一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法

专利名称：一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法
技术领域：
本发明涉及一种对工业生产全过程进行远程监控的方法，特别涉及一种炼钢 连铸生产工序集中监控的方法，通过计算机将生产工序的物流和信息流以非常直 观、形象的方式实时地结合在一起，进行远程监控，均衡各工序之间的生产。可 广泛应用于工序多、分布广、工序间按照一定流程，按照计划组织生产的企业， 在信息管理系统上实现远程集中监控管理。
背景技术：
随着科学技术的不断发展和社会的不断进步，对生产过程的质量控制、生产 系统综合调度能力的要求也日益提高。炼钢生产已经成为钢铁企业重点关注的一 道生产工序，它生产的产品质量的好坏、生产工序衔接的好坏直接影响物流平衡 和工序能耗等综合指标。过去依赖工业电视、信息化管理系统等解决了现场监视、 生产线各工序的计划编排等问题，但是管理部门对于现场生产各工序状态信息的 掌握往往还是滞后的、不全面的，物流和信息流无法联系在一起，缺少一种能够 让管理者比较直观的全面地掌握现场生产情况的手段。调度计划信息也因此不能 很好的下达到相关的操作岗位，计划执行率和计划的指导意义大大折扣。国内外先进钢铁企业在过程控制级都已经实现对所控制区域单体设备的实 时监控，比较直观形象，但对于各工序之间集成在一起，以一种直观、形象的方 式，在管理信息系统上实时反映现场生产状况、产品质量信息和计划执行情况、 能够有效支撑生产计划动态调度的，目前还没有发现。中国专利申请CN200410009705.6公开了 "一种炼钢连铸生产在线动态调度 方法"是关于一种炼钢连铸生产在线动态调度方法的专利，主要是根据生产情况， 执行动态调度的一种方法，中国专利申请CN200510111354.4公开了 "炼钢连铸 生产工艺中的出钢计划排程方法"是一种炼钢连铸生产工艺中的出钢计划排程方 法；JP10235540A " SCHEDULING SYSTEM FOR MANUFACTURING PROCESS"是提供 一种生产制造的计划调度系统；JP09235610A "OPERATIONAL SCHEDULE MAKING SYSTEM IN STEELMAKING PROCESS"是一种调度计划，使冶炼按照计划进行，确 保连铸连浇得有序进行，它们都是对生产主线上生产工序进行计划调度，均衡生 产线物流匹配，都不包括物流跟踪和质量控制方面的信息和钢包作业、铁水处理 的计划调度。 发明内容-本发明的目的是提供一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，主要解决现有 监控方法对象单一，无法覆盖整个生产流程的技术问题。本发明的技术方案为 一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，包括以下步 骤a、建立计算机监控网络，首先将管理信息系统和各个生产单元过程控制系 统建立网络，使用TCP/IP协议，创建接口表，将不同系统之间的通讯，采用不 同的规约，按照队列的方式发送和接收处理；b、建立工序控制流程，根据生产 单元的位置按照物流顺序排列，构成工序控制流程；c、生产流程的监控，生产 计划信息以浇铸计划为基础，以出钢计划为核心，将铁水计划、废钢加料计划、 钢包计划、转炉吹炼计划和钢水精炼计划建立关联，进行全面监控；d、动态数 据调整，根据各个生产单元的实际生产信息，对生产计划信息进行数据更新；e、 工序控制流程实时监控，工序控制流程从生产计划信息取得动态数据信息，通过 各个生产单元建立关联，可随时得知该工序和想要得知关联工序的数据信息；f、 产品质量判定，根据炉次信息、浇铸信息与要求钢种成分进行比较，符合要求直 接热送下一道工序，不符合要求则下线入板坯库待判。步骤a中，管理信息系统对过程控制系统的信息采集采用事件触发方式和定 时发送方式，管理信息系统与过程控制系统的通讯采用SOCKET编程或采用数据 库通讯技术进行通讯。步骤c中，生产计划信息按以下步骤获得-(1) 首先计算出需排入计划的每炉次的连铸要求浇铸时刻；(2) 以连铸要求浇铸时刻为起点推出该炉次的精炼处理终止时刻和处理开始 时刻，并以精炼设备为单位进行炉次归并和精炼时刻的早出调整；(3) 以精炼处理开始时刻为起点推出出钢终止时刻，并以转炉为单位进行炉次 归并和出钢时刻的早出调整；(4) 考虑设备休止时间与计划时间是否冲突，尽量避开设备休止时间； (5 )以出钢终止时刻为起点倒推出转炉前的各工序预定时刻；(6) 以出钢终了时刻为起点调整二次精炼处理开始时刻和处理终止时刻；(7) 以二次精炼处理终止时刻推出连铸钢包到达时刻；(8) 调整连铸要求浇铸时刻，从而得到连铸浇铸计划、精炼计划、出钢计划。 步骤e中，工序关联步骤为① 管理信息系统和各个生产单元过程控制系统所有连接线的显示属性置为 FALSE;② 查询数据库的生产计划表，找出本炉次的生产计划记录；③ 确定第一工位；④ 找出下一工位，作为第二工位； 置第一第二工位之间的连接线显示属性为TRUE，设本工位为第一工位； ⑥所有工位査找完，结束；否则转到步骤④。本发明的有益效果是，本发明依据不同生产单元过程控制的特点采用不同的 通信规约，占用较少的系统资源和网络带宽，运用计算机实现远程、多点现场生 产的集中监控， 一旦某个生产单元出现问题就能及时发现和进行调整，可以有效 避免各个生产单元之间冲突的发生，提高生产效率。可以将炼钢、精炼和连铸各 生产工序按照工艺流程集中控制，结合生产过程信息和生产调度计划情况，实现 物流跟踪、生产计划动态调度、质量信息和板坯分流等功能，综合反映生产过程 中的生产信息、质量信息、工艺路径和计划信息，便于远程集中管理。


图1是本发明的工艺路径逻辑判断流程图将生产计划调度信息以及生产实绩信息体现在各生产单元之间生产顺序上， 使得在选中任意一个生产工序时，都可以看到该工序处理的物品所经过的生产单 元以及将要去的工序，可以指导下一道工序做好生产准备，指导行车作业。图2是本发明的管理信息系统与过程控制系统通讯图管理信息系统与各个单元的过程控制系统通讯，使用TCP/IP协议，通过创 建接口表的方法，将不同系统之间的通讯，采用不同的规约，按照队列的方式发 送和接收处理，既可以保持信息的有效性，又可以保证通讯的安全性和完整性。图3是本发明的计划调度模型各模块之间的关系图
模型以浇铸计划为基础，以炼钢出钢计划为核心，将铁水计划、废钢加料计 划、钢包计划、转炉吹炼计划和钢水精炼计划紧密联系在一起，相互关联、相互影响。
具体实施例方式
概述本发明的集中监控信息，主要包括各生产单元状态信息，反映设备目前的 状况(空闲、还是处于生产过程中的一个阶段)、时间信息(在该生产工序的开 始生产时间和计划结束时间)、计划工艺路线信息(可以知道任一个工序正在处 理物质所经过的所有工序路径和下一步将要去的工序)、物流信息(钢包号、计 划号等标识信息以及生产实绩信息和质量信息)、调度计划信息和板坯切割以及 板坯去向信息。实现步骤介绍实现步骤1:建立计算机监控网络，与各生产单元的过程控制计算机系统的 通讯，采用标准的TCP/IP协议，过程控制系统实时发送物流在各生产单元的开 始、结束时刻和其它相关信息。根据各过程控制计算机系统实际情况的不同，信 息的采集方式也不一样，主要有事件触发和定时发送这两种方式。对于具有一定 生产周期的、工序状态变化频繁的，工位的状态信息的收集采用事件触发方式。 当工位状态发生改变时，相应的过程控制计算机系统将状态信息立即发送到炼钢 管理信息系统的数据库状态信息接口队列；而对于像连铸机连续性生产的工序， 状态信息、拉速等信息釆用定时发送的方式，而对于更换炉次、开浇、终浇等信 息则采用触发方式发送。炼钢管理信息系统的信息处理进程采用事件触发机制， 随时处理接口队列中收到的信息，更新炼钢管理信息系统数据库的计划表，及时 更新工序状态图。采用这两种不同的数据采集方式的优点是结合系统特点，减少 通信量，减轻系统的负担。管理信息系统与各过程控制系统之间通讯采用SOCKET 编程技术或采用数据库通讯技术进行通讯，可以充分利用现有的网络资源实现远 程跟踪管理，开放性好，通讯量小，又由于采用接口队列、接口表的方式，可以 有效的排除网络通讯对本地进程的影响，有效保护本地系统资源。通讯规约见图 2。实现步骤2:根据监控对象工艺布置情况，选择合适的图形，按照物流顺序
排列，构成工序图；实现步骤3:各工序的生产计划信息，由计划调度模型实现，如图3，模型 的核心是出钢计划，其原理如下(1) 首先计算出需排入计划的每炉次的连铸要求浇铸时刻；(2) 以连铸要求浇铸时刻为起点推出该炉次的精炼处理终止时刻和处理开始时 刻，并以精炼设备为单位进行炉次归并和精炼时刻的早出调整；(3) 以精炼处理开始时刻为起点推出出钢终止时刻，并以转炉为单位进行炉次 归并和出钢时刻的早出调整；(4) 考虑设备休止时间与计划时间是否冲突，尽量避开设备休止时间；(5) 以出钢终止时刻为起点倒推出转炉前的各工序预定时刻；(6) 以出钢终止时刻为起点调整二次精炼处理开始时刻和处理终止时刻；(7) 以二次精炼处理终止时刻推出连铸钢包到达时刻；(8) 调整连铸要求浇铸时刻，从而得到连铸浇铸计划、精炼计划、出钢计划。 在计划编排中存在资源冲突的问题，给出报警信息，以人工干预为主，编排出最后的生产计划，根据转炉出钢计划再编排铁水计划和钢包计划，结果存储在 数据库表格中，即出钢计划表、钢包计划表和连铸浇铸计划表，包含每个单元的 计划开始、结束时刻；实现步骤4:将从过程控制系统收集的各工序生产实绩信息，动态更新生产 计划表，以实际信息代替计划信息；实现步骤5:工序图从生产计划表取得相应信息，动态显示在工序跟踪图上，将物流所经过工艺路径，用连接线动态显示出来。实现方法是先在画面上所有上 下工序之间画上连接线，以暗灰色显示，当点击某一工序所在区域时，再以蓝色显示该工序生产相关联的计划或实际信息时间、路径等，参见图l，实现过程 描述如下 所有连接线的显示属性置为FALSE;② 査询数据库的生产计划表，找出本炉次的生产计划记录；③ 确定第一工位④ 找出下一工位，作为第二工位 置第一第二工位之间的连接线显示属性为TRUE，设本工位为第一工位⑥所有工位査找完，结束；否则转到步骤四。计算预计到达下一工位时间很重要，下一工位可以根据时间信息做好生产准 备，调度可以据此协调各工位的生产，保证生产的顺利进行。预计到达下一工位时间等于本工位计划结束时刻，加上从本工位到达下一工 位的路程时间(行车移动时间、起吊时间等)。T。6xt - Tend+ Tm(m (式 )在式一中，Tn加为预计到达下一工位时间，Tend为本工位计划处理结束时 间，Tm。ve为从本工位到达下一工位的路程时间(行车移动时间、起吊时间等)。 实现步骤6:对每块切割完的板坯，根据炉次信息(钢水化学成份、钢种)和浇 铸信息(头坯、中间坯、尾坯、调宽坯、异钢种连接坯等)判定板坯质量信息， 采用钢水实际成份与相应钢种要求的成份范围进行比对的方法，判定成份是否符 合要求，切割信息决定是否符合计划要求、是否要精整等，总之，根据板坯计划 信息、板坯切割信息和质量信息给出板坯输送路径下线入板坯库待判或直接热 送下一道工序。而下线板坯信息可以通过无线通讯发送给行车无线终端，直接指 挥行车将板坯吊走。
权利要求
1、一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，其特征是包括以下步骤a、建立计算机监控网络，首先将管理信息系统和各个生产单元过程控制系统建立网络，使用TCP/IP协议，创建接口表，将不同系统之间的通讯，采用不同的规约，按照队列的方式发送和接收处理；b、建立工序控制流程，根据生产单元的位置按照物流顺序排列，构成工序控制流程；c、生产流程的监控，生产计划信息以浇铸计划为基础，以出钢计划为核心，将铁水计划、废钢加料计划、钢包计划、转炉吹炼计划和钢水精炼计划建立关联，进行全面监控；d、动态数据调整，根据各个生产单元的实际生产信息，对生产计划信息进行数据更新；e、工序控制流程实时监控，工序控制流程从生产计划信息取得动态数据信息，通过各个生产单元建立关联，可随时得知该工序和想要得知关联工序的数据信息；f、产品质量判定，根据炉次信息、浇铸信息与要求钢种成分进行比较，符合要求直接热送下一道工序，不复合要求则下线入板坯库待判。
2、 根据权利要求1所述的一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，其特征 是步骤a中，管理信息系统对过程控制系统的信息采集采用事件触发方式和定时 发送方式，管理信息系统与过程控制系统的通讯采用SOCKET编程或采用数据库 通讯技术进行通讯。
3、 根据权利要求1所述的一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，其特征是步骤C中，生产计划信息按以下步骤获得(1) 首先计算出需排入计划的每炉次的连铸要求浇铸时刻；(2) 以连铸要求浇铸时刻为起点推出该炉次的精炼处理终止时刻和处理开始时 刻，并以精炼设备为单位进行炉次归并和精炼时刻的早出调整；(3) 以精炼处理开始时刻为起点推出出钢终止时刻，并以转炉为单位进行炉次 归并和出钢时刻的早出调整；(4) 考虑设备休止时间与计划时间是否冲突，尽量避开设备休止时间；(5) 以出钢终止时刻为起点倒推出转炉前的各工序预定时刻；(6) 以出钢终止时刻为起点调整二次精炼处理开始时刻和处理终止时刻；(7) 以二次精炼处理终止时刻推出连铸钢包到达时刻；(8)调整连铸要求浇铸时刻，从而得到连铸浇铸计划、精炼计划、出钢计划。 4、根据权利要求1所述的一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，其特征 是步骤e中，工序关联步骤为① 管理信息系统和各个生产单元过程控制系统所有连接线的显示属性置为 FALSE;② 査询数据库的生产计划表，找出本炉次的生产计划记录；③ 确定第一工位；④ 找出下一工位，作为第二工位； 置第一第二工位之间的连接线显示属性为TRUE,设本工位为第一工位； ⑥所有工位査找完，结束；否则转到步骤④。
全文摘要
本发明涉及一种对工业生产全过程进行远程监控的方法，主要解决现有监控方法对象单一，无法覆盖整个生产流程的技术问题。一种炼钢连铸生产工序集中监控的方法，包括以下步骤a.建立计算机监控网络，首先将管理信息系统和各个生产单元过程控制系统建立网络，使用TCP/IP协议，创建接口表，不同系统之间的通讯按照队列的方式发送和接收处理；b.建立工序控制流程，根据生产单元的位置按照物流顺序排列，构成工序控制流程；c.生产流程的监控，建立计划信息表并在各计划间建立关联，进行全面监控；d.动态数据调整，根据各个生产单元的实际生产信息，对生产计划信息进行数据更新；e.工序控制流程实时监控，工序控制流程从生产计划信息取得动态数据信息，通过各个生产单元建立关联；f.产品质量判定。本发明用于炼钢连铸全流程远程监控。
文档编号B22D46/00GK101152668SQ20061011667
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者李卫东, 杨金成, 汪剑雄, 王绪国, 田建良 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司