煉鋼跟蹤邏輯推理及排他性研究及應用

盧武陽 李志亮

【摘 要】通過對煉鋼車間工藝流程和生產物料信息跟蹤的深入研究、以及對物料跟蹤邏輯推理算法及排他性的開發與突破，以天車定位技術為基礎，開發了煉鋼天車物流管理系統，具有完善的天車信息、任務信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，實現了復雜的多跨不固定點位環境下，以爐號為主線的煉鋼車間全流程物料跟蹤。

【關鍵詞】邏輯推理 排他性 天車物料管理 煉鋼物料跟蹤

1 引言

煉鋼車間物料流轉主要以天車作為運輸工具，天車作業時，鐵包、鋼包和廢料斗的位置和質量變化與各工藝環節中物料的接收和產出事件緊密關聯，因此，跟蹤和識別天車的行為就可以準確跟蹤鐵水、廢鋼和鋼水等物料的周轉情況，特別是在復雜的多跨不固定點位環境下，天車定位跟蹤是實現煉鋼物料跟蹤的必要條件。在天車物料這條主線的貫穿下，可以迅速打通生產過程中各工序二級系統間的物料數據壁壘，從而形成煉鋼車間生產過程的完整數據流信息，實現全廠物流信息管理[3]。

2 總體思想

基于天車定位技術，實時接收現場傳感器信息[1]，以煉鋼車間物料流轉事件為對象[2]，采集天車吊運物料所經工藝點的物料質量變化、空間坐標、時間等信息，通過嚴密的邏輯推理和每一個事件的排他性，準確判定該工藝點發生的各種物料流轉事件，然后根據不同事件的性質以固化的邏輯規則進行推理和計算，從而獲得該事件產生前后物料信息和容器信息的變化數據。同時，本系統與煉鋼車間各工序二級系統進行數據交換，使各二級系統所收集的物料信息與具體爐次精確匹配，得到以爐號為關鍵字的整條物流信息。如圖1所示。

圖1 數據結構流程圖

3 關鍵技術研究實現

3.1邏輯推理算法建立

基于煉鋼車間工藝過程相對獨立，每一個工藝事件所處空間時間均不同的特點，實時采集物料質量變化數據和天車大車、小車空間坐標，制定相應的邏輯推理規則，推理天車工作過程中所發生的工藝事件。為了保證系統邏輯推理的精準度，必須緊密結合鋼廠實際工況、工藝制度和操作特點優化推理規則，并建立相應工藝事件的排他性標準，這是獲得準確煉鋼物料信息的關鍵。煉鋼物料跟蹤邏輯推理全部圍繞天車事件進行。工藝事件邏輯推理建立在天車事件發生上，有多個要素，分別是起始時間、結束時間、物料來源地點、物料放置地點、容器來源地點、容器放置地點、吊裝物重量信息等。

吊裝物重量信息中有三個概念，分別是進入一個工位時天車秤的物料質量稱為入工位質量，離開該工位時的物料質量稱為出工位質量，兩質量之差稱為差值質量，通過這三個數值變化可以推理出事件發生的起始、結束時間和事件發生的結果。例如，如果過跨車入工位質量在16～19t，出工位質量24～26t，則推理出在過跨車進行了“加廢料事件”，而差值質量即為所加廢料的質量。

3.2物料跟蹤實現

物料自動跟蹤是指對同一爐次的物料在各工藝環節的流轉狀態（投人、產出、放置等事件）進行實時跟蹤。目前跟蹤方式有多種，我們采用由天車攜傳信息的方式跟蹤物料流轉，將系統劃分為天車信息、任務信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，將其跟蹤信息集中顯示到操作室的HMI上，方便操作人員監控，如圖2所示。

圖2 HMI監控主界面

由于煉鋼物流數據是以轉爐爐次為單位進行收集的，因此所有工藝環節的物料信息最終必須要與轉爐爐號相關聯。多數情況下，爐號由轉爐二級產生，而爐號產生前發生的物流信息和途經工藝點順序號進行關聯。當天車運輸鐵水包到達轉爐并得到爐號時，便可通過這些相互關聯的工藝點順序號實現之前的物料信息與爐號的關聯，轉爐之后的工藝點物料信息直接與爐號相關聯即可。最終能夠通過爐號查詢到所有工藝點二級系統所收集的全部物料信息，實現對完整煉鋼物流數據的跟蹤。

3.3排他性及異常處理機制

作為一套完善的跟蹤系統，必須擁有同樣完善的異常處理機制。根據現場工況可能產生的物料跟蹤問題，建立自動報警、人工確認、人工HMI界面操作、自動跟蹤信息同步這一異常處理流程。在此過程中，允許有權限的操作人員對異常跟蹤信息進行一鍵式替換。異常處理機制的規則是在已知煉鋼車間所有工藝事件和天車事件都具有排他性的基礎上建立的。此種排他性是天車工作空間范圍、吊裝物料重量范圍、吊裝容器重量范圍、事件發生空間范圍、煉鋼工藝流程等綜合考量的推理結果，能夠幫助系統準確高效的判定物料跟蹤狀態，也能夠提示指導操作人員對物料跟蹤中產生的問題進行手動干預。

4結語

基于天車定位和邏輯推理算法的煉鋼天車物流管理系統與主要工藝環節的自動化二級系統相結合，再經反復參照人工現場實測數據和自動采集數據進行歸納分析，保證了系統推理和分析機制的有效性。完美地實現了煉鋼車間全流程物料跟蹤，實時反映了煉鋼各工藝環節的物料消耗情況，為工藝生產的精細化管理提供了數據支撐，使企業能有針對性地改進工藝操作水平，降低了物料消耗。同時為自動煉鋼的實現提供了可靠的物料信息保障，是提高煉鋼綜合自動化水平的一個重要基石，其使用效果達到了國內同類企業先進水平。

參考文獻：

[1] 王茜.基于RFID技術的倉儲物料追蹤研究[D].天津師范大學，2008：1-18.

[2] 史美倫，傅杰.現代煉鋼流程冶煉工序的比較研究[C].中國電爐流程和工程技術文集.北京：冶金工業出版社，2005：69-76.

[3] 于忠良，王德緒 等.生產物流跟蹤數據自動采集在煉鋼廠的應用[J].鞍鋼技術，2009（2）：16-50.

作者簡介：盧武陽（1991—），男，河南信陽人，本科，助理工程師，長期從事PLC編程和二級系統開發工作，主持參與過煉鋼、煉焦、鍍鋅、無人天車電氣工程；李志亮（1982—），男，河北唐山人，本科，工程師，長期從事PLC編程和界面組態設計工作，主持參與過煉鋼、煉焦、型鋼、無人天車電氣工程。