燒結(jié)智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)_參考模板

1、燒結(jié)過(guò)程智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)技 術(shù) 方 案北京北科億力科技有限公司2015年3月1 / 26目 錄1 需求分析22 系統(tǒng)功能與控制目標(biāo)32.1 系統(tǒng)功能32.2 控制目標(biāo)33 技術(shù)方案33.1 設(shè)備管控33.1.1 設(shè)備精度控制33.1.2 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控33.2 燒結(jié)過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)33.2.1 無(wú)擾換堆模型33.2.2 配料計(jì)算模型33.2.3 水分跟蹤與控制模型33.2.4 燒透點(diǎn)分析與控制模型33.2.5 燃燒一致性控制模型33.2.6 燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型33.3 成品質(zhì)量管控系統(tǒng)33.3.1 堿度分析與控制33.3.2 亞鐵分析與控制33.4 精細(xì)化管理平臺(tái)33.4.1 能源及原

2、料消耗33.4.2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)33.4.3 生產(chǎn)報(bào)表33.4.4 數(shù)據(jù)采集33.4.5 質(zhì)量管理34 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)34.1 硬件系統(tǒng)34.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù)34.3 開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)35 效益分析36 設(shè)備清單與供貨范圍31 需求分析隨著燒結(jié)設(shè)備的大型化和高爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求的提高，燒結(jié)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的作用和成效更為顯著，燒結(jié)自動(dòng)控制水平已成為衡量燒結(jié)工藝水平的一個(gè)重要標(biāo)志。近年來(lái)新建和大修改建的大中型燒結(jié)機(jī)都配置了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，但由于缺少品種齊全、性能優(yōu)良的檢測(cè)儀器儀表和必要的人工智能控制技術(shù)，我國(guó)的燒結(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)與世界先進(jìn)水平相比，在勞動(dòng)生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本、質(zhì)量和能耗等方面仍存在著較大

3、的差距。因此，如何利用燒結(jié)過(guò)程的全方位信息，采用先進(jìn)的控制技術(shù)和優(yōu)化方法，使整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)運(yùn)行處于最優(yōu)狀態(tài)，仍是我國(guó)鋼鐵企業(yè)目前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。燒結(jié)過(guò)程的控制非常復(fù)雜，它涉及到溫度、壓力、速度以及流量等大量物理參數(shù)，包括物理變化、化學(xué)反應(yīng)、液相生成等復(fù)雜過(guò)程，以及氣體在固體料層中的分布、溫度場(chǎng)分布等多方面的問(wèn)題。從控制的角度來(lái)看，燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程具有大滯后、多變量、強(qiáng)非線性以及強(qiáng)耦合性等特點(diǎn)，屬于工藝流程長(zhǎng)、控制設(shè)備大型化的連續(xù)復(fù)雜工業(yè)過(guò)程，傳統(tǒng)的依靠人工“眼觀手動(dòng)”的調(diào)節(jié)方法已經(jīng)無(wú)法滿足大型燒結(jié)設(shè)備的控制要求，需要更加精確和穩(wěn)定的自動(dòng)控制。因此，為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定、提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量以及

4、降低能耗等目標(biāo)，采用多種檢測(cè)儀表和先進(jìn)控制設(shè)備（計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、可編程序控制器），結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)、傳統(tǒng)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和穩(wěn)定化的基礎(chǔ)上，建立燒結(jié)過(guò)程智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高燒結(jié)過(guò)程控制的自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平，為企業(yè)取得顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2 系統(tǒng)功能與控制目標(biāo)2.1 系統(tǒng)功能智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)主要由設(shè)備管控系統(tǒng)、過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)、成品質(zhì)量控制系統(tǒng)以及精細(xì)化管理平臺(tái)四大部分組成，如圖2-1所示。圖2-1 智能優(yōu)化控制系統(tǒng)主要功能2.2 控制目標(biāo)智能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化控制系統(tǒng)采用在線檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及數(shù)學(xué)模

5、型等，通過(guò)與燒結(jié)工藝的完美結(jié)合，達(dá)到以下兩個(gè)方面的目的：一是穩(wěn)定燒結(jié)工藝參數(shù)，生產(chǎn)出化學(xué)成分穩(wěn)定、粒度均勻、強(qiáng)度較好的燒結(jié)礦；二是最大限度地降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。具體控制目標(biāo)如下：（1）精確控制混合料水分，控制精度±0.5%；（2）減少燒結(jié)礦堿度波動(dòng)，平均偏差0.05，提高堿度一級(jí)品率8%；（3）提高亞鐵穩(wěn)定率，平均偏差0.5，F(xiàn)eO穩(wěn)定率提高5%；（4）固體燃料消耗節(jié)約1kg/t以上；（5）返礦率降低3%以上。3 技術(shù)方案3.1 設(shè)備管控設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是確保燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程自動(dòng)控制的前提條件，若設(shè)備控制精度下降或設(shè)備損壞，既影響自動(dòng)控制的效

6、果，又影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。為此，采取以下兩種措施對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行管控：（1）采用精度控制模型，提高設(shè)備尤其是下料設(shè)備的控制精度，確保自動(dòng)控制的效果；（2）采用設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及報(bào)警模塊，提高設(shè)備的故障發(fā)現(xiàn)率及處理效率，減少因設(shè)備損壞給生產(chǎn)帶來(lái)的損失。3.1.1 設(shè)備精度控制本系統(tǒng)所提及的設(shè)備精度控制，是指在原設(shè)備控制精度的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用精度控制模型，進(jìn)一步提高設(shè)備的控制精度。以配料過(guò)程中料倉(cāng)的下料控制為例，通過(guò)累計(jì)單位時(shí)間內(nèi)料倉(cāng)的實(shí)際下料重量來(lái)評(píng)估料倉(cāng)的控制精度，如表3-1所示。表3-1 不同情形下料倉(cāng)的下料情況時(shí)間/min51015202530354045505560累計(jì)設(shè)定重量

7、/t404040404040404040404040480實(shí)際重量/t情形139.839.939.939.739.739.839.939.839.839.739.939.9477.8情形240.140.140.240.240.240.340.340.240.240.240.240.3482.5情形339.840.140.239.94039.839.940.140.239.74040.2479.9圖3-1 各個(gè)料倉(cāng)實(shí)際下料量對(duì)比當(dāng)出現(xiàn)前兩種情況，即實(shí)際下料值與設(shè)定值一直存在負(fù)（或正）偏差時(shí)（見(jiàn)圖3-1），通過(guò)將平均誤差加在設(shè)定值上進(jìn)行修正，以盡可能減少誤差；當(dāng)出現(xiàn)第三種情況，即實(shí)際下料值波動(dòng)于設(shè)

8、定值之間時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為此種情況屬于正常，不用修正。通過(guò)每5min進(jìn)行一次誤差累計(jì)、每10min進(jìn)行一次修正的方式，對(duì)下料精度進(jìn)行控制，具體控制方法如下：（1）每5min累計(jì)實(shí)際下料量，當(dāng)與設(shè)定下料量的偏差在1%2%時(shí)，修改下一次的設(shè)定值；當(dāng)偏差2%時(shí)，建議校準(zhǔn)或更換設(shè)備。 （2）每10min累計(jì)實(shí)際下料量，當(dāng)與設(shè)定下料量的偏差連續(xù)2次大于0.5%時(shí)，修改下一次的設(shè)定值；當(dāng)偏差2%時(shí)，建議校準(zhǔn)或更換設(shè)備。3.1.2 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控采用“設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及報(bào)警”模塊來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢模式，高效及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，減少因設(shè)備損壞而給燒結(jié)生產(chǎn)帶來(lái)的損失。主要功能如下： （1）重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

9、；（2）發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警，并給出詳細(xì)的報(bào)警信息；（3）自動(dòng)記錄維護(hù)記錄。該模塊通過(guò)采集設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)，并設(shè)定上下限報(bào)警值，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控主要設(shè)備的運(yùn)行情況，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)上下限報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，操作人員可以方便、及時(shí)地做好維護(hù)工作。燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，重點(diǎn)監(jiān)控的對(duì)象包括：（1）料倉(cāng)料位、秤、皮帶；（2）混勻、臺(tái)車、環(huán)冷、破碎、料篩等設(shè)備的電機(jī)溫度及潤(rùn)滑系統(tǒng)。3.2 燒結(jié)過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)燒結(jié)過(guò)程包含許多復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，燒結(jié)過(guò)程的優(yōu)化控制是將燒結(jié)生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型的方式來(lái)尋求實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)的控制規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動(dòng)計(jì)算與控制。燒結(jié)過(guò)程優(yōu)化控

10、制系統(tǒng)主要包括以下六種模型：（1）無(wú)擾換堆模型燒結(jié)過(guò)程的原燃料來(lái)源較廣，成分差異較大，如不能及時(shí)跟蹤當(dāng)前原燃料的成分，將對(duì)后續(xù)配料計(jì)算的準(zhǔn)確性帶來(lái)很大的影響。因此，在配料計(jì)算前建立一套基于成分跟蹤的無(wú)擾換堆模型。（2）配料計(jì)算模型燒結(jié)礦的堿度、TFe等指標(biāo)主要與配料過(guò)程有關(guān)，為保證上述指標(biāo)的穩(wěn)定性，必須對(duì)混勻礦的配比進(jìn)行精確計(jì)算；與此同時(shí)，在滿足燒結(jié)礦成分要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低配料成本。為此開(kāi)發(fā)出基于燒結(jié)礦成分要求和價(jià)格最優(yōu)的配料計(jì)算模型。（3）水分跟蹤與控制模型混合料水分控制的穩(wěn)定與否，將直接影響混合料的制粒效果、燒結(jié)過(guò)程料層的透氣性以及燒結(jié)設(shè)備的正常運(yùn)行等，進(jìn)而制約著燒結(jié)礦質(zhì)量與產(chǎn)量的穩(wěn)

11、定和提高。為保證混合料水分的波動(dòng)控制在一定的范圍，建立一套先進(jìn)的混合料水分在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制模型，實(shí)現(xiàn)混合料水分的閉環(huán)精準(zhǔn)控制。（4）燒透點(diǎn)分析與控制模型燒結(jié)終點(diǎn)控制適宜且保持穩(wěn)定，不僅能保持燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行，保證燒結(jié)礦質(zhì)量，而且能有效提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量，降低能源消耗。因此，建立一套燒透點(diǎn)分析與控制模型至關(guān)重要。（5）燃燒一致性控制模型由于原料混勻的均勻性、粒度、臺(tái)車工藝特性（邊緣效應(yīng)）、水分、配碳、風(fēng)箱吸力以及透氣性等原因，導(dǎo)致臺(tái)車的垂直燒結(jié)速度不一致，同一斷面上的燒結(jié)礦出現(xiàn)不同的燒透程度。為此，建立一套燃燒一致性控制模型，通過(guò)合理布料使垂直燒結(jié)速度趨于一致。（6）燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型燒

12、結(jié)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，從外部無(wú)法直接觀察燒結(jié)反應(yīng)的進(jìn)程。為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程的可視化，并更好地幫助操作人員判斷工況、調(diào)整參數(shù)，開(kāi)發(fā)出一套燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型。3.2.1 無(wú)擾換堆模型 無(wú)擾換堆數(shù)學(xué)模型以“質(zhì)點(diǎn)跟蹤”技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算的方式，確定正在下料的混合料成分，具體步驟如下： （1）化驗(yàn)混合礦成分時(shí)，填寫相應(yīng)的堆號(hào)和“未用”狀態(tài)號(hào)；（2）原燃料使用時(shí)，記錄入倉(cāng)號(hào)，并將“未用”狀態(tài)改為“在用”狀態(tài)，如表3-2所示；（3）累計(jì)料倉(cāng)出入量，根據(jù)料倉(cāng)容量，計(jì)算料倉(cāng)倉(cāng)位，如圖1-8所示；（4）分析出正在下料倉(cāng)的原燃料具體成分。表3-2 不同堆號(hào)原料的對(duì)應(yīng)狀態(tài)堆號(hào)TFe, %FeO,

13、%CaO, %SiO2, %備注入倉(cāng)號(hào)155.111.210.55.8已用7、9256.310.511.26.1在用6356.910.310.45.5未用455.59.310.65.6未用圖3-2 料倉(cāng)中新舊料比例示意圖3.2.2 配料計(jì)算模型配料計(jì)算模型根據(jù)物料平衡原理，以混合料化學(xué)成分（如R、TFe等）和最低配料成本為目標(biāo)，通過(guò)不斷修改配比，找出各種原料使用的最佳方案。其中混合料化學(xué)成分（TFe、CaO、SiO2、MgO、Al2O3等）計(jì)算公式如下： （3-1）式中，y為混合料的化學(xué)成分，%；Xi為各種原料的用量，t/h；yi 為各種原料的化學(xué)成分，%； n為原料種類數(shù)。成本計(jì)算公式如下：

14、 （3-2）式中，Z為燒結(jié)礦成本，元/t； Pi 為相應(yīng)的原料的價(jià)格，元/t。將各組Xi值代入公式（3-2），求出Zmin的一組Xi值就是原料下料的最優(yōu)解。3.2.3 水分跟蹤與控制模型水分跟蹤與控制模型主要由水分在線檢測(cè)儀、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、PLC控制器、計(jì)算機(jī)設(shè)備以及專業(yè)數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用軟件組成。硬件系統(tǒng)包括微波水分在線分析儀（穿透式）3臺(tái)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2臺(tái)、電磁流量計(jì)2臺(tái)、壓力表2臺(tái)、變頻水泵2臺(tái)、PLC控制器1套、工控機(jī)1臺(tái)，其中3臺(tái)微波水分在線分析儀分別安裝在一次混合入口、出口以及二次混合出口的皮帶上，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3-3所示。圖3-3 混合料水分在線監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)混合料水分跟蹤與自

15、動(dòng)控制主要包括如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：（1）一次混合機(jī)入口混合料水分在線檢測(cè)（2）一次混合機(jī)打水量自動(dòng)控制（3）一次混合機(jī)出口混合料水分在線檢測(cè)（4）二次混合機(jī)打水量自動(dòng)控制（5）二次混合機(jī)出口混合料水分在線檢測(cè)水分自動(dòng)控制采用前饋+反饋的精確控制算法，自動(dòng)調(diào)整打水量，確保一混出口、二混出口混合料的水分控制在目標(biāo)值的±0.5%范圍內(nèi)。3.2.4 燒透點(diǎn)分析與控制模型傳統(tǒng)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，燒透點(diǎn)位置主要依據(jù)風(fēng)箱廢氣溫度最高點(diǎn)來(lái)確定，該方法雖簡(jiǎn)單實(shí)用，但控制精度較低，燒透點(diǎn)誤差范圍34m，遇到某些特殊情況很難確定燒透點(diǎn)位置，如圖3-4-a所示。圖3-4 風(fēng)箱廢氣溫度柱狀圖為此，我們可以結(jié)合燃燒工藝?yán)?/p>

16、論，通過(guò)數(shù)學(xué)模型擬合出相應(yīng)的廢氣溫度曲線（如圖3-5所示），準(zhǔn)確判斷燒透點(diǎn)的位置，燒透點(diǎn)位置控制在0.5m范圍內(nèi)。 圖3-5 燒透點(diǎn)曲線圖3.2.5 燃燒一致性控制模型為減小臺(tái)車寬度方向上燒結(jié)終點(diǎn)（BTP）位置的偏差，建立燃燒一致性控制模型，通過(guò)合理布料，使垂直燒結(jié)速度趨于一致。具體方案如下：（1）燒結(jié)布料器安裝68個(gè)小閘門，燒結(jié)臺(tái)車斷面分別安裝68臺(tái)雷達(dá)料位計(jì)（如圖3-6）；圖3-6 區(qū)間分布圖（2）靠近機(jī)尾處8個(gè)風(fēng)箱位置，每個(gè)風(fēng)箱安裝68支熱電偶；（3）通過(guò)燒透點(diǎn)模型，自動(dòng)判斷每個(gè)區(qū)間的燒透點(diǎn)位置；（4）自動(dòng)調(diào)節(jié)小閘門的開(kāi)度，控制相應(yīng)區(qū)間的料厚，將每個(gè)區(qū)間的燒透點(diǎn)控制在目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)橫斷面

17、燒透點(diǎn)的一致性（見(jiàn)圖3-7）。圖3-7 燃燒一致性曲線圖3.2.6 燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分析模型在燒結(jié)機(jī)兩側(cè)大約安裝20個(gè)紅外測(cè)溫儀，在線監(jiān)測(cè)臺(tái)車側(cè)壁高端方向的溫度及其變換趨勢(shì)，并結(jié)合風(fēng)箱廢氣溫度等信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型分析燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)分布。具體分析步驟如下：（1）數(shù)據(jù)分析處理將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)紅外測(cè)溫儀返回的數(shù)據(jù)采用曲線擬合的方式進(jìn)行分析，如圖3-8所示。圖中橫坐標(biāo)是臺(tái)車壁板從下邊緣到上邊緣，縱坐標(biāo)是壁板表面溫度。曲線可明顯反應(yīng)出燒結(jié)礦層的溫度變化趨勢(shì)。圖3-8 某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)曲線擬合（2）熱狀態(tài)分析燒結(jié)礦層分為（1）成礦帶、（2）燃燒帶、（3）預(yù)熱帶、(4)冷料帶、(5)鋪底料，通過(guò)分析得到燒結(jié)過(guò)程

18、的熱狀態(tài)圖（如圖3-9所示）。圖3-9 熱狀態(tài)分析畫面燒結(jié)熱狀態(tài)分析子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)過(guò)程的可視化，可以更好的幫助操作人員判斷工況，更好對(duì)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視?？梢詫?duì)各類操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，穩(wěn)定、優(yōu)化燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程。3.3 成品質(zhì)量管控系統(tǒng)本系統(tǒng)所提及的燒結(jié)礦質(zhì)量控制主要是指燒結(jié)礦的化學(xué)成分控制，包括堿度R、氧化亞鐵FeO。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐表明，燒結(jié)礦化學(xué)成分的波動(dòng)對(duì)高爐冶煉產(chǎn)生如下影響：（1）燒結(jié)礦堿度波動(dòng)值由±0.1%降至±0.05%時(shí)，高爐增產(chǎn)1.5%，焦比降低0.8%；（2）燒結(jié)礦FeO波動(dòng)值由±1.0%降至±0.5%時(shí)，高爐增產(chǎn)1.5%，焦比降低11.5

19、%；因此，穩(wěn)定燒結(jié)礦化學(xué)成分，對(duì)強(qiáng)化高爐冶煉和增鐵節(jié)焦有著十分重要的意義。3.3.1 堿度分析與控制傳統(tǒng)的堿度控制是一種純滯后的反饋控制，即當(dāng)堿度（化驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)）超出目標(biāo)范圍時(shí)，在設(shè)備及操作均正常的情況下，通過(guò)增加（或減少）石灰石配比的方式來(lái)調(diào)節(jié)燒結(jié)礦堿度，但由于燒結(jié)生產(chǎn)的滯后性，給實(shí)際控制帶來(lái)一定的不利影響。為此，本系統(tǒng)采用前饋加反饋的綜合控制模式。前饋就是在質(zhì)點(diǎn)跟蹤的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)分析尋找燒結(jié)礦堿度和混合料堿度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用混合料堿度來(lái)預(yù)測(cè)燒結(jié)礦堿度，目前混合料堿度控制除前面所提及的無(wú)擾換堆模型及配料計(jì)算模型外，還可采用元素在線分析儀（如圖3-10）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、修正，以確保堿度控制

20、的穩(wěn)定。若前饋控制的好，燒結(jié)礦堿度一般不會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。但由于某些原因?qū)е虑梆伩刂剖В赏ㄟ^(guò)反饋的方式進(jìn)行補(bǔ)救。反饋控制采用模糊化控制，達(dá)到提前控制的效果，控制示意如圖3-11所示。圖3-10 混合料元素在線分析儀構(gòu)成設(shè)備原因優(yōu)化控 制異常原因前饋控制精度控制補(bǔ)救措施穩(wěn)定CaO、SiO2反饋控制模糊控制策略物料成分波動(dòng)目標(biāo)堿度合格不合格圖3-11 優(yōu)化控制功能示意圖3.3.2 亞鐵分析與控制FeO含量對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在強(qiáng)度和還原性兩個(gè)方面。影響亞鐵變化的因素有很多，如配碳量、透氣性、燒結(jié)溫度以及機(jī)速等，但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很難找出這些參數(shù)與亞鐵之間的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于燒結(jié)生產(chǎn)的滯后性

21、特點(diǎn)，要穩(wěn)定控制燒結(jié)礦中亞鐵含量，必須提前預(yù)知亞鐵含量。目前提前預(yù)測(cè)燒結(jié)礦中亞鐵的方法有兩種：一是通過(guò)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法預(yù)測(cè)；二是通過(guò)亞鐵在線分析儀，利用在線分析儀的數(shù)據(jù)跟檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正（如圖3-12所示）。圖3-12 亞鐵成分在線分析儀雖然影響亞鐵的因素很多，但是亞鐵的控制手段最有效的是改變?nèi)剂咸嫉呐浔?。調(diào)節(jié)思路類似于堿度調(diào)節(jié)。3.4 精細(xì)化管理平臺(tái)精細(xì)化管理平臺(tái)通過(guò)收集、挖掘、提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，幫助生產(chǎn)部門實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的精細(xì)化管理與控制。通過(guò)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和在線分析，并以文字、圖形、圖表、曲線等形式實(shí)時(shí)展示，幫助現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息，總結(jié)生產(chǎn)規(guī)律，提高生產(chǎn)效率。

22、該子系統(tǒng)由能源消耗統(tǒng)計(jì)、物料消耗統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)報(bào)表、數(shù)據(jù)采集、趨勢(shì)曲線、質(zhì)量管理等部分組成。3.4.1 能源及原料消耗燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程涉及多種原料和各種風(fēng)水電氣，這些物料的消耗直接影響燒結(jié)廠的能耗指標(biāo)。在沒(méi)有信息化管理系統(tǒng)的生產(chǎn)單位，這些數(shù)據(jù)不計(jì)量或者要靠人工抄表的方式來(lái)計(jì)量，這樣不僅浪費(fèi)了人力，而且數(shù)據(jù)的真實(shí)性不太可靠，通過(guò)現(xiàn)代化的手段，自動(dòng)采集與統(tǒng)計(jì)這些數(shù)據(jù)可以減少人為抄表的隨意性，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性?！澳茉醇霸舷摹蹦K在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)與計(jì)算并及時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)按批次或按時(shí)間的實(shí)時(shí)查詢與歷史查詢，并可存入生產(chǎn)所需的報(bào)表中，通過(guò)用戶界面顯示、導(dǎo)出或直接打印。

23、3.4.2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)由于大型數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，使得工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量數(shù)據(jù)的收集與保存成為了現(xiàn)實(shí)。數(shù)據(jù)庫(kù)就像一個(gè)巨大的倉(cāng)庫(kù)，能夠存放各種雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)。通過(guò)建立相應(yīng)的表把不同的數(shù)據(jù)按一定規(guī)律存放，然后通過(guò)索引等手段再高效的提取?！皵?shù)據(jù)庫(kù)”模塊負(fù)責(zé)將“數(shù)據(jù)采集”模塊采集到的數(shù)據(jù)、過(guò)程數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、模型計(jì)算結(jié)果等各種本系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)信息分類整理并建立數(shù)據(jù)庫(kù)表，作為本系統(tǒng)顯示、計(jì)算、查詢的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3.4.3 生產(chǎn)報(bào)表由于生產(chǎn)報(bào)表的數(shù)據(jù)量很大，通常手工報(bào)表的準(zhǔn)確性得不到保障，手工統(tǒng)計(jì)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且消耗抄錄人員較多的時(shí)間和精力?！吧a(chǎn)報(bào)表”模塊可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的要求自動(dòng)生成班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表

24、、停機(jī)分析報(bào)表、重點(diǎn)參數(shù)異常報(bào)表、全流程物料流轉(zhuǎn)報(bào)表等生產(chǎn)報(bào)表，報(bào)表可在線查看、歷史查詢、電子版導(dǎo)出或直接打印，大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量時(shí)間，避免數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高工作效率，減少管理成本。3.4.4 數(shù)據(jù)采集燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)需要收集燒結(jié)生產(chǎn)中的所有參數(shù)及原燃料、成品礦的成分等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集分為三類數(shù)據(jù)，第一類是燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的所有檢測(cè)信息，主要通過(guò)OPC方式從一級(jí)PLC（或DCS）系統(tǒng)中采集；第二類是原燃料及燒結(jié)礦的化驗(yàn)成分，可以從用戶界面輸入，也可以從三級(jí)系統(tǒng)采集；第三類是從用戶界面輸入的參數(shù)。3.4.5 質(zhì)量管理現(xiàn)場(chǎng)人員最關(guān)注的是產(chǎn)品質(zhì)量。但是，通?！百|(zhì)檢系統(tǒng)”是脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的，操作人員無(wú)法實(shí)時(shí)

25、獲取質(zhì)檢結(jié)果，甚至出現(xiàn)化驗(yàn)結(jié)果不全或錯(cuò)誤的情況。本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、顯示原材料和產(chǎn)成品的檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，工程師可根據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)操作參數(shù)。質(zhì)量數(shù)據(jù)同時(shí)作為配料計(jì)算、控制模型、亞鐵預(yù)報(bào)等模型及報(bào)表的原始數(shù)據(jù)。1)原料質(zhì)量顯示當(dāng)天所有生產(chǎn)批次的原料質(zhì)量數(shù)據(jù)，當(dāng)原料質(zhì)量檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或空缺時(shí)，操作人員可以核實(shí)確認(rèn)后手動(dòng)更正錯(cuò)誤值或補(bǔ)充空缺值，以保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。提供歷史查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和直接打印等功能。2)成品質(zhì)量顯示當(dāng)天所有生產(chǎn)批次的燒結(jié)礦成品質(zhì)量數(shù)據(jù)，當(dāng)燒結(jié)礦成品質(zhì)量檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或空缺時(shí)，操作人員可以核實(shí)確認(rèn)后手動(dòng)更正錯(cuò)誤值或補(bǔ)充空缺值，以保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。提

26、供歷史查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和直接打印等功能。4 優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。4.1 硬件系統(tǒng)燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)建立在一級(jí)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，從一級(jí)系統(tǒng)中采集燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)，從三級(jí)信息系統(tǒng)中采集原燃料、成品等的檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，將控制參數(shù)發(fā)送至一級(jí)系統(tǒng)，由一級(jí)直接控制設(shè)備，因此二級(jí)系統(tǒng)不能脫離一級(jí)系統(tǒng)而獨(dú)立存在。燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)與一級(jí)、三級(jí)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換示意圖如圖4-1所示。L3服務(wù)器L2服務(wù)器PLC1PLC2PLCnL1 圖4-1 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)與一級(jí)、三級(jí)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換示意圖燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)采用C/S的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，硬件系統(tǒng)由服務(wù)器、工程師站、操作

27、員站、交換機(jī)等硬件設(shè)備組成，硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4-2所示。圖4-2 燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D4.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù)為了實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)學(xué)模型計(jì)算、長(zhǎng)期保存燒結(jié)二系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)、方便操作人員查詢歷史數(shù)據(jù)，燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)需要建立大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（ORACL數(shù)據(jù)庫(kù)），根據(jù)不同的權(quán)限設(shè)計(jì)用戶賬號(hào)，根據(jù)不同的需求建立不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表。根據(jù)實(shí)際的需要，本設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)庫(kù)的表分四個(gè)大類，包括：來(lái)自一級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；：物料管理數(shù)據(jù)，化學(xué)分析數(shù)據(jù)和物料編碼等；：二級(jí)模塊計(jì)算結(jié)果或中間數(shù)據(jù)；：系統(tǒng)參數(shù)或錯(cuò)誤日志。每一種類別包含一個(gè)或多個(gè)Oracle的數(shù)據(jù)表。類中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄表都包括實(shí)時(shí)表和歷史表兩類，實(shí)時(shí)表中只有一條記錄，記錄最新數(shù)據(jù)；歷史表則記錄每間隔15秒的所有數(shù)據(jù)。類表中的數(shù)據(jù)來(lái)源可以是畫面修改添加，也可以是直接的數(shù)據(jù)源讀取。4.3 開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)燒結(jié)二級(jí)系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，通過(guò)通訊程序和后臺(tái)調(diào)度程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)流的交換，數(shù)據(jù)之間的流向如圖4-3所示。圖4-3 燒結(jié)二級(jí)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖與