值,在線(xiàn)的控制系統(tǒng)電壓顯示器需要設(shè)置為零,以確??刂葡到y(tǒng)的正常工作,該在線(xiàn)控制系統(tǒng)可在不同環(huán)境下規(guī)劃出最合適的生產(chǎn)流程,甚至可以實(shí)現(xiàn)包括鑄連軋精密銅管生產(chǎn)線(xiàn)的在線(xiàn)質(zhì)量控制。

        6 結(jié)論

        隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,能源消耗不斷增加。因此當(dāng)今社會(huì),燃料成本在不斷增長(zhǎng),為銅加工企業(yè)開(kāi)發(fā)出一套安全、可靠、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)在線(xiàn)控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。與在線(xiàn)系統(tǒng)的連用會(huì)使這種繁重的工作變得容易,提高了工作效率。同時(shí)會(huì)逐步提高計(jì)量檢測(cè)能力發(fā)揮了重要作用。軟件系統(tǒng)方面調(diào)用Minitab軟件后的散點(diǎn)分析結(jié)果,分析結(jié)果顯示,利用計(jì)算機(jī)模型,按照指定條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,使得我國(guó)的銅產(chǎn)量成為全球總體銅生產(chǎn)技術(shù)水平的一個(gè)新的提高。軟件設(shè)計(jì)復(fù)制原材料閃速爐內(nèi)發(fā)生的物化發(fā)應(yīng),并且可以提升抗拉強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)序號(hào)線(xiàn)性相關(guān)并顯著,連接測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備的選擇配備,并提供驗(yàn)證與評(píng)價(jià)的依據(jù),進(jìn)一步為閃速爐銅冶煉技術(shù)推向一個(gè)更高的水平。

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