国内钢铁企业 烧结操作指导 中文文献集锦. pdf

收稿日期:2006-07-08　联系人:龙红明(410083)湖南长沙中南大学烧结球团研究所

烧结矿化学成分控制系统在宝钢生产中的应用

胡志清1　龙红明2　范红青1　李　冰1　范晓慧2　姜　涛2

(11宝钢股份不锈钢分公司　21中南大学烧结球团研究所)

摘　要　针对宝钢不锈钢分公司烧结生产实际情况,开发了基于神经网络的烧结矿化学成分预报模型,将模型的预报结果作为控制系统的前提条件,结合现场专家的经验知识,推理、计算出最佳的原料配比。系统于2005年11月在烧结分厂正式投入运行,在线运行结果表明,化学成分预报命中率和操作指导建议采纳率均超过90%,烧结矿碱度(R )的一级品稳定率提高1198%,全铁(TFe )的一级品稳定率提高0133%,取得了良好的效果。

关键词　化学成分　预报模型　控制系统　操作指导

1　前　言

我国烧结厂从上世纪80年代初开始就投入了大量资金从国外引进了集散型控制系统,基本实现了烧结生产的基础自动化

[1]

;而且随

着计算机网络技术的发展,国内大中型钢铁企

业也拥有了企业内部的局域网,并构建了企业管理信息系统,实现了企业的信息化和管理自动化。但烧结生产的决策以及操作参数最优值的确定等,主要还是依赖于现场操作人员的经验,因此,国内烧结厂要全面实现生产自动化,关键还是要开发出适合自身生产条件的烧结生产专家系统。

宝钢股份不锈钢分公司为了提高烧结过程

　矿冶工程,1999,19(3):3～6

2　李伦,钟昭兴1韶钢烧结生产技术的发展[J ]1烧结球团,

2002,27(3):46～48

3　深川卓美等1川崎制铁技报[J ]11991,23(3):203～2094　Josef Ebner 等1奥钢联林茨厂用模糊逻辑控制改善烧结厂

生产操作[J ]1世界钢铁,1997,(4):61～65

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金设备,2000,1:19～21

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sheng 1Design and development of expert system for controlling sintering process[J ]1Trans Nonferrous Met Soc China ,1999,9(3):651～655

7　Takumi Fukagawa ,Syunji Iyama and Masayoshi Okuyama 1

Sintering operation control system with artificial intelligence [J ]1K awasaki Steel G iho ,1991,23(3):203～207

8　舒笛前1预测控制系统及其应用[M ]1北京:机械工业出

版社,1998:65～68

BTP FORECAST MODE L BASED ON BP NERVE NET

Shen Xiaow en et al 1

Abstract 　B TP is an important mark to judge whether sintering process is in normal or not 1The B TP forecasting model

based on nerve net was developed and was used in the B TP optimize control system of L IAN G AN G 280m 2sintering plant 1This article introduces em phatically the establishment ,on 2line study and correction of B TP forecast model based on BP NN ,as well as the running situation both in laboratory and on line 1

K eyw ords 　B TP ,BP nerve net ,forecast model

6

2烧结球团

Sintering and Pelletizing

第31卷　第4期2006

年8月

的自动化水平,稳定烧结生产,提高烧结矿产质量,降低烧结能耗,进行了烧结矿化学成分控制专家系统的研究开发。

2　基础条件

一钢公司1、2、3号烧结机工程的DCS 系统

配置如图1所示,系统主要由ICS (Information and Command Station )、PICS (PC 2Based ICS )、EWS (Engineering Work Station )、FCS (Field Control Station )、ACB 、ACG (Communication G ateway Unit )、ABC (Bus Converter )、E 2net 、V 2net 、RIO 2Bus 等几部分组成

。

图1　DCS

系统配置示意图

系统在烧结工艺中的主要功能如下:

1)配料槽料位监视及管理、配料系统自动控制;

2)原料输送跟踪、数据管理;3)混合机加水控制;

4)混合料槽、铺底料槽料位的自动控制;5)冷、热返矿槽料位自动控制;6)点火炉燃烧自动控制;7)烧结终点(B TP )控制;8)烧结机、环冷机机速联动控制;9)环冷卸料槽料位自动控制;10)显示、通信功能、报表记录功能。

从烧结过程控制的角度看,一钢公司烧结厂目前已具备了较好的硬件基础设施,通过DCS 数据接口,能够读取到所需的烧结过程数

据,而且局域网比较完善,可以实现网络数据共享,但生产操作控制方面基本上还是依靠人工来完成。所以,需要进行烧结生产控制专家系统的研究和软件开发,以实现稳定、优化烧结生产,实现烧结过程的高产、优质和低耗。

3　系统的设计与实现

311　系统的设计

采用基于BP (Back Propagation )算法的成分预报模型和基于专家经验的规则模型相结合

的方案,来控制烧结矿的化学成分[2、3]

。其控制

策略流程图如图2所示

。

图2　控制策略流程图

图中,u 、y 表示原始的输入输出数据,u ′、y ′表示经过数据预处理后的输入输出数据,提供给BP 模型自适应学习,学习好的网络通过连接权、阈值保存下来用于预报系统,系统的预报值传递给化学成分控制系统,作为基于规则的专家系统模型的前提条件,控制系统通过智能推理、计算给出对原料配比的调整措施,最终作用

7

22006年第4期

胡志清等　烧结矿化学成分控制系统在宝钢生产中的应用

于配料系统。312　系统软件的实现31211　系统功能的实现

系统采用功能强大的面向对象的程序设计语言Visual C ++610(VC )作为开发工具[4-5],

后台数据库选用SQL Server2000数据库管理系统。其系统的主界面如图3所示。

系统的功能模块如图4所示。系统的功能主要由化学成分预报模块、专家系统模块、其他功能模块组成

。

图3　

系统主界面

图4　系统的功能模块

1)化学成分预报模块。对烧结矿的化学成

分R (CaO/

SiO 2)、TFe 、SiO

2、CaO 、MgO 进行预报,当系统读取到最新的烧结矿化学成分和原料配比及成分时,系统将自动预报;当用户点击界面上“预报”按钮时,系统预报瞬时化学成分的变化,并与烧结矿实际检测值对比,分析变化趋势,同时统计各化学成分的命中率和一级品的稳定率,见图3的左半部分。

2)专家系统模块。对化学成分预报模块的预报结果,结合当前的现状进行分析,计算出当前化学成分状态是否异常以及异常的原因和偏

离正常水平的量,从而给出具体的调整措施,指导生产,同时,系统对整个推理、计算过程作出解释。

3)其他功能模块。主要有5个小模块,使得整个系统的功能更加完善,操作更加灵活。①矿槽料位显示,如图3的上半部分所示,实时动态的显示配料室矿槽的料位,当料位超过下限或上限时自动报警;②系统参数设置,系统可以根据生产的要求设置化学成分的中心值、一级品范围、合格品范围,以及预报模型自学习的时间等;③数据库连接,系统既可以在线读取网

8

2烧结球团

第31卷　

第4期

络数据,也可以离线输入数据,可根据实际情况灵活选择;④知识库编辑,现场专家可以对知识规则进行添加、删除、修改,使之符合生产实际;⑤数据导出,系统将预报结果和操作建议都存入数据库,操作人员可以方便地将数据导出到Excel 、Access 中进行分析,打印。31212　控制系统分布式网络连接的实现

整个系统是基于网络的分布式专家系统,

通过铁厂数据服务器从集散型控制系统中采集

在线检测数据,经过数据预处理剔除异常数据,

存入本系统的数据库服务器中。系统采用客户机/服务器模式(Client/Server ),设计了两个客户端,分别置放于烧结中控室和厂长办公室,系统用户分管理员和普通用户两种,普通用户只能进行一般的操作,如启动系统、查看预报结果和指导建议等,而管理员则拥有对系统参数进行设置,修改知识库等高级功能。其系统连接如图5所示。

图5　系统连接示意图

4　系统的应用

系统的应用主要分两个阶段,第一阶段为考察、提高模型的预报命中率和操作指导建议准确率;第二阶段是实现闭环控制。411　系统应用的第一阶段

系统于2005年11月在宝钢股份不锈钢分公司烧结分厂正式投入使用。在线运行结果表明:系统运行稳定,化学成分预报命中率一直稳定在90%以上。预报命中率的计算方法是当各化学成分的预报值与检测值同在一个状态区间即为命中。状态区间是指将烧结矿的碱度(R )、TFe 、SiO 2、CaO 的值划分为5个等级,分别为:

太高、较高、适宜、较低、太低。以TFe 为例,当TFe 的预测值在较低区间,2小时后化验室的检

测值也在较低区间,则这次预报命中。按这种方法从2005年11月至2006年2月的命中率统计数据表明:R 、TFe 、SiO 2的命中率分别为

91136%、94187%、90113%

。如图6是R 的预

报与实际检测值的对比曲线。

当系统给出的配比调整建议与现场专家意见调整方向一致,数量相差在±011内时,认为建议准确,可以采纳。通过对2005年11月至2006年2月份的数据进行分析统计,操作指导

建议采纳率达到92%以上。系统投入运行后,由于系统能及时给出原料配比的调整建议,烧结矿化学成分稳定率明显提高,以R 、TFe 为例,系统应用前(2005年9～11月)与应用后(2005年12～2006年2月)相比,烧结矿碱度(R )的一级品稳定率有明显的上升,应用后3个月的平均值比应用前3个月的提高1198%;尽管TFe 的稳定率在系统应用前已经相当高,而应用后在该高水平的基础上仍然提高了0133%。　　现场专家根据实际情况不断修改系统知识库、模型参数,以及模型的连续自适应学习,使得系统更贴近实际生产,更能反映现场生产的

9

22006年第4期胡志清等　烧结矿化学成分控制系统在宝钢生产中的应用

图6　R 预报曲线

表1　化学成分稳定率对比(%)

成分

2005年9月10月11月平均12月2006年

1月

2月平均R

9517696174961569613598192981359717298133

TFe 99148

100

991299156100

100

9916699189

特征。这样,经过一段时间的修改和自适应学习,模型预报命中率和操作指导建议的准确率将会提高到一个新的水平,从而为第二阶段的实现打下基础。

412　系统应用的第二阶段

当模型的预报命中率和操作指导建议准确率达到95%以上后,就可以实现闭环控制,系统将操作建议中对原料配比的调整直接换算成配料圆盘转速的调整值,通过数据接口将指令直接写进DCS 系统,实现全自动的控制(这也是下一阶段的工作)。

5　结　论

1)分析了一钢公司实施专家系统的基础条

件,提出了实现控制系统的方案,即采用基于BP

算法的成分预报模型和基于专家经验的规则模型相结合的方案来控制烧结矿化学成分。

2)采用VC 开发工具开发了基于网络的分

布式软件系统,系统功能全面而强大、运行稳定、操作方便灵活。

3)分两个阶段实施系统的应用。在第一阶

段中,经现场连续长时间运行验证,化学成分预报命中率和操作指导建议采纳率均超过90%,R 、TFe 的一级品稳定率稳步提高,为实现全自

动控制打下了基础。

参考文献

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程,1996,(增刊2):25

2　范晓慧,王海东1烧结过程数学模型与人工智能[M ]1长

沙:中南大学出版社,2002

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社,1996

5　郑耀东1烧结过程控制专家系统骨架的研究[D ]1长沙:中

南大学,2004

APPL

ICATION OF SINTERING CHEMICAL COMPOSITION CONTR OLL ING SYSTEM IN BAOSTEE L PR OD UCTION

H u Zhiqing et al 1

Abstract 　According to the condition of Stainless Steel Branch of Baosteel Co 1,Ltd 1,an artificial neural network model

based on modified BP algorithm was developed 1The result of predictive model was transformed as the in put of rules ,an Expert System based on experience rules was designed to calculation the optimal adjustment of raw material dosing system 1The system was plunged into using in November 20051The hiting ratio of prediction and the adopting ratio of operation suggestion are all over 90%1The stability ratio of first 2degree of R was heighten 1198%,and TFe was 0133%1The goal of controlling actual 2ized well effect 1

K eyw ords 　chemical composition ,predictive model ,control system ,operation guide

3烧结球团

第31卷　第4期

收稿日期:2004-07-23　联系人:毛晓明(200941)上海宝钢股份公司炼铁厂

宝钢烧结自动控制的发展

毛晓明　薛　平

(宝钢股份公司炼铁厂)

摘　要　介绍了宝钢烧结自动控制发展的过程,阐述了其自动控制的思想,并对主要控制功能进行了说明。

关键词　烧结　过程控制　专家系统

1　前　言

宝钢自1号烧结机建设开始,一直将烧结的自动控制水平保持在世界先进水平。通过20年左右的进步,宝钢已成功地完成了控制功能的准确分工,最大限度地利用了控制资源,实现了真正的三电一体化,为烧结生产的稳定提高奠定了基础。

一期烧结最初的三电控制系统为中央集中控制模式,分别由日本横河电机的I 系列单元组合仪表、YODIC -1000过程控制计算机、日本三菱电机的ML PIAC -50可编程控制器构成,代表了上世纪70年代末世界先进水平。二烧结三电控制系统则是第一代的集散型控制系统,部分功能已经下放到L1,由日本三菱的MACTUS -620综合仪表控制系统、M ELCOM 350-50/1000计算机构成,为上纪世80年代

末世界领先水平。三烧结的三电控制已经上升到第三代集散型控制系统,为Honeywell 的

TDC3000X 系统,所有过程控制全部下放到L1,初步实现了三电一体化,达到上世纪90

年代末世界领先水平。

2002年5月

,一烧结进行了三电改造,2004年9月将进行二烧结三电改造,这两项改

造从系统架构、组态编程到调试投产全部由宝钢自己独立完成。到2004年底,宝钢三台烧结机的过程控制系统将全部统一为Honeywell

的集散型控制系统。

2　宝钢烧结控制思想的发展

宝钢烧结自动控制的思想是与宝钢质量管理的发展思路相一致的,所有功能的匹配也全部围绕提高质量来进行。从一期开工到现在,大致可分为三个阶段:检验控制、过程控制和智能控制。211　检验控制

在检验控制阶段,自动控制的最主要任务是根据检化验结果(烧结矿物理化学分析数据),能够快速地将过程调整到符合要求的状态,而并不在乎子组间和子组内的差异。也就是说,只要一次仪表能够较为准确地反映出调整量,调整的结果能够落在公差范围之内即可,在此过程中,只考虑合格率的数值,不考虑合格品内指标的极差。

应该说,这样的思想完全能够满足质量检验阶段的控制要求,宝钢从投产第二年开始,烧结矿合格率就一直保持在9910%左右,如图1所示。遵循该思想,在自动控制上,大量采

用了简单的反馈控制,如根据两混出口水分控

图1　宝钢历年烧结矿合格率推移

3

2第29卷　第5期2004年9月

烧结球团

Sintering and Pelletizing

制混合机加水量、根据点火温度控制煤气流量、根据返矿槽位调整返矿配比等。

检验控制阶段的成果除了满足了质量管理的要求之外,最大的贡献在于建立了大量的控制模型,见表1。这些模型的建立,不仅保证了当时的生产和质量管理,同时也为实施过程控制和智能控制打下了基础。

212　过程控制

从上世纪90年代开始,宝钢进入到全面质量管理阶段,在推进的过程中,全面补上了统计过程控制阶段的缺课。烧结自动控制的主要任务也随之改变为以完善过程控制为主。换句话说,该阶段自动控制的思想是只要所有的子过程都能够达到控制计划的要求,抽样就变成了全检,系统就可以实现设定的任务。

出于保证过程控制的思想,宝钢对所有子过程进行了详细的评审。评审结果认为,在目前检测技术和原料条件下,实施大规模的反馈控制不能保证所要求的控制精度。故而在此基础上,将水分控制、点火保温炉燃烧控制、B TP控制、返矿平衡控制等主要控制项目由反馈改成了前馈,隐藏了部分过程补正系数。

在该阶段,大量的工作是将L2级的控制下放到L1级进行,实施计算机模型控制、电气联锁控制和仪表程序控制的三电一体化。具体的工作除功能转移外,还包括进行PID参数整定、实施统计过程控制(SPC)、进行测量系统分析(MSA)等。通过多年的工作,烧结主作业线的多项过程能力指数(Cpk)都达到1133以上,部分Cpk达到1167以上。

213　智能控制

只有当子过程被验证是可靠时,然后引入“串级”控制的概念,才能将各个子过程通过模型结合起来,从而将前馈变成反馈,最终实现智能控制。宝钢目前该阶段的工作刚刚起步,正在逐步建立子过程之间的连接模型和建立经验数据库。

3　主要控制功能

从上世纪80年代全面引进日本技术到现在,宝钢依靠自身力量,进行消化、吸收和创新,在原有基础上逐步建立和完善了全过程的控制功能。重要的控制功能有以下几项:

311　原料准备控制

原料准备控制包括配料控制、水分控制与物料跟踪。宝钢与国内其他烧结厂不同,在原料准备控制上主要是以“移动平均”技术为主进行控制,其实质还是前馈控制方法。在长期生产中,该技术有效地发挥了作用,使得烧结过程中加水和料流的系统波动降到最低,也使得我们可以在理论上找出原料系统内任何一点物料的理化性质。

配料控制的过程为人工设定、调整干量配比,交由控制模型进行合理化检查,通过三次配料计算后,给出最终的湿量配比,结合各下料点的移动平均处理结果,使原料系统每点的化学成分均保持一致。在对切出量的控制上,采用“累积偏差”处理来消除设备误差,使系统精度达到1%以内

。

水分控制则通过多个水分集合点的计算,

按照目标水分率,并对二混、混合料槽水分测

定值进行系数修正后,根据总合上料量自动调

节混合机加水量,使原料系统每点的水分率均

在受控范围之内。目前,混合料水分率的精度

保持在011%之内,其过程能力指数(Cpk)超

过1167。

312　混合料槽料位控制

基于移动平均的控制技术,宝钢烧结能够

将混合料槽的槽位自动稳定在生产需要的水平

上,完全不需要人工干预。

该控制通过对混合料槽出槽量的计算、入

槽量的跟踪(物料跟踪结果)和其槽位的变化

情况,自动给出总合上料量,然后由配料计

算、水分控制来实现入槽量的控制,最终保证

槽位始终稳定在合理水平,精度可以达到目标

槽位上下10%以内。

313　层厚控制

宝钢烧结采用泥辊+反射板形式进行布

料。通过平行分布的6个层厚仪检测出布料状

况,然后自动调节泥辊转速、主闸门开度和6 42烧结球团第29卷　第5期

个辅助闸门开度来控制长度和宽度方向上的布料平整。平均层厚控制的精度可以达到5mm 以内。

目前,正在进行最佳料面曲线设计控制的研究。通过对料面曲线的设计,可以最大限度地发挥布料对烧结过程的强化作用。

314　点火保温炉燃烧控制

燃烧控制有两种:一是温度控制(反馈),根据炉膛温度与目标温度的差异自动调节煤气流量;二是强度控制(前馈),根据机速和经验数据来决定点火强度,进而自动调整煤气流量。二者的主要区别是,温度控制可以最大限度地节约煤气,但可能导致炉膛温度波动较大;而强度控制虽然会多消耗煤气,但可以保证热源稳定,从而保持炉膛温度相对稳定。315　料层温度、负压控制

料层温度、负压控制的主要手段是通过风箱内设置热电偶和压力监测器来进行控制。风箱内共有36个温度检测点和16个压力检测点。控制模型根据实测温度数据,拟合成客观反映烧结机长度方向和宽度方向的温度变化曲线,并计算出该曲线的极值,将其作为B TP的温度值和位置。通过围绕B TP和负压的目标值进行机速、层厚等操作参数的匹配控制,能将B TP 和负压分别稳定在015个风箱位置和1kPa的范围之内。

除上述主要控制外,其余控制功能还有: CFW系统控制、料浆加入控制、铺底料槽料位自动控制、点火炉点火熄火及自动清扫控制、冷却机和板式给料机速度控制、预热空气流量压力控制、成品温度自动调节控制、主排气过程量监视、集尘槽料位控制、冷却水槽水位温度自动控制、冷却水过程量跟踪等,各区域所属控制模块及其主要控制功能见表1。

表1　宝钢目前控制模块及控制功能表

区域控制模块主要控制功能

原料系统CFW系统控制圆盘给料机下料、称量、负荷率控制

配料控制配比控制、调整

料浆加入控制O G泥系统过程控制

水分控制水分追踪、添加水控制

物料跟踪原料系统物流控制、计算

混合料槽控制SH槽料位控制、总合输送量给定烧冷系统铺底料槽料位控制铺底料槽料位自动平衡

层厚控制泥辊转速、主辅闸门开度控制

烧结机速度控制烧结机速度调整控制

点火保温炉燃烧控制煤气、空气流量,炉膛温度压力控制

点火炉自动清扫控制煤气导入、氮气清洗自动控制

冷却机和板式给料机速度控制与烧结机速度连锁控制

预热空气流量压力控制预热空气流量压力自动调节控制

料层温度负压控制BTP、压力曲线生成

成品温度自动调节控制冷却风量控制

水道系统冷却水槽水位温度自动控制循环水使用量、温度自动控制

冷却水过程量跟踪水系统内各点温度、压力、流量监视环保及其它主排气过程量监视主排气温度、流量、压力、振动监视

主烟囱排气成分监视SO2、NO x、O2、粉尘浓度监视

集尘槽料位控制各粉尘槽槽位监视、自动运转控制

油压装置、仪表气源监视润滑装置状态、压缩空气过程量监视

报表生成时报、班报、日报生成和自动统计打印

4　今后发展的方向

宝钢烧结自动控制正在朝着“无人操作”

的方向发展,其最终目的是完成包括操业专家

系统、事故处理专家系统等一系列智能控制技

术的集成,智能控制只是“无人操作”的初级

52 2004年第5期毛晓明等　宝钢烧结自动控制的发展

收稿日期:2004-06-24　联系人:周　军(250101)山东　济南钢铁公司烧结厂

济钢烧结混合料水分的在线测量与控制

周　军　王兴璞　李真明　管襄华　王庆河

(济南钢铁公司)

摘　要　济钢为加强烧结混合料水分的在线检测与控制,采用了MM710红外水分仪。本文介绍了该水分仪的基本结构和原理,重点介绍了该水分仪在济钢第一烧结厂的应用情况与所取得的效果。

关键词　烧结　红外水分仪　控制

1　前　言

济钢2×120m 2烧结机自1994年投产以来,经过多次技术改造,有了很大进步,技术经济指标进入全国同类机型前三名。但是,由于济钢没有自己的矿山基地,几乎全部矿粉都从国外进口,种类较杂,粒度不均匀,含水量随季节的变化而变化较大;另外,烧结过程中单独配加的废弃物(如炼铁污泥,氧化铁皮等)特别多,因此,混合料水分控制一直是个难题。

2002年,我厂自动化装备已达到较高的水

平,现场主要生产工艺设备的运转采用PLC 控制,完全实现了自动开、停机。但是,烧结过程控制在我厂却完全是空白,已影响到生产的稳定和产品质量的进一步提高。为了弥补这一

薄弱环节,我厂在2002年11月引进了芬兰罗德洛基公司的烧结专家控制系统。该专家控制系统包括燃料比率控制模型、返矿比率控制模型、混合料水分控制模型、混合料料量控制模型、混合料下料量控制模型及混合料点火控制模型,除混合料水分控制模型外,其他5个模型经过调试已投入生产使用,并取得了良好的经济效益。混合料水分控制模型,因采用的中子水分仪测量精度较差和响应时间滞后,难以满足工艺要求而一直无法投入生产使用。鉴于MM710红外水分仪在韶钢和首钢的成功应用,2004年1月我厂采用了北京宇宏泰公司的MM710红外水分仪,经过四个多月的试用,

效果良好,参数稳定。

2　MM710系列水分仪的基本结构

原理

阶段。要建立能够达到智能控制要求的专家系统,我们认为还必须具备三个条件:一是足够数量及可靠的一次仪表数据点,建立经验数据库;二是参与专家系统的控制模块都能实现良

好的反馈控制;三是要建立带自学习功能的、融合历史经验的数学模型。目前,宝钢正在同时进行这三项工作。

DEVE LOPMENT OF AUT OMATIC CONTR OL

IN BAOSTEE L SITNERING PLANT

Mao Xiaoming et al 1

Abstract 　The procedure of automatic control development in Baosteel sintering plant was introduced ,the thought of au 2

tomatic control in Baosteel was set forth ,and the primary control functions were shown 1

K eyw ords 　sintering ;　process control ;　expert system

6

2烧结球团

Sintering and Pelletizing

第29卷　第5期2004年9月

－1028－0引言

烧结生产的目的是为了获得品位高、强度好、粉末少、粒度均匀、化学成分稳定和冶金性能良好的烧结矿，用来作为高炉炼铁的原料。

烧结过程的终点温度和透气性直接影响烧结矿的结块率和结块质量，从而影响整个炼铁的工艺过程，因此烧结过程智能化控制的核心环节是控制烧结过程的终点温度和透气性的指数。

烧结过程具有大滞后、时变、非线性、强耦合又同时具有物理变化和化学变化的复杂特性，无法用单一的建模方法获得理想的终点温度与透气性指数模型，本文提出模糊神经网络模型可以很好地解决这一问题。

模糊神经网络是一种应用很广的网络模型，具有并行处理、容错、自学习等功能，在模式识别、自适应控制和非线性系统优化等控制领域被广泛地应用。

1烧结终点温度与透气性

1.1烧结终点温度

烧结终点温度的定义是风箱排出气体的温度，根据烧结工艺，当原料配比保持一定时，烧结的终点温度与烧结的进程

状况有二次曲线关系如下式中：——距离，单位：m ?￠=（）?/ê??D￡o——排风机抽出面积，单位：m

2——烧结机上原料层厚度，单位：m

压力

2、

终点温度

4

、

抽风机抽出面积＝１￣５），隐含神经元12

个。

,=1~12

，个隐层神经元第

＝１￣１２）对应第

＝１￣１２）对应第

与（

=

=1

12

W i

tan

=1

5

+(1)

需要优化的神经网络权值和阈值写成向量形式

1,,

1,,

61,,

73,,

85

——存放输出层阈值。

根据以上条件，烧结过程透气性神经网络的模型可以用

下式来表达

（

2,85,2,4,

￡?

1,,

），

与

2,85,2,4,

2(4)

优化目标是求函数）的最小值。

2.2神经网络模型优化算法

（1）每层神经元的输出算法可以用下式表达

（通用式）

１＋ｅｘｐ

=1

(5)

式中：到隐层（或输出层）

（

（

＋

（时刻从神经元的连接权，是

神经元时刻的实际输出，＜１，

＜１，是权值调整因子，

对于隐层结点

按下式计算

=

）（

=1，根据logistic

映射原理

+1

=）(7)

,为（0,1）的随机变量。

对式（7）

中的分别赋予（，

个不同变量。

第2步：根据式（8）确定变量

,

+1=+

,

+

1

、

1>

*

*

0=+1，计算相

应的性能指标

=

*

和

12

1

12345

－1029－

收稿日期:2001-07-10　联系人:刘跃辉(410007)湖南　长沙冶金设计研究院

武钢一烧自动控制系统的设计

刘跃辉

(长沙冶金设计研究院自动化分院)

摘　要　本文介绍了烧结厂自动控制系统的设计及应用。在设计中采用了多级网络结构和多种通讯协议,以保证系统的可靠性和实时性;采用服务器、模型操作站的数据库和数学模型开发软件,实现了烧结生产优化控制模型的建立与计算。

关键词　自控系统　网络　服务器

1　前　言

武汉钢铁(集团)公司烧结厂一烧车间于1958年建成,共4台75m 2烧结机,由于其生

产工艺落后,设备陈旧、老化,自动化控制水

平低,生产成本高,作业率低,已不能满足武钢生产的要求,为此于2000年对整个一烧车间的4台75m 2烧结机进行了改造。在改造工程中,除了对部分工艺设备和工艺流程进行改造外,主要还对一烧车间自动化控制系统进行了全面改造。整个自动化控制系统采用了先进的网络结构和硬件设备,并应用国内外先进的烧结工艺优化控制软件技术,实现烧结生产过程自动控制、监视及管理,以达到提高烧结矿质量、降低能耗、改善工人工作环境及劳动强度的目的。

2　自动化控制系统功能

自动化控制系统实现对整个一烧车间烧结生产设备的联锁控制、过程控制、过程实时数据的采集与监视、过程与设备状态的监视与报警、过程趋势数据的采集与处理、报表打印、画面显示以及过程计算机所需数据的收集、分析处理;完成现场设备网、基础自动化系统、过程控制计算机系统以及厂调度室计算机之间的数据交换、信息和指令数据的传输等。

自动化控制系统分为三级:

1)工业现场级:由现场仪表设备、电气设备、

变频器及电机保护器等完成工艺过程数据

的采集和控制设备的驱动。

2)基础自动化级:完成过程数据的处理、运算及算法的执行,并把处理结果数据送至现场控制设备,完成烧结生产过程的操作、监视、控制与报警,包括:

a )逻辑控制功能

按照工艺要求控制生产工艺设备顺序启、停和联锁。工艺系统有:配混系统、烧冷系统、成品整粒系统、原料准备系统、散料系统及电除尘器系统。

b )连续控制功能

完成模拟量的输入输出处理、PID 控制、比率控制、设定值计算、手动/自动/过程计算机设定值控制方式转换等。控制系统有:配料控制、一混至三混加水控制、混合料槽料位控制、铺底料槽料位控制、冷热返矿槽料位控制、点火炉燃烧控制等。

c )HM I 功能

HM I 功能包括:过程总貌画面、分组画面、操作方式选择、系统的启停、设定值和比率系数及手动输出值输入、控制参数更改、报警和趋势画面显示、事件纪录和报警打印等。

3)过程控制级:主要完成过程优化控制模型的建立与计算、原料数据跟踪、物料平衡计算、生产数据管理、报表及全厂生产调度等。过程控制级系统从基础自动化级采集生产实时数据,加上输入的各种原料、成品分析数据,完成原料综合输送量、原料配比、一至三次混合加水量、烧结终点、烧结机速度等数学模型的建立与计算,并将计算结果送入数据库作为过程设定值,按照选定的控制方式通过基础自

1

3第26卷　第6期2001年11月

烧结球团

SINTERING AN D PE LLETIZING

动化系统实现过程控制与调节。

3　自动化控制系统配置

武钢烧结厂一烧车间有4台75m 2烧结机,

整个自动化控制系统按照工艺系统进行配置,

共分为10个控制站,加上相应的I/O 远程站,完成各系统的控制功能。控制系统配置如图1所示

。

图1　一烧车间自控系统配置示意图

1)工业现场级:一烧车间有约5000个I/O 点,各系统的I/O 点进入设置在现场电气室的远程站,采用冗余S908远程控制网与控制站相连,完成相关工艺过程数据的采集和驱动。各系统的21台变频器和90台电机保护器,通过MB +网和MB 网与控制站相连,完成现场电机

调速、参数监控与保护。

变频器采用施耐德A TV58型变频器,电机保护器采用施耐德的L T6电机多功能保护器。

2)基础自动化级:控制系统采用10套Modicon TSX Quantum 系列PLC 控制站,分别

用于Ⅰ～Ⅱ系列配混系统、1～4号烧冷系统、成品整粒系统、原料准备系统、散料系统及电除尘器系统。PLC 编程软件采用支持IEC1131～3所有五种语言的Concept XL V212软件。

选用8套工控机作为基础自动化级操作监视站,其中6套为Ⅰ～Ⅱ系列配混系统、1～4

号烧冷系统操作站;1套为整粒、原料准备、散料系统操作站;1套为电除尘器操作站。操作站与控制站间网络采用冗余TCP/IP 工业以太网,波特率100M ,网络介质为屏蔽双绞线或光缆。

操作站采用Microsoft Windows N T 作为操作系统,采用Intellution 公司的iFix 监控软件作为开发和运行环境,操作站中的iFix 通过工业以太网将相关PLC 数据通过Intellution 驱动程序采集到实时数据库中,实现整个烧结主工艺的监视、控制、操作及历史数据采集、数据管理、趋势记录、报警打印等;通过iFix 的选件iWebserver 可将实时数据、画面、报警、趋势、

历史数据及报表等过程信息以网页形式发布到internet 上,用户可以通过标准的浏览器看到实

时信息。

3)过程控制级:在过程控制级中,配备了2台高性能服务器、2台模型操作站和4台工程师

2

3烧结

球团

第26卷

操作站。通过服务器、模型操作站上的数据库软件和数学模型开发软件来实现烧结优化控制模型的建立与计算。过程控制级采用TCP/IP工业以太网,通过网关与基础自动化级相连,实现数据交换,波特率为100M,网络介质为屏蔽双绞线。

过程控制级、基础自动化级分别配备了报警及报表打印机。

4　系统网络

整个一烧车间自动化控制系统,设备众多,控制复杂,为了保证系统的可靠性和实时性,在系统设计时采用了多级网络结构,现场设备、

基础自动化及过程控制级三级计算机网络,分为4类:

1)远程I/O总线

根据工艺设备的分布,采用Modicon Quan2 tum远程I/O专用总线灵活方便地将输入输出模件、机架配置为本地方式或远程方式。

远程I/O总线采用S908协议,通讯速率可达11544M,均通过双同轴电缆通讯。远程控制网分别连到1～4号烧冷系统远程I/O站、Ⅰ～Ⅱ系列配料远程I/O站、整粒系统及原料系统远程I/O站。

2)Modbus+网络

Modbus+网络为开放局域工业实时网络,传送速率为1Mpbs,令牌传递,传送介质为屏蔽双绞线,可支持冗余。

设计中采用Modbus+网络连接现场的21台A TV58型变频器及90台L T6电机多功能保护器,完成现场电机调速、参数监控与保护:

a)A TV58型变频器本体上配Modbus Plus 通讯卡VW3-A58302,通过PLC CPU机架上MB+通讯模块140N0M21100使PLC与变频器相连,通过MB+通讯对变频器参数实时监控及修改,实现变频器的起停、调速及各参数显示。

b)L T6智能电机保护器通过BM85连接到MB+网络中,因整粒成品系统的L T6智能型电机保护器与主控PLC不在一室且距离超过500米,为保证网络通信可靠,采用双重化MB+网络,并加设了网络中继器NW

-RR85-001;其它系统的L T6智能型电机保护继电器与主控PLC都在一室,则采用单重化。

3)Modbus网络

Modbus网络为总线结构,传送速率为1912kpbs,传送介质为屏蔽双绞线。L T6是一个带通讯功能的智能型电机保护器,它能完成各种电机起动,实现本机控制或远程控制。L T6通过Modbus总线传送信息,然后经过BM85多路网关转换成Modbus Plus协议,实现一路MB+到四路MB通讯协议的转换,从而与整个PLC自动化系统进行网络通讯,组成一个由PLC控制的智能化马达控制中心,大大提高了控制水平。

烧冷控制站的MB

+及MB网络配置如图2

所示。

图2　烧冷控制站MB+及MB网配置示意图

4)Ethernet网络

a)基础自动化级Ethernet:为保证系统的

可靠性和实时性,采用冗余TCP/IP工业以太

网,连接PLC控制站与操作站。完成PLC控制

站与操作站之间的现场数据和控制指令的实时

传输、各PLC之间实时数据的交换、PLC与过

程控制级计算机的信息传输等。

b)过程控制级Ethernet:过程控制级设备采

用Ethernet相连,波特率为100M,网络介质为

屏蔽双绞线。过程控制级与基础自动化级间采

用路由器相连。

过程控制级与基础自动化级的以太网可认

为是两个物理网或一个逻辑网段构成,两个物

理网的寓意为:两网各司其责,各跑各自信息,

且介质和速度可以不同,它们之间用路由器隔

开;一个逻辑网的寓意为:两网相通,因协议

相同,可进行数据交换,使得全车间甚至全厂

33 2001年第6期刘跃辉:武钢一烧自动控制系统的设计

收稿日期:2001-08-10　联系人:陈玉明(271104)山东　莱芜钢铁公司自动化部

莱钢烧结厂的生产调度指挥系统

陈玉明

(莱芜钢铁集团有限公司自动化部)

摘　要　概述了莱钢烧结厂生产调度指挥系统的结构、实现方案及功能,对企业信息网络的组建进行了探讨。

关键词　DCS 　计算机网络　生产调度

1　前　言

企业在进行信息化的过程中,要经历基础

级过程自动化、生产调度指挥及生产管理决策三个阶段。在实现基础级过程自动化以后,需进一步挖掘检测数据的信息资源,利用计算机网络技术实现数据共享,以更好地服务于生产。基于上述设想,莱钢烧结厂建成了以调度为中心,以数据为基础,集中监视生产现场设备运

转状况及工艺参数,能迅速指挥、调度生产的,控制、调度一体化的生产调度指挥系统。

莱钢烧结厂现有105m 2烧结机2台,分别采用MODICON 984系列PLC 实现熔剂和燃料破碎、配料、烧结带冷、混合加水及整粒筛分的生产过程自动控制;在综合原料场采用一套984系列PLC 实现矿粉自动混匀配料、料流自动选择和向烧结、高炉自动供料;2号球团竖炉采用一套Modicon TSX Quantum PLC 实现自动配料、造球及竖炉本体自动检测调节。另外,还有一套Honeywell R150控制系统,用于烧结优化控制,实现配料及烧结的最佳控制。之间的数据都能“透明”的传输,共享数据和信息。

5　结　论

综上所述,武钢一烧计算机控制系统设计先进、界面友好、功能强、结构合理、使用方便,满足烧结工艺生产及管理要求。主要特点:

1)系统配置灵活、经济、易于扩展。采用三级网络结构,减轻数据通信负荷,保证了数据信息的传输速度及效率,在不改变系统配置和规模的情况下可增加信息传输量,对设备的运

行方式控制更加灵活。并且由于采用了现场总线结构,可以将分布在现场不同位置的I/O 设备方便地通过网络电缆进行连接,提高了系统的可靠性、降低了敷设电缆的成本及施工难度。

2)采用模型服务器、数据库服务器。在整个系统中充当着重要角色的服务器拥有网络上的主要资源,它负责为过程优化控制模型、模糊控制系统和专家系统的建立提供所需的数据,实现全厂生产计划、决策及高水平的管理,同时两台服务器之间也可实现互为备份,系统可靠性高。

AUT OMATIC CONTR

OL SYSTEM DESIGN FOR WUG ANG №1SINTERING PLANT

Liu Yuehui

Abstract 　The design and application of sintering automatic control system was presented in this paper 1In order to guarantee

the system reliability and real -timeliness ,the multistage net structure and various communication protocol were emploied in de 2sign 1The data 2base and the mathematical model development software of server and model operation station were emploied to built up the sintering optimization control model and to com plete calculation 1

K ey w ords 　automatic control ,net ,server

4

3烧结球团

SINTERING AN D PE LLETIZING

第26卷　第6期2001年11月

收稿日期:2005-09-07　联系人:郑建新(430083)湖北　武汉钢铁股份有限责任公司烧结厂

造块自动化

武钢一烧过程优化控制系统的开发

郑建新　李代平　万金德

(武汉钢铁股份有限责任公司烧结厂)

摘　要　本文介绍了武钢一烧烧结过程优化控制系统的系统结构、数据库管理系统和主要控制模型的工作机制,该系统是我国第一个投入运行的烧结过程完全自动化控制的系统。

关键词　烧结　过程优化　控制　模糊逻辑

1　前　言

过程优化控制系统的功能是降低产品成本和优化产品的产、质量。由于烧结工艺的高度复杂性和较长的时滞性,采用传统的自动控制系统很难对其进行精确有效的控制。在一烧改造工程中,我们在传统的一级机控制系统之上,开发了二级机过程优化控制系统,利用有效的数据管理系统和相关的优化数学模型,特别是先进的模糊控制技术,来预测有关工艺参数的变化对烧结矿产、质量的影响,以达到有效优化工艺过程的目的。

本文旨在介绍武钢一烧过程优化系统及其开发过程。该系统包括一套过程信息管理系统及在它之上的在线过程模型。过程模型被用来直接控制烧结工艺过程中不同的给定值,它们能够在没有人工干预的情况下闭环控制烧结过程,实现烧结过程控制的完全自动化。

2　系统构成

一烧的控制系统共分三级:0级机、一级机和二级机:

1)0级机—现场设备。包括现场控制箱、

传感器、变送器、执行机构等控制设备,通过P LC 的I/O 模板和现场设备网(如M B +,PROFI BUS 等)接入P LC 系统。

2)一级机系统—亦称基础自动化系统。由

P LC 系统、操作站等设备通过100M B 的工业以

太网连接而成,共9套P LC 以及6套操作站。其主要功能是实现单个控制回路的PI D 调节,单台设备的控制及保护以及工艺设备连锁关系的保持、工艺子系统的连锁起停、监视、操作等。

3)二级机系统—亦称过程优化系统。由数

据库服务器、应用服务器及操作站等设备通过100M B 的以太网连接而成。采用的操作系统是Windows NT 410,系统开发工具包括S Q L Server 2000,Visual Basic ,Visual C 等软件,用户操作界

面采用了P owerbuilder ,MS Excel

,Trend Viewer ,Olectra Chart 等软件,报表系统系采用MS Excel

及其中的VBA 来实现。

3　二级机过程优化系统

二级过程优化系统包括三个主要部分,如图1所示。

图1　一烧二级机过程优化系统结构

31

1　过程信息管理系统

过程信息管理系统的主要任务是从不同渠道收集所有工艺数据,包括一级机系统在线采集的工艺过程数据、化验室检测到的原燃料以及烧结矿的化学和物理分析数据以及其他由操

2

2烧结球团

Sintering and Pelletizing

第30卷　第5期2005年10月

作人员从人机界面输入的数据。所有收集到的数据以及由二级机系统计算出来的其他中间数据被存档作长期数据分析用。过程信息管理系统的另一项任务是以最有效的方式输出数据,如打印报表、数据表格、曲线等。

我们使用MS S Q L Server 2000设计了一烧二级机的关系数据库系统。数据能够通过任何以ODBC 方式读取数据的软件包进行分析。针对

不同的数据的特点我们设计了不同的数据格式和存取、处理方式,以保证收集到的数据最能真实地反映实际的工艺过程,同时又能有效地减少数据库中的数据量,提高数据库的效率,方便过程模型对数据的存取。下面就一烧二级机的关系数据库系统中的两类主要数据的处理机制作一简要说明:

31111　过程数据及其采集和处理机制

过程数据为直接从一级机系统接收到的单个的检测数据和由这些检测数据所派生出的数据(计算的模型标签),我们称之为标签,它包括标签名称,时间标记,及标签值等属性。我们采用了一种非常灵活的客户/服务器机制来处理过程数据。系统的内核作为处理所有当前过程数据请求和传送的服务器,它负责从多个进程接收数据并将数据存储在内存中,并可将当前数据传送给其它进程以做进一步的处理。每个进程启动时,将通过一个主标签索引表来检查数据库中与之有关的所有标签,另外,每个进程还拥有一个标签组态表,在该表中定义了每个标签的组态信息(包括扫描周期,在一级机中的地址,时间,产生的条件,若是模型标签,还有相关的公式定义信息)。

根据标签表中的定义,通过与一级机的界面,可以一定的扫描周期读取所有的在线检测的直接标签数据,并写入过程数据服务器。模型标签和事件标签是由系统中的模型标签计算器和事件发生器(均为循环执行的服务)根据标签组态数据库中的定义由其他的过程数据派生出来的。

所有采集到的数据都是在过程数据服务器中进行处理的。过程数据服务器中保留着一个

所有过程数据的用户表,该用户表及其相关事件过程负责收集所有的标签值,同时根据标签表中的定义在数据有变化时自动通知该数据的所有用户进程进行进一步处理:

1)通过一级机界面将模型标签和过程设定

值传送至一级机;

2)通过过程数据库界面将不同类型的数据(当前值,平均值,累计值,最大值,最小值,标准

偏差等)存入过程数据库中;

3)通过标签存储器将所有标签的各种变化

存储在内存中,并将其发送至其他相关的任务,如将最近的数据用于趋势曲线的显示。

图2所示为二级机系统的过程数据处理系统的数据流向及组态。

图2　二级机系统数据处理流程图

31112　分析数据的数据库结构设计

原、燃料及成品烧结矿的成分对于优化过程系统来讲非常重要,合理的分析数据库结构的设计对于二级机系统能否开发成功以及投运以后的维护起着十分关键的作用。在该系统的数据库结构中,我们定义了原料的种类、类型、各种有效成分、取样点、取样时间标签等,使得取得的数据更加完整有效,为整个系统的开发成功奠定了良好的基础。正是基于这样的数据库系统,我们才能精确地描述和把握每一批料在烧结工艺过程中的每一个环节的状态,从而为过程模型对烧结过程的每一个环节进行有效地调节创造了良好的、必不可少的条件。

3

22005年第5期郑建新等　武钢一烧过程优化控制系统的开发

31113　数据的显示

有效的信息显示也是过程优化控制系统必不可少的部分,一烧二级机的人机界面(H MI )能够同时显示在线(连续变化)数据以及储存在过程数据库中的历史数据,人机界面非常友好。

如图3所示的过程曲线显示画面,可开多个窗口,每个窗口中最多可同时显示12条刻度不同的曲线,十分便于操作人员同时跟踪多个工艺参数,更好地把握生产工艺过程

。

图3　工艺参数的趋势曲线

312　过程模型

过程模型被用来进行质量和产量控制。在一烧的二级机过程优化系统中,对于不同的工艺子过程我们设计了不同的过程模型:

1)混合料配比计算模型(包括烧结矿成分

预测计算,添加水量计算,配比方案的管理等)

;

2)上料量控制模型(包括混合料槽料位控

制,返矿槽料位控制,返矿/固体燃料控制,碱度控制,每种原料配比的分配,每个配料槽下料量的计算等);

3)BTP 控制模型(包括BTP 计算,温度处

理,温度指导,烧结过程控制,烧结机机速控制等);

过程模型可按以下两种方式工作:

1)开环控制方式(咨询性方式):在这种方

式下,模型计算出相关设定值,在传送至一级机系统执行以前,操作人员可以直接修改系统设定值(需经合理性检查)并决定是否采用该设定值。如配料计算模型即采用这种工作方式。

2)闭环控制方式(无人工干预):在这种方

式下模型先计算出设定值,然后立即传送至一级机系统执行。

过程模型计算出设定值组如原料流量[t/h ]、原料配比[%]、添加水[m 3/h ]、烧结机速

度[m/min ],从而可有效实现对混合料水分、烧结终点、返矿量、碱度、物料平衡等工艺参数的调节和优化。

下面主要就配料计算模型和BTP 模糊控制模型的开发作一简要说明:31211　配料计算模型

该模型将所使用的原料成分、价格和用料量限制以及成品烧结矿的化学成分要求作为输入数据,演算出一套配比方案,经其他模型的处理,将该方案变换成单个配料槽的下料量设定值传送至一级机执行。然后,当按该配料方案生产出的烧结矿实物化验结果出来后,再跟预期的烧结矿成分进行比较,为下一次的配料方案调整提供参考。我们采用MS Excel 及其内置VBA 来实现该模型,并直接采用了MS Excel 中

提供的单变量求解工具。在该模型中,我们可

4

2烧结球团

第30卷

　第5期

选择预测的烧结矿成本或预测的烧结矿质量(TFe 含量)作为求解目标,可以得出成本最低或

质量最好的配比方案。31212　BTP 模糊控制系统

模糊控制系统也能看作是一种过程模型,不过它并不是基于过程的精确数学描述而开发的,而与专家系统类似,是基于过程专家们的经验而开发的。

该模型的目的是通过影响烧结台车上的最高温度点来控制BTP 的位置,使之处在设定的期望值低限上。人工设定BTP 值其实就是期望的BTP 位置的最小值。根据垂直烧结速度模型提供的结果预测出BTT (烧透时间),用模糊逻辑来影响最高温度点,结合BTP 位置的设定值限制,计算出最优的烧结机速度。其最终控制的目标是烧结机速度。

烧结机速度的计算分为三步:1)根据BTP 位置计算速度设定值

根据BTP 位置可算出实际的烧结机速度和垂直烧结速度,通过垂直烧结速度模型可以算出预测的烧透时间BTT 。如果估算的BTT 乘以实际的烧结机速度的结果在期望的BTP 范围之外,则需要一个变速请求。如果实际的BTP 低于BTP 设定值,则需要加快烧结机的速度,这时同样需要一个变速请求。当收集到足够的变速请求之后,新的设定值也被算出。如果根据多个设定值(BestS peed )所勾勒出的曲线具有明显的线形趋势,我们就采用最后算出的速度设定值,否则就取多个设定值的平均值作为最后确定的速度设定值。最后确定的设定值还必须满足以下条件才能传送至内核服务器:即每次速

度变化最多不能超过0103m/min 。

2)根据最高温度计算烧结机机速的变化值

烧结机速度的修正值采用模糊逻辑技术每分钟计算一次,输入数据是所有测量点上的最高温度值和实际机速。输出的结果是传送至内核服务器的的速度修正值。

另外有一个系数被用来调节(增加或减小)速度修正值,该系数在012和113之间,该系数越小则速度变化越平稳。

3)组合前两步的结果,形成结果传送至一

级机

当烧结机处于二级机系统控制时,模型将第一步算出的机速设定值和第二步算出的修正值之和作为最终的烧结机速度设定值传送至一级机,每分钟传送一次,烧结机机速的最大增幅为011133或-011133(由全局变量来定义)。

BTP 模型主要用于补偿不稳定的运行情况:

如实际BTP 位置的突然变化,温度突然大幅上升,烧结机的短时间停机等。它可以避免大的速度变化,在它的控制下烧结机的速度变化平滑,从而可保证烧结机的稳定、正常运行。

4　结　语

由于在该系统的控制下烧结生产能更平稳、均衡地进行,可以在保证烧结矿质量的前提下,尽量提高烧结机的平均运行速度,因此可以提高产量,减少返矿量。经过近两年时间的运行,实践证明该系统是有效的,产量、固体燃耗和作业率均达到或超过了设计要求(产量提高5%,焦炭消耗减少2%以上,系统作业率达到9915%)。

THE DEVE LOPMENT OF SINTERING PR OCESS OPTIMIZATION CONTR OL SYSTEM IN N O 11SINTERING P LANT OF WISCO

Zheng JianXin et al 1

Abstract 　

The sintering process optimization control system in N o 11sintering plant of WISC O was described in this paper ,mainly

about the system architecture ,the database management system ,and the w ork mechanism of the main control m odels 1The optimization system is the first one ,which has been running online ,in our country 1

K eyw ords 　sintering ,process optimization ,automation ,fuzzy logic

5

22005年第5期郑建新等　武钢一烧过程优化控制系统的开发

第37卷　第4期2002年4月

钢　　铁

I RON AND ST EEL

V o l.37,N o.4

A p ril2002武钢第一烧结厂自动化系统的新水平　　孙文东　　D1

B ettinger　G1Straka　K1Stoh l

(武汉钢铁(集团)公司)　

　　(奥钢联工程技术公司)

摘　要　2000年9月武钢同奥钢联签订了烧结厂自动化包(二级自动化和过程优化)供货合同,包括一套工艺信息系统和多个在线工艺模型。其关键特点是生产率提高3%～5%、焦炭消耗减少2%以上、系统作业率超过9915%。系统于2001年4月(合同开始执行后仅7个月)投入运行。介绍了所安装的模块以及在武钢一烧结运行初期取得的结果。

关键词　武钢　烧结　自动化　优化α

SINTER PLANT AUT OM AT I ON ON A NE W L EVEL

AS I M PL E M ENTED AT W ISGCO’S NO11SINTER PLANT

SU N W endong

(W uhan Iron and Steel(Group)Co.)

D.B ettinger　G.Straka　K.Stoh l

(VO EST2AL P I N E Indu striean lagenbau Gm bH and Co1)

ABSTRACT　In Sep tem ber2000W uhan Iron and Steel(Group)Co.p laced an o rder w ith VA I fo r the po stin stallati on of a sin ter p lan t au tom ati on p ackage(L evel2au tom ati on and p rocess op ti m izati on)w h ich included a p rocess info rm ati on system and vari ou s on line p rocess m odels.Key benchm ark s of the in stalled au tom ati on p ackage included p roductivity increase of3%25%,reducti on of coke con sum p ti on by m o re than2%and system availab ility exceeding99.5%.T he au tom ati on system w as started up in A p ril2001,on ly seven m on th s after the comm encem en t of the p ro ject.T h is p ap er describes the in stalled m odu les as w ell as in itial resu lts at W ISCO’s N o11Sin ter P lan t.

KEY WORD S　W ISCO,sin ter,au tom ati on,op ti m izati on

1　前言

不断降低操作成本和优化产品质量,对任何生产工艺都极其重要。但是,这些目标在烧结厂很难达到,因为烧结工艺和反应动力学相当复杂。可以利用数学模型和人工智能手段来预测设定值的变化对生产率和烧结质量等的影响。把这些工具集成为完整的控制系统,就能够对烧结工艺进行优化。

奥钢联的烧结优化系统包括1套工艺信息系统和一系列在线工艺模型。这些模型可以分为生产率控制和烧结质量控制。

(1)原料配比模型,目的是根据给定的加料计划确定烧结料的成分。它也用于计算为达到目标烧结成分所需要的原料配比。相关的设定值传送给一级自动化系统。

(2)返回碎焦控制模型,用于调节焦比以维持稳定的返回碎焦比率。

(3)碱度控制模型,通过调节加料速度设定值

来维持稳定的烧结碱度。

(4)生产率控制模型,计算燃烧界面的垂直移

动,并同烧结带的水平运动相结合。据此可调整操作

参数以保证烧透点处于烧结带上期望的区域内。模

型可根据烧透点实际情况自我调节。

α联系人:孙运涌,高级工程师,北京(100004)朝阳区光华路7号汉威大厦西区18层B82B10室奥钢联北京联络处

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