济钢LF精炼炉L2级自动化系统设计

摘要

随着企业信息化的发展,企业的经营及管理流程实现在线监控,使管理层可以在线获得完整而清晰的信息,实现信息化以提高其核心竞争力。现代的计算机集成制造系统CIMS结构建立基于BPS/MES/PCS三级结构,并以MES为关键,MES是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段,它可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境,帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。本系统就是针对钢铁制造业中的炉外精炼,设计一套适应MES系统的过程自动化系统软件。本文以某钢铁集团210t LF精炼炉控制系统为背景,在分析了LF炉生产工艺的基础上,根据实际生产过程中过程管理以及过程优化的要求,设计出符合实际生产需求的LF精炼炉L2级自动化控制系统。结合Oracle数据库及网络相关技术实现读取三级计划以及与其他化验室、转炉、连铸、真空炉二级之间的数据通讯,使各二级之间能够协调生产。对精炼过程中运转状况、加料、测温、含氧量、通电等生产过程数据信息进行实时跟踪,和基础自动化系统级通讯采用OPC技术进行实时数据通讯,分析了OPC技术通讯原理,结合SIEMENS的OPC服务器,实现数据通讯解决方案。设计出友好的人机界面,极大地提高了精炼过程的信息化管理。钢水的合金化是一个比较复杂的过程,它不仅关系到钢的质量、合金的消耗量,而且关系到钢水的加热制度。合金加料的准确与否直接影响着成品钢的性能,对成品钢的质量显得尤为重要。合金加料的主要功能就是对钢水实现窄成分控制,并使其分布均匀,满足连铸的生产要求。人工计算合金加入量的主要缺点是计算不准确,并且没有考虑到目标优化问题。补加系数法和单纯形法是借助计算机来完成合金加料计算,与人工计算相比,这两种计算方式计算精度高、速度快。本文根据实际钢厂情况,考虑了元素收得率的动态变化,利用参考炉次法,计算出合金元素收得率,采用补加系数法计算出需加合金的重量,同时采用BP神经元网络对元素收得率进行理论上的计算和验证。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 钢水二次精炼概况

1.2.1 炉外精炼技术

1.2.2 炉外精炼设备具备的功能

1.2.3 炉外精炼手段及其共同之处

1.2.4 炉外精炼技术发展趋势

1.3 LF精炼炉简介

1.3.1 LF精炼炉基本概念

1.3.2 LF炉作用

1.3.3 LF炉工艺

1.4 过程控制计算机系统在LF炉中的应用

1.5 论文的主要工作

2 LF精炼炉L2级过程自动化系统的设计

2.1 LF精炼炉L2级过程自动化系统总体架构

2.2 硬件配置

2.3 软件配置

2.4 计算机网络配置

2.5 LF炉过程自动化系统的功能

2.6 LF炉数据库的功能

2.6.1 MES与LF炉过程自动化系统间通讯接口表的结构组成

2.6.2 LF炉过程自动化系统与基础自动化间接口表的结构组成

2.6.3 LF炉过程自动化系统基础表的结构组成

2.6.4 合金计算模型所用数据表

2.6.5 数据存储

2.7 LF炉重要的设备说明

2.8 本章小结

3 LF精炼炉过程自动化系统数据通讯及控制流程设计

3.1 OPC技术产生背景

3.2 OPC技术发展状况

3.3 OPC技术规范简述

3.4 采用OPC技术设计通讯系统的优点

3.5 基于西门子SIMATIC的OPC数据通讯

3.5.1 SIMATIC NET PC软件简介

3.5.2 用于ETHERNET的OPC服务器

3.6 LF炉过程自动化系统的OPC数据通讯实现

3.7 工序流程控制程序的设计

3.7.1 LF炉过程自动化级与L3级的通讯

3.7.2 加料流程

3.7.3 测温流程

3.7.4 精炼炉工作状态位

3.8 LF炉过程自动化级和远程数据库之间的通讯方式

3.8.1 DBLINK方式

3.8.2 ODBC方式

3.9 本章小结

4 LF精炼炉过程自动化系统应用软件设计

4.1 开发软件简介

4.1.1 ORACLE数据库简介及其应用

4.1.2 ADO.NET

4.1.3 .NET软件

4.2 LF炉过程自动化系统软件界面设计

4.2.1 运转状况

4.2.2 元素表定义

4.2.3 合金表定义

4.2.4 钢种表定义

4.2.5 料仓维护

4.2.6 合金配方

4.2.7 冶炼工艺设定

4.2.8 冶炼工艺

4.2.9 事件记录

4.2.10 LF炉钢种化验报告

4.2.11 转炉信息

4.2.12 炉次报告信息

4.3 本章小结

5 合金加料模型

5.1 概述

5.2 合金化模型的意义

5.3 合金化模型简介

5.3.1 机理建模

5.3.2 一般计算公式

5.3.3 补加系数法

5.3.4 基于单纯形法的合金补加计算模型

5.3.5 拉配法

5.4 合金化模型的实现

5.4.1 合金化模型的计算方法的确定

5.4.2 合金化模型的数据表

5.4.3 合金化模型计算过程

5.4.4 合金化模型软件实现

5.5 合金元素收得率的计算方法

5.5.1 参考炉次法

5.5.2 线性回归统计

5.5.3 神经元网络优化算法

5.6 本章小结

6 结论

致谢

参考文献