燒結機物料全過程智能自動控制探討

李亮賈海濤張坤

（山東萊鋼集團公司自動化部，山東 萊蕪 271104）

引言

本項針對萊鋼型鋼煉鐵廠大型綜合原料場和400m2燒結機的實際情況，利用基礎自動化控制，實現對三電一體化的自動控制，使燒結全過程得到優化控制。并以知識庫和推理機為核心構建專家系統的骨架系統，形成燒結操作指導系統。對提高管理水平，降低能源消耗，減少環境污染起到重要作用。

研究內容

本項目針對該燒結機的實際情況，以提高管理水平，降低能源消耗，擴大燒結機產量為目標。在基礎自動化控制中，該項目在原三電一體化（EIC）自動控制的基礎上，實現了工業以太網雙星形網絡冗余技術、實現了雙轉子翻車機全自動一鍵式翻卸車皮智能控制、優化了配料系統的配比計算模型，實現了數據處理及誤差的矯正技術，并且實現了混合料水分自動控制要求；實現了汽包水位的三沖量前饋-串級控制。在過程控制中，采用燒結終點BTP的模糊控制與燒結礦溫升曲線變化趨勢的調節有機結合的控制，充分利用紅外熱成像技術獲取燒結機尾斷面圖像，結合圖像處理技術和燒結看火工的經驗，運用人工智能技術，進行圖像識別，建立了基于圖像的質量預報模型。并在質量預報模型的基礎上，以知識庫和推理機為核心，構建專家系統的骨架系統，形成燒結操作指導系統。

技術路線

分析現場工藝。通過對燒結生產工藝的分析，明確對大型綜合原料場和400m2燒結機設備的自動化控制方案，為燒結機產后的穩定提供技術前提和技術保障。

基礎自動化完善優化方案的設計——調試。完成PLC圖紙的設計和基礎自動化控制程序和控制畫面的編制，網絡敷設及雙轉子翻車機的程序設計、主抽風機控制程序設計、配比模型機程序設計、混合機液壓馬達控制程序設計、水分分析儀的安裝、汽包水位及混合料水分的控制程序設計。

燒結斷面圖像采集系統的設計安裝及圖像處理和圖像模糊識別的研究。采用紅外熱成像技術，對采集的機尾斷面圖像進行圖像處理，包括對圖像預 處理、圖像平滑算法、圖像分割等算法的研究，采用C++高級語言實現各種算法，并設計圖像采集和圖像處理系統的結構。

建立樣本數據庫，通過斷面圖像定性分析判斷燒結終點。從在線檢測的燒結礦斷面圖像中，根據看火工經驗和圖像特征，抽取典型定性的燒結終點狀態圖像，經特征辨識與提取，提取特征參數建立樣本庫和知識庫，并將典型圖像數據與生產操作狀態相關聯（正常、欠燒、過燒）離散為多個隸屬度，這樣可以為燒結終點圖像判斷專家系統與在線模糊控制系統所直接引用。

把燒結終點預報值與設定值之間的偏差和偏差變化作為模糊控制器的輸入，得到燒結機速的變化量，從而實時控制燒結機的速度。

由生產數據采集、專家知識庫自學習、專家指導意見表述等幾部分組成，實現對燒結成品化學成分、操作異常的預測判斷。

技術創新點

實現了工業以太網雙星形網絡冗余技術，并且采用了網絡通訊故障的自診斷，方便了網絡故障的診斷和查找。

實現了雙轉子翻車機全自動一鍵式翻卸車皮智能控制，提高了翻卸車皮的效率，節省了勞動力和勞動強度。

優化了配料系統的配比計算模型，實施了數據處理及誤差的矯正技術，實現了混合料水分的自動控制，對提高燒結礦的質量奠定了強力基礎。

在過程控制中，采用燒結終點BTP的模糊控制與燒結礦溫升曲線變化趨勢的調節有機結合的控制，充分利用紅外熱成像技術獲取燒結機尾斷面圖像，結合圖像處理技術和燒結看火工的經驗，運用人工智能技術，進行圖像識別，建立了基于圖像的質量預報模型。并在質量預報模型的基礎上，以知識庫和推理機為核心，構建專家系統的骨架系統，形成燒結操作指導系統。

結束語

本文論述了大型綜合原料場和400m2燒結機控制系統的設計和開發過程，對控制結構和實現的功能進行了深入討論和研究。以基礎自動化為基礎，提出適合的被控過程的實用控制策略，成功地應用于控制系統全過程自動控制，不僅確保了系統的長期安全運行，而且提高管理水平，降低能源消耗，減少環境污染，減輕了工人勞動強度，也取得了明顯的經濟效益。

[1]馮巧玲.自動控制原理[M].北京：航空航天大學出版社，2003.

[2]謝良賢.燒結過程自動控制技術的發展[J].冶金自動化,1994.

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