本申請(qǐng)涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐是指爐體可轉(zhuǎn)動(dòng)，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時(shí)靠化學(xué)反應(yīng)熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。轉(zhuǎn)爐按爐襯的耐火材料性質(zhì)分為堿性(用鎂砂或白云石為內(nèi)襯)和酸性(用硅質(zhì)材料為內(nèi)襯)轉(zhuǎn)爐；按氣體吹入爐內(nèi)的部位分為底吹、頂吹和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。

轉(zhuǎn)爐冶煉完成出鋼過程主要包括合金加料下料和擋渣兩項(xiàng)工作，現(xiàn)有的合金加入方式將合金料加入到鋼包后多存在熔化不及時(shí)，而使得鋼液合金成分不均勻，鋼液合金成分命中率低；擋渣操作也有嚴(yán)重的滯后性，導(dǎo)致?lián)踉环€(wěn)定，使得鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，此外還存在一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決轉(zhuǎn)爐冶煉完成出鋼過程主要包括合金加料下料和擋渣兩項(xiàng)工作，現(xiàn)有的合金加入方式將合金料加入到鋼包后多存在熔化不及時(shí)，而使得鋼液合金成分不均勻，鋼液合金成分命中率低；擋渣操作也有嚴(yán)重的滯后性，導(dǎo)致?lián)踉环€(wěn)定，使得鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，此外還存在一定的安全隱患的問題。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制系統(tǒng)，包括合金下料控制單元和下渣檢測(cè)單元；所述合金下料控制單元包括plc控制模塊，所述plc控制模塊與測(cè)距模塊相連接，所述plc控制模塊與角度編碼模塊相連接；

所述下渣檢測(cè)單元包括plc控制模塊，所述plc控制模塊與紅外檢測(cè)模塊相連接，所述紅外檢測(cè)模塊與第一顯示模塊相連接。

可選地，所述plc控制模塊與第二顯示模塊相連接，所述plc控制模塊與聲光報(bào)警模塊相連接。

可選地，所述測(cè)距模塊包括激光測(cè)距儀，所述角度編碼模塊包括爐傾角度編碼器，所述紅外檢測(cè)模塊包括紅外熱像儀。

一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法，所述轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法包括如下步驟：

s1控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度和鋼包車位置至鋼流中心，角度編碼模塊測(cè)量合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)角度將數(shù)據(jù)發(fā)送至plc控制模塊，plc控制模塊進(jìn)行運(yùn)算判斷，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整；

s2紅外檢測(cè)模塊采集鋼水和鋼渣混流圖像，顯示模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理確定鋼渣占鋼流比例，plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣。

可選地，所述轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法包括如下步驟：

s1plc控制模塊控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度至鋼流中心，同時(shí)plc控制模塊通過激光測(cè)距儀控制鋼包車位置至鋼流中心，爐傾角度編碼器測(cè)量合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)角度將數(shù)據(jù)發(fā)送至plc控制模塊，plc控制模塊進(jìn)行運(yùn)算判斷，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整；plc控制模塊接收的激光測(cè)距儀信號(hào)或者爐傾角度編碼器信號(hào)超出下一步自動(dòng)放鋼要求的范圍，plc控制模塊輸出控制聲光報(bào)警模塊的數(shù)字量信號(hào)發(fā)出警報(bào)；

s2紅外熱像儀采集鋼水和鋼渣混流圖像，顯示模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理確定鋼渣占鋼流比例，plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣。

可選地，所述plc控制模塊通過對(duì)激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)、爐傾角度和轉(zhuǎn)爐零位進(jìn)行邏輯運(yùn)算判斷后，發(fā)出輸出信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案包括以下有益效果：本申請(qǐng)的合金下料控制單元通過plc控制模塊對(duì)測(cè)距模塊和角度編碼模塊控制，保證精確定位鋼包車的行走位置，同時(shí)通過plc控制模塊控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度，使得合金旋轉(zhuǎn)溜槽的落料中心與鋼液注流中心對(duì)齊，保證合金料能及時(shí)熔化，保證鋼液合金成分的均勻性。下渣檢測(cè)單元通過plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣保證擋渣的正常進(jìn)行，提高鋼水質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制系統(tǒng)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-2中的符號(hào)表示為：

1-plc控制模塊，2-測(cè)距模塊，3-角度編碼模塊，4-紅外檢測(cè)模塊，5-第一顯示模塊，6-第二顯示模塊，7-聲光報(bào)警模塊。

具體實(shí)施方式

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例一

參見圖1～2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制系統(tǒng)，包括合金下料控制單元和下渣檢測(cè)單元；其特征在于，所述合金下料控制單元包括plc控制模塊1，所述plc控制模塊1與測(cè)距模塊2相連接，所述plc控制模塊1與角度編碼模塊3相連接；

所述下渣檢測(cè)單元包括plc控制模塊1，所述plc控制模塊1與紅外檢測(cè)模塊4相連接，所述紅外檢測(cè)模塊4與第一顯示模塊5相連接。

可選地，所述plc控制模塊1與第二顯示模塊6相連接，所述plc控制模塊1與聲光報(bào)警模塊7相連接。

可選地，所述測(cè)距模塊2包括激光測(cè)距儀，所述角度編碼模塊3包括爐傾角度編碼器，所述紅外檢測(cè)模塊4包括紅外熱像儀。

轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制系統(tǒng)包括出鋼前期控制和中后期控制。前期主要控制鋼包車行走距離、轉(zhuǎn)爐爐傾角度、合金溜槽下料控制；中后期控制主要為鋼包車行走距離、轉(zhuǎn)爐爐傾角度控制。

硬件組態(tài)由西門子s7-400組成。在轉(zhuǎn)爐本體plc模塊1上實(shí)現(xiàn)此控制系統(tǒng)。

采用離線編程調(diào)試，獨(dú)立模塊，單獨(dú)調(diào)用，模擬操作，不影響原系統(tǒng)的使用。自動(dòng)放鋼的合金下料部分(fc245)與搖爐部分(fc246)分為兩個(gè)子功能塊，分別在ob1中調(diào)用。其中合金下料部分可以獨(dú)立調(diào)用，即在不使用自動(dòng)搖爐時(shí)單獨(dú)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)合金下料自動(dòng)化控制。

第一顯示模塊5通過視頻處理算法確定鋼渣占鋼流的比例，第二顯示模塊6可以顯示畫面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，滿足隨時(shí)對(duì)鋼包車的位置進(jìn)行修正。plc控制模塊1與計(jì)算機(jī)是通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，編譯好的程序，通過網(wǎng)絡(luò)把程序下到plc控制模塊的cpu中，plc(可編程邏輯控制器)控制模塊1有很多的模板用來接收和發(fā)送信息，有ai(模擬量輸入)，ao(模擬量輸出)，di(數(shù)字量輸入)，do(數(shù)字量輸出)，plc控制模塊1通過接收輸入信號(hào)并通過程序的邏輯運(yùn)算，最終給出弱電輸出信號(hào)(一般為24v)，再由弱電設(shè)備控制強(qiáng)電設(shè)備運(yùn)行。

轉(zhuǎn)爐本體的plc控制模塊1的功能非常多，包括轉(zhuǎn)爐爐傾、氧槍變頻等很多設(shè)備控制，自動(dòng)放鋼只是其中的一個(gè)功能塊，一般功能塊叫fc塊，功能塊的數(shù)字序號(hào)可以用戶自定義，自動(dòng)放鋼控制系統(tǒng)就是將自動(dòng)放鋼程序(功能塊fc246，)，所有的功能塊都在ob1主程序中調(diào)用或在其他功能塊中嵌套調(diào)用。ob1程序?yàn)橹鞒绦颍闯绦蜷_始運(yùn)行的程序，每一個(gè)plc控制系統(tǒng)都是從ob1中開始運(yùn)行，每一個(gè)plc系統(tǒng)都有且只有一ob1。

實(shí)施例二

參見圖1～2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法，所述轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法包括如下步驟：

s1控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度和鋼包車位置至鋼流中心，角度編碼模塊測(cè)量合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)角度將數(shù)據(jù)發(fā)送至plc控制模塊，plc控制模塊進(jìn)行運(yùn)算判斷，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整；

s2紅外檢測(cè)模塊采集鋼水和鋼渣混流圖像，顯示模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理確定鋼渣占鋼流比例，plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣。

在煉鋼過程中，鋼液在轉(zhuǎn)爐冶煉完成后，經(jīng)由轉(zhuǎn)爐出鋼口澆注到鋼包內(nèi)；以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼液成分的精確調(diào)整；合金料一般是在轉(zhuǎn)爐出鋼量達(dá)到20％-30％時(shí)開始由旋轉(zhuǎn)溜槽導(dǎo)入到鋼包內(nèi)，出鋼量達(dá)到70％-80％時(shí)加完；出鋼過程中，為了使合金料能及時(shí)熔化和保證鋼液合金成分的均勻性，必須使旋轉(zhuǎn)溜槽的落料中心與鋼液注流中心對(duì)齊。

在出鋼過程中加入合金料，通過轉(zhuǎn)爐爐傾角度及鋼包車的位置定位鋼流中心，在第一次后傾搖爐(-84°)合金下料旋轉(zhuǎn)溜槽第一次打開，此時(shí)合金下料插板閥打開，第三次后傾搖爐(-88°)，合金下料旋轉(zhuǎn)溜槽第二次打開，第四次后傾搖爐(-90°)合金振動(dòng)給料機(jī)振動(dòng)5s，停10s，再振動(dòng)5s。合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度由編碼器測(cè)量，在一定的角度合金下料，完成出鋼前期合金下料控制。

由激光測(cè)距儀定位鋼包車位置，爐下操作鋼包車開至預(yù)備出鋼位(32m)，爐前控制轉(zhuǎn)爐后傾至(-20°)，爐前操作工選擇“自動(dòng)出鋼”，開始自動(dòng)出鋼，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)傾動(dòng)至-82°，鋼包車開至33.4m,轉(zhuǎn)爐第一次后傾搖爐(至-84°)，轉(zhuǎn)爐第二次后傾搖爐(至-86°)，鋼包車第二次西行至34.5m,第三次后傾搖爐(至-88°)，延時(shí)20s,第四次后傾搖爐(至-90°)，延時(shí)20s，第五次后傾搖爐(至-92°)，延時(shí)20s,鋼包車第三次西行至35.2m，延時(shí)20s，第六次后傾搖爐(至-94°)，延時(shí)20s，第七次后傾搖爐(至-96°)，延時(shí)20s，第八次后傾搖爐(至-98°)，鋼包車第四次西行至35.6m，延時(shí)20s,第九次后傾搖爐(至-100°)，延時(shí)20s,第十次后傾搖爐(至-102°)，鋼包車第五次西行至36.1m,延時(shí)20s,第十一次后傾搖爐(至-104°)，延時(shí)20s,第十二次后傾搖爐(至-106°)，對(duì)下渣信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)前傾(至-63°),鋼包車自動(dòng)?xùn)|行接余鋼至33.1m,延時(shí)20s,轉(zhuǎn)爐自動(dòng)前傾(至-20°)后自動(dòng)放鋼轉(zhuǎn)手動(dòng)。

實(shí)施例三

參見圖1～2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法所述轉(zhuǎn)爐自動(dòng)出鋼控制方法包括如下步驟：

s1plc控制模塊控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度至鋼流中心，同時(shí)plc控制模塊通過激光測(cè)距儀控制鋼包車位置至鋼流中心，爐傾角度編碼器測(cè)量合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)角度將數(shù)據(jù)發(fā)送至plc控制模塊，plc控制模塊進(jìn)行運(yùn)算判斷，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整；plc控制模塊接收的激光測(cè)距儀信號(hào)或者爐傾角度編碼器信號(hào)超出下一步自動(dòng)放鋼要求的范圍，plc控制模塊輸出控制聲光報(bào)警模塊的數(shù)字量信號(hào)發(fā)出警報(bào)；

s2紅外熱像儀采集鋼水和鋼渣混流圖像，顯示模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理確定鋼渣占鋼流比例，plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣。

可選地，所述plc控制模塊通過對(duì)激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)(模擬量輸入信號(hào))、爐傾角度(模擬量輸入信號(hào))和轉(zhuǎn)爐零位(數(shù)字量輸入信號(hào))進(jìn)行邏輯運(yùn)算判斷后，發(fā)出輸出信號(hào)。

在煉鋼過程中，鋼液在轉(zhuǎn)爐冶煉完成后，經(jīng)由轉(zhuǎn)爐出鋼口澆注到鋼包內(nèi)；以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼液成分的精確調(diào)整；合金料一般是在轉(zhuǎn)爐出鋼量達(dá)到20％-30％時(shí)開始由旋轉(zhuǎn)溜槽導(dǎo)入到鋼包內(nèi)，出鋼量達(dá)到70％-80％時(shí)加完；出鋼過程中，為了使合金料能及時(shí)熔化和保證鋼液合金成分的均勻性，必須使旋轉(zhuǎn)溜槽的落料中心與鋼液注流中心對(duì)齊。

在出鋼過程中加入合金料，通過轉(zhuǎn)爐爐傾角度及鋼包車的位置定位鋼流中心，在第一次后傾搖爐(-84°)合金下料旋轉(zhuǎn)溜槽第一次打開，此時(shí)合金下料插板閥打開，第三次后傾搖爐(-88°)，合金下料旋轉(zhuǎn)溜槽第二次打開，第四次后傾搖爐(-90°)合金振動(dòng)給料機(jī)振動(dòng)5s，停10s，再振動(dòng)5s。合金旋轉(zhuǎn)溜槽旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度由編碼器測(cè)量，在一定的角度合金下料，完成出鋼前期合金下料控制。

由激光測(cè)距儀定位鋼包車位置，爐下操作鋼包車開至預(yù)備出鋼位(32m)，爐前控制轉(zhuǎn)爐后傾至(-20°)，爐前操作工選擇“自動(dòng)出鋼”，開始自動(dòng)出鋼，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)傾動(dòng)至-82°，鋼包車開至33.4m,轉(zhuǎn)爐第一次后傾搖爐(至-84°)，轉(zhuǎn)爐第二次后傾搖爐(至-86°)，鋼包車第二次西行至34.5m,第三次后傾搖爐(至-88°)，延時(shí)20s,第四次后傾搖爐(至-90°)，延時(shí)20s，第五次后傾搖爐(至-92°)，延時(shí)20s,鋼包車第三次西行至35.2m，延時(shí)20s，第六次后傾搖爐(至-94°)，延時(shí)20s，第七次后傾搖爐(至-96°)，延時(shí)20s，第八次后傾搖爐(至-98°)，鋼包車第四次西行至35.6m，延時(shí)20s,第九次后傾搖爐(至-100°)，延時(shí)20s,第十次后傾搖爐(至-102°)，鋼包車第五次西行至36.1m,延時(shí)20s,第十一次后傾搖爐(至-104°)，延時(shí)20s,第十二次后傾搖爐(至-106°)，對(duì)下渣信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)前傾(至-63°),鋼包車自動(dòng)?xùn)|行接余鋼至33.1m,延時(shí)20s,轉(zhuǎn)爐自動(dòng)前傾(至-20°)后自動(dòng)放鋼轉(zhuǎn)手動(dòng)。

本申請(qǐng)的合金下料控制單元通過plc控制模塊對(duì)測(cè)距模塊和角度編碼模塊控制，保證精確定位鋼包車的行走位置，同時(shí)通過plc控制模塊控制轉(zhuǎn)爐爐傾角度，使得合金旋轉(zhuǎn)溜槽的落料中心與鋼液注流中心對(duì)齊，保證合金料能及時(shí)熔化，保證鋼液合金成分的均勻性。下渣檢測(cè)單元通過plc控制模塊采集下渣信號(hào)判斷是否下渣保證擋渣的正常進(jìn)行，提高鋼水質(zhì)量。

以上所述僅是本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的內(nèi)容，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本申請(qǐng)的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。