本发明涉及一种控制系统和方法，具体涉及一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，属于自动化控制
技术领域：
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背景技术：
：转炉炼钢过程中，需要加入石灰等辅料以及合金原料，所有辅料和合金都由地下料场通过皮带运输并加入到高位料仓。地下料场向高位料仓加料，主要通过人工判断高位料仓情况再进行上料，容易造成上错物料、不及时等情况发生，影响转炉的生产，同时也需要大量的人工操作，经济效果差，工作强度高，并且控制准确度存在一定误差，本领域的技术人员一直尝试新的方案，但是该问题一直没有得到妥善解决。技术实现要素：本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，该方法通过对上料系统的自动控制，实时监控高位料仓的物料情况，实现上料的自动化操作，大大减少操作强度，控制精度大大提高。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种向转炉高位料仓上料的自动控制系统，其特征在于，所述控制系统包括综合控制模块；上料时钟控制模块、高位料仓上料量计算模块、上料优先级确定模块、物料堆密度修正模块、上料小车控制模块、地下料场振动给料控制模块、上料量的实时计量模块、上料过程综合控制模块，所述综合控制模块分别连接上料时钟控制模块、高位料仓上料量计算模块、上料优先级确定模块、物料堆密度修正模块以及上料过程综合控制模块，所述上料过程综合控制模块同时连接上料小车控制模块、地下料场振动给料控制模块、上料量的实时计量模块；所述的综合控制模块：用于各个控制模块的之间协调控制；所述的上料时钟控制模块：用于上料时钟的计时，即周期上料的循环周期；所述的高位料仓上料量计算模块：用于计算各高位料仓需要上料的量；所述的上料优先级确定模块：用于确定高位料仓的上料优先级，即高位料仓上料的先后顺序；所述的物料堆密度修正模块：用于修正物料的堆密度；所述的上料小车控制模块：用于上料小车的移动的控制；所述的地下料场振动给料控制模块：用于对地下料场加料的振动给料机的控制；所述的上料量的实时计量模块：用于上料过程中，对上料量的实时计量；所述的上料过程综合控制模块：用于各料仓上料过程的综合控制。一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤，1）上料时钟控制模块进行上料计时，当计时时间是上料时间间隔ΔT的整数倍时，上料时钟控制模块经网络系统通知综合控制模块，新的上料周期开始；否则，继续本步骤，继续计时；2）综合控制模块收到上料时钟控制模块的新的上料周期开始的信号，通知高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量；21）确定需要上料的料仓；各个高位料仓设定一个上料料位，当当前料位低于上料料位时，除限量上料的料仓外，则该料仓需要进行上料，以减少上料的次数，提高效率。22）限量上料计算加料量；在冶炼若干炉次后需要进行检修、换物料种类等情况，需要在冶炼完相应炉次后清空料仓的情况下，计算本次上料量Wm（假定第m个料仓需要限量加料）。根据转炉过程控制系统的生产计划，在本次上料结束后，按钢种份还需生产的炉次数K以及每炉生产需要该料仓物料的平均耗量WK，则Wm=∑K*WK-W0其中，W0为料仓原有的物料量。高位料仓如图1所示，所有尺寸已知，在知道料位高度h的情况下，很容易计算出物料上底面积S，则：此处假定h小于h1，其中ρ为该料仓物料的堆密度，取前q次上料的加权平均值。ρ=（ρ1+2*ρ2+3*ρ3+…+q*ρq）/（1+2+3+…+q）；23）非限量上料计算加料量不需要在若干炉次后清空料仓的情况下，上料直至料仓加满为止，根据料位计测量的料位计算需要加入的物料量W1、W2…Wn（假设共有n个高位料仓）。每个料仓的容积是固定的，设其容积为V（假定计算第k个料仓的上料量）；Ø料位高度h大于h1时Wk=S上*（h2-h）*ρØ料位高度h小于等于h1时Wk=V-W0其中，W0为料仓原有的物料量。。3）高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量结束后，通知综合控制模块进行确定上料的优先级开始；4）综合控制模块收到确定上料的优先级开始信号后，通知上料优先级确定模块确定上料优先级；所谓料仓优先级，是指各个料仓上料的先后顺序。确定优先级方法有2个：方法1：按料仓分布的情况划分，一般采用从左到右（或从右到左）的顺序划分，优点是可以减少在上料过程中上料小车的移动次数和移动距离，提高上料的效率；方法2：根据需要上料量划分，上料多的料仓优先级高，上料少料仓优先级低，优点是急需上料的料仓优先上料，避免或减少料仓中物料少而影响生产事故的发生。通过对系统的HMI画面上优先级选择画面，选择相应的优先级确定方法，以此来确定各高位料仓的上料的优先级。5）上料过程综合控制模块根据各料仓的优先级，进行上料过程控制；上料过程结束后，经综合控制模块通知物料堆密度修正模块进行物料堆密度的修正；51）根据优先级排序，选择最高优先级的料仓；52）上料小车控制模块控制上料小车移到对应料仓的加料口；53）地下料场振动给料控制模块控制地下料场对应物料的料场的振动给料机开始振动上料；54）上料量的实时计量模块实时计量上料过程中的上料量，当计算的上料量大于等于步骤2计算的Wi，振动给料机停止振动加料；Wi0=Δt*SP其中，Δt为振动给料机振动给料开始到当前的时间间隔，SP为振动给料机振动给料的速度。55）延时ΔT2（确保上料皮带上的物料已加入到对应的高位料仓中），判断所有需要上料的高位料仓是否全部上料完毕，如果没有上料完毕，转步骤2）。ΔT2=k1*Lbelt/Vbelt其中，Lbelt为皮带长度；Vbelt为皮带速度；k1为常数，一般取值1.0-1.2之间，用于确保皮带上的物料能够全部加入对应的高位料仓中。6）物料堆密度修正模块进行堆密度修正；转步骤1。根据上次上料前后料位计的位置，计算得出上次加料的体积，再根据两次上料之间物料加入转炉物料的量（利用转炉过程控制系统数据库中记录的数据），计算出物料的堆密度。延时ΔT，转步骤1。堆密度计算公式如下：ρ=∑Wj/（V1-V2）；其中，Wj为上次上料以来所有加入转炉冶炼的本料仓物料的量，V1为上次上料结束后物料的体积，V2为本次上料前剩余物料的体积。如果更换物料种类的料仓，前q次以来的堆密度均设定为初始值ρ0。相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明结构简单，使用方便，通过该方法，高位料仓上料的自动控制，大大减少操作强度，提高工作效率和控制精度，实现将原来传统的设备控制向现代化数字控制转变，便于大规模的推广应用。附图说明图1高位料仓结构图，高位料仓上部为正方体，下部为规则的椎体。图2上料系统示意图图3上料系统各控制模块逻辑图其中，1：上料皮带；2：地下料场的料仓；3：振动给料机；4：上料小车；5：高位料仓。具体实施方式为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。实施例1：参见图3，一种向转炉高位料仓上料的自动控制系统，所述控制系统包括综合控制模块；上料时钟控制模块、高位料仓上料量计算模块、上料优先级确定模块、物料堆密度修正模块、上料小车控制模块、地下料场振动给料控制模块、上料量的实时计量模块、上料过程综合控制模块，所述综合控制模块分别连接上料时钟控制模块、高位料仓上料量计算模块、上料优先级确定模块、物料堆密度修正模块以及上料过程综合控制模块，所述上料过程综合控制模块同时连接上料小车控制模块、地下料场振动给料控制模块、上料量的实时计量模块；所述的综合控制模块：用于各个控制模块的之间协调控制；所述的上料时钟控制模块：用于上料时钟的计时，即周期上料的循环周期；所述的高位料仓上料量计算模块：用于计算各高位料仓需要上料的量；所述的上料优先级确定模块：用于确定高位料仓的上料优先级，即高位料仓上料的先后顺序；所述的物料堆密度修正模块：用于修正物料的堆密度；所述的上料小车控制模块：用于上料小车的移动的控制；所述的地下料场振动给料控制模块：用于对地下料场加料的振动给料机的控制；所述的上料量的实时计量模块：用于上料过程中，对上料量的实时计量；所述的上料过程综合控制模块：用于各料仓上料过程的综合控制。实施例2：参见图3，一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，所述控制方法包括以下步骤，1）上料时钟控制模块进行上料计时，当计时时间是上料时间间隔ΔT的整数倍时，上料时钟控制模块经网络系统通知综合控制模块，新的上料周期开始；否则，继续本步骤，继续计时；2）综合控制模块收到上料时钟控制模块的新的上料周期开始的信号，通知高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量；21）确定需要上料的料仓；各个高位料仓设定一个上料料位，当当前料位低于上料料位时，除限量上料的料仓外，则该料仓需要进行上料，以减少上料的次数，提高效率。22）限量上料计算加料量；在冶炼若干炉次后需要进行检修、换物料种类等情况，需要在冶炼完相应炉次后清空料仓的情况下，计算本次上料量Wm（假定第m个料仓需要限量加料）。根据转炉过程控制系统的生产计划，在本次上料结束后，按钢种份还需生产的炉次数K以及每炉生产需要该料仓物料的平均耗量WK，则Wm=∑K*WK-W0其中，W0为料仓原有的物料量。高位料仓如图1所示，所有尺寸已知，在知道料位高度h的情况下，很容易计算出物料上底面积S，则：此处假定h小于h1，其中ρ为该料仓物料的堆密度，取前q次上料的加权平均值。ρ=（ρ1+2*ρ2+3*ρ3+…+q*ρq）/（1+2+3+…+q）；23）非限量上料计算加料量不需要在若干炉次后清空料仓的情况下，上料直至料仓加满为止，根据料位计测量的料位计算需要加入的物料量W1、W2…Wn（假设共有n个高位料仓）。每个料仓的容积是固定的，设其容积为V（假定计算第k个料仓的上料量）；Ø料位高度h大于h1时Wk=S上*（h2-h）*ρØ料位高度h小于等于h1时Wk=V-W0其中，W0为料仓原有的物料量。。3）高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量结束后，通知综合控制模块进行确定上料的优先级开始；4）综合控制模块收到确定上料的优先级开始信号后，通知上料优先级确定模块确定上料优先级；所谓料仓优先级，是指各个料仓上料的先后顺序。确定优先级方法有2个：方法1：按料仓分布的情况划分，一般采用从左到右（或从右到左）的顺序划分，优点是可以减少在上料过程中上料小车的移动次数和移动距离，提高上料的效率；方法2：根据需要上料量划分，上料多的料仓优先级高，上料少料仓优先级低，优点是急需上料的料仓优先上料，避免或减少料仓中物料少而影响生产事故的发生。通过对系统的HMI画面上优先级选择画面，选择相应的优先级确定方法，以此来确定各高位料仓的上料的优先级。5）上料过程综合控制模块根据各料仓的优先级，进行上料过程控制；上料过程结束后，经综合控制模块通知物料堆密度修正模块进行物料堆密度的修正；51）根据优先级排序，选择最高优先级的料仓；52）上料小车控制模块控制上料小车移到对应料仓的加料口；53）地下料场振动给料控制模块控制地下料场对应物料的料场的振动给料机开始振动上料；54）上料量的实时计量模块实时计量上料过程中的上料量，当计算的上料量大于等于步骤2计算的Wi，振动给料机停止振动加料；Wi0=Δt*SP其中，Δt为振动给料机振动给料开始到当前的时间间隔，SP为振动给料机振动给料的速度。55）延时ΔT2（确保上料皮带上的物料已加入到对应的高位料仓中），判断所有需要上料的高位料仓是否全部上料完毕，如果没有上料完毕，转步骤2）。ΔT2=k1*Lbelt/Vbelt其中，Lbelt为皮带长度；Vbelt为皮带速度；k1为常数，一般取值1.0-1.2之间，用于确保皮带上的物料能够全部加入对应的高位料仓中。6）物料堆密度修正模块进行堆密度修正；转步骤1。根据上次上料前后料位计的位置，计算得出上次加料的体积，再根据两次上料之间物料加入转炉物料的量（利用转炉过程控制系统数据库中记录的数据），计算出物料的堆密度。延时ΔT，转步骤1。堆密度计算公式如下：ρ=∑Wj/（V1-V2）；其中，Wj为上次上料以来所有加入转炉冶炼的本料仓物料的量，V1为上次上料结束后物料的体积，V2为本次上料前剩余物料的体积。如果更换物料种类的料仓，前q次以来的堆密度均设定为初始值ρ0。应用实施例1：一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，梅钢炼钢厂转炉分厂，对转炉高位料仓实施自动上料操作（6#仓下料口振动给料机当日15:30安排检修，需要空仓）：1）上料时钟控制模块进行上料计时，当计时时间（1800秒）是上料时间间隔1800秒的整数倍时，上料时钟控制模块经网络系统通知综合控制模块，新的上料周期开始；2）综合控制模块收到上料时钟控制模块的新的上料周期开始的信号，通知高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量；21）确定需要上料的料仓；各个高位料仓设定一个上料料位，当当前料位低于上料料位时，除限量上料的料仓外，则该料仓需要进行上料，以减少上料的次数，提高效率。各料仓的上料料位和当前料仓的料位如表一：料仓号1#仓2#仓3#仓4#仓5#仓6#仓……24#仓25#仓26#仓27#仓28#仓上料料位(米)0.781.151.150.882.321.85……0.751.212.913.213.0当前料位(米)0.531.681.051.332.51.08……0.881.542.753.313.89表一料仓的上料料位和当前料仓的料位表需要上料的料仓为1#料仓、3#料仓、6#料仓、26#料仓。22）限量上料计算加料量；根据生产的实际情况，限量上料的料仓为6#料仓，物料为轻烧白云石。根据转炉过程控制系统的生产计划，在本次上料结束后，按钢种：DP3451K1钢种4炉，平均每炉3.45吨，IU5820A1钢种3炉，平均每炉2.63吨，则Wm=∑K*WK-W0=（4*3.45+3*2.63）-7.56=14.13(吨)其中，W0（7.56吨）为料仓原有的轻烧白云石库存量。23）其中非限量上料计算加料量；根据生产的实际情况，非限量上料的料仓包括1#料仓、3#料仓、26#料仓。计算得出1#料仓、3#料仓、26#料仓的上料量分别为20.55吨、25.64吨和36.3吨。3）高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量结束后，通知综合控制模块进行确定上料的优先级开始；4）综合控制模块收到确定上料的优先级开始信号后，通知上料优先级确定模块确定上料优先级；各个料仓上料的先后顺序，确定优先级方法如下：根据需要上料量划分，上料多的料仓优先级高，上料少料仓优先级低，优点是急需上料的料仓优先上料，避免或减少料仓中物料少而影响生产事故的发生。通过对系统的HMI画面上优先级选择画面，选择相应的优先级确定方法，确定各高位料仓的上料的优先级。根据HMI画面，目前优先级确定按上料量的顺序确定。5）上料过程综合控制模块根据各料仓的优先级，进行上料过程控制；上料过程结束后，经综合控制模块通知物料堆密度修正模块进行物料堆密度的修正；51）根据优先级排序，选择最高优先级的料仓；上料优先级为26#料仓、3#料仓、1#料仓、6#料仓号料仓。52）上料小车控制模块控制上料小车移到对应26#料仓的加料口；53）地下料场振动给料控制模块控制地下料场的4料仓（地下料场的4料仓与高位料仓的26#料仓物料相同）的振动给料机开始振动上料；54）上料量的实时计量模块实时计量上料过程中的上料量，当计算的上料量Wi0大于等于步骤2计算的36.3吨，振动给料机停止振动加料；Wi0=Δt*SP其中，Δt为振动给料机振动给料开始到当前的时间间隔，SP（125吨/小时）为振动给料机振动给料的速度。55）延时ΔT2（确保上料皮带上的物料已加入到对应的高位料仓中），判断所有需要上料的高位料仓是否全部上料完毕，如果没有上料完毕，转步骤2）继续循环上料，直至3#料仓、1#料仓、6#料仓号料仓都上料完毕。计算高位料仓4#仓上料时ΔT2的值：ΔT2=k1*Lbelt/Vbelt=1.1*351/120=3.21(分钟)6）物料堆密度修正模块进行堆密度修正；转步骤1。根据上次上料前后料位计的位置，计算得出上次加料的体积，再根据两次上料之间物料加入转炉物料的量（利用转炉过程控制系统数据库中记录的数据），计算出物料的堆密度。堆密度计算公式如下（此处以26#料仓为例）：ρ=∑Wj/（V1-V2）=（2.88+3.12+2.95+3.08+2.93+2.81+3.22+2.87+3.11+2.97+3.15+3.21）/（39.99-9.32）=1.185(吨/立方米)将26#料仓对应的6个堆密度进行置换：ρ0=ρ1；ρ1=ρ3；ρ3=ρ4；ρ4=ρ5；ρ5=ρ6；Ρ6=ρ。应用实施例2：一种向转炉高位料仓上料的自动控制方法，梅钢炼钢厂某转炉分厂，按照本发明提供的方法对转炉高位料仓实施上料操作（当日无检修及换物料等原因的空仓要求）：1）上料时钟控制模块进行上料计时，当计时时间（1800秒）是上料时间间隔1800秒的整数倍时，上料时钟控制模块经网络系统通知综合控制模块，新的上料周期开始；2）综合控制模块收到上料时钟控制模块的新的上料周期开始的信号，通知高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量；21）确定需要上料的料仓各个高位料仓设定一个上料料位，当当前料位低于上料料位时，除限量上料的料仓外，则该料仓需要进行上料，以减少上料的次数，提高效率。各料仓的上料料位和当前料仓的料位如表一：料仓号1#仓2#仓3#仓4#仓5#仓6#仓……24#仓25#仓26#仓27#仓n#仓上料料位(米)0.781.151.150.882.321.85……0.751.212.913.213.0当前料位(米)2.531.081.121.331.53.08……1.581.142.554.014.89表一料仓的上料料位和当前料仓的料位表需要上料的料仓为2#料仓、3#料仓、5#料仓、25#料仓、26#料仓。22）非限量上料计算加料量由于当日无检修及换物料等原因的空仓要求,所以本次非限量上料的料仓包括2#料仓、3#料仓、5#料仓、25#料仓、26#料仓。计算得出2#料仓、3#料仓、5#料仓、25#料仓、26#料仓的上料量分别为22.85吨、24.6吨、29.66吨、20.4和41.5吨。3）高位料仓上料量计算模块计算各料仓上料量结束后，通知综合控制模块进行确定上料的优先级开始；4）综合控制模块收到确定上料的优先级开始信号后，通知上料优先级确定模块确定上料优先级；各个料仓上料的先后顺序，确定优先级方法如下：根据需要上料量划分，上料多的料仓优先级高，上料少料仓优先级低，优点是急需上料的料仓优先上料，避免或减少料仓中物料少而影响生产事故的发生。通过对系统的HMI画面上优先级选择画面，选择相应的优先级确定方法，确定各高位料仓的上料的优先级。根据HMI画面，目前优先级确定按上料量的顺序确定。5）上料过程综合控制模块根据各料仓的优先级，进行上料过程控制；上料过程结束后，经综合控制模块通知物料堆密度修正模块进行物料堆密度的修正；51）根据优先级排序，选择最高优先级的料仓；上料优先级为26#料仓、5#料仓、3#料仓、2#料仓、25#料仓。52）上料小车控制模块控制上料小车移到对应26#料仓的加料口；53）地下料场振动给料控制模块控制地下料场的4料仓（地下料场的4料仓与高位料仓的26#料仓物料相同）的振动给料机开始振动上料；54）上料量的实时计量模块实时计量上料过程中的上料量，当计算的上料量Wi0大于等于步骤2计算的41.5吨，振动给料机停止振动加料；Wi0=Δt*SP其中，Δt为振动给料机振动给料开始到当前的时间间隔，SP（128吨/小时）为振动给料机振动给料的速度。55）延时ΔT2（确保上料皮带上的物料已加入到对应的高位料仓中），判断所有需要上料的高位料仓是否全部上料完毕，如果没有上料完毕，转步骤2）继续循环上料，直至1#料仓、26#料仓、3#料仓号料仓都上料完毕。计算高位料仓26#仓上料时ΔT2的值：ΔT2=k1*Lbelt/Vbelt=1.1*418/120=3.83(分钟)6）物料堆密度修正模块进行堆密度修正；转步骤1。根据上次上料前后料位计的位置，计算得出上次加料的体积，再根据两次上料之间物料加入转炉物料的量（利用转炉过程控制系统数据库中记录的数据），计算出物料的堆密度。堆密度计算公式如下（此处以5#料仓为例）：ρ=∑Wj/（V1-V2）=（2.48+2.35+2.65+2.24+3.14+2.22+2.06+2.28+2.09+2.41+2.63+3.11）/（34.5-3.82）=0.967(吨/立方米)将5#料仓对应的6个堆密度进行置换：ρ0=ρ1；ρ1=ρ3；ρ3=ρ4；ρ4=ρ5；ρ5=ρ6；Ρ6=ρ。需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。当前第1页1 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