炼钢跟踪逻辑推理及排他性研究及应用

卢武阳 李志亮

【摘 要】通过对炼钢车间工艺流程和生产物料信息跟踪的深入研究、以及对物料跟踪逻辑推理算法及排他性的开发与突破，以天车定位技术为基础，开发了炼钢天车物流管理系统，具有完善的天车信息、任务信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，实现了复杂的多跨不固定点位环境下，以炉号为主线的炼钢车间全流程物料跟踪。

【关键词】逻辑推理 排他性 天车物料管理 炼钢物料跟踪

1 引言

炼钢车间物料流转主要以天车作为运输工具，天车作业时，铁包、钢包和废料斗的位置和质量变化与各工艺环节中物料的接收和产出事件紧密关联，因此，跟踪和识别天车的行为就可以准确跟踪铁水、废钢和钢水等物料的周转情况，特别是在复杂的多跨不固定点位环境下，天车定位跟踪是实现炼钢物料跟踪的必要条件。在天车物料这条主线的贯穿下，可以迅速打通生产过程中各工序二级系统间的物料数据壁垒，从而形成炼钢车间生产过程的完整数据流信息，实现全厂物流信息管理[3]。

2 总体思想

基于天车定位技术，实时接收现场传感器信息[1]，以炼钢车间物料流转事件为对象[2]，采集天车吊运物料所经工艺点的物料质量变化、空间坐标、时间等信息，通过严密的逻辑推理和每一个事件的排他性，准确判定该工艺点发生的各种物料流转事件，然后根据不同事件的性质以固化的逻辑规则进行推理和计算，从而获得该事件产生前后物料信息和容器信息的变化数据。同时，本系统与炼钢车间各工序二级系统进行数据交换，使各二级系统所收集的物料信息与具體炉次精确匹配，得到以炉号为关键字的整条物流信息。如图1所示。

图1 数据结构流程图

3 关键技术研究实现

3.1逻辑推理算法建立

基于炼钢车间工艺过程相对独立，每一个工艺事件所处空间时间均不同的特点，实时采集物料质量变化数据和天车大车、小车空间坐标，制定相应的逻辑推理规则，推理天车工作过程中所发生的工艺事件。为了保证系统逻辑推理的精准度，必须紧密结合钢厂实际工况、工艺制度和操作特点优化推理规则，并建立相应工艺事件的排他性标准，这是获得准确炼钢物料信息的关键。炼钢物料跟踪逻辑推理全部围绕天车事件进行。工艺事件逻辑推理建立在天车事件发生上，有多个要素，分别是起始时间、结束时间、物料来源地点、物料放置地点、容器来源地点、容器放置地点、吊装物重量信息等。

吊装物重量信息中有三个概念，分别是进入一个工位时天车秤的物料质量称为入工位质量，离开该工位时的物料质量称为出工位质量，两质量之差称为差值质量，通过这三个数值变化可以推理出事件发生的起始、结束时间和事件发生的结果。例如，如果过跨车入工位质量在16～19t，出工位质量24～26t，则推理出在过跨车进行了“加废料事件”，而差值质量即为所加废料的质量。

3.2物料跟踪实现

物料自动跟踪是指对同一炉次的物料在各工艺环节的流转状态（投人、产出、放置等事件）进行实时跟踪。目前跟踪方式有多种，我们采用由天车携传信息的方式跟踪物料流转，将系统划分为天车信息、任务信息、物料管理、容器管理、接口管理等功能，将其跟踪信息集中显示到操作室的HMI上，方便操作人员监控，如图2所示。

图2 HMI监控主界面

由于炼钢物流数据是以转炉炉次为单位进行收集的，因此所有工艺环节的物料信息最终必须要与转炉炉号相关联。多数情况下，炉号由转炉二级产生，而炉号产生前发生的物流信息和途经工艺点顺序号进行关联。当天车运输铁水包到达转炉并得到炉号时，便可通过这些相互关联的工艺点顺序号实现之前的物料信息与炉号的关联，转炉之后的工艺点物料信息直接与炉号相关联即可。最终能够通过炉号查询到所有工艺点二级系统所收集的全部物料信息，实现对完整炼钢物流数据的跟踪。

3.3排他性及异常处理机制

作为一套完善的跟踪系统，必须拥有同样完善的异常处理机制。根据现场工况可能产生的物料跟踪问题，建立自动报警、人工确认、人工HMI界面操作、自动跟踪信息同步这一异常处理流程。在此过程中，允许有权限的操作人员对异常跟踪信息进行一键式替换。异常处理机制的规则是在已知炼钢车间所有工艺事件和天车事件都具有排他性的基础上建立的。此种排他性是天车工作空间范围、吊装物料重量范围、吊装容器重量范围、事件发生空间范围、炼钢工艺流程等综合考量的推理结果，能够帮助系统准确高效的判定物料跟踪状态，也能够提示指导操作人员对物料跟踪中产生的问题进行手动干预。

4结语

基于天车定位和逻辑推理算法的炼钢天车物流管理系统与主要工艺环节的自动化二级系统相结合，再经反复参照人工现场实测数据和自动采集数据进行归纳分析，保证了系统推理和分析机制的有效性。完美地实现了炼钢车间全流程物料跟踪，实时反映了炼钢各工艺环节的物料消耗情况，为工艺生产的精细化管理提供了数据支撑，使企业能有针对性地改进工艺操作水平，降低了物料消耗。同时为自动炼钢的实现提供了可靠的物料信息保障，是提高炼钢综合自动化水平的一个重要基石，其使用效果达到了国内同类企业先进水平。

参考文献：

[1] 王茜.基于RFID技术的仓储物料追踪研究[D].天津师范大学，2008：1-18.

[2] 史美伦，傅杰.现代炼钢流程冶炼工序的比较研究[C].中国电炉流程和工程技术文集.北京：冶金工业出版社，2005：69-76.

[3] 于忠良，王德绪 等.生产物流跟踪数据自动采集在炼钢厂的应用[J].鞍钢技术，2009（2）：16-50.

作者简介：卢武阳（1991—），男，河南信阳人，本科，助理工程师，长期从事PLC编程和二级系统开发工作，主持参与过炼钢、炼焦、镀锌、无人天车电气工程；李志亮（1982—），男，河北唐山人，本科，工程师，长期从事PLC编程和界面组态设计工作，主持参与过炼钢、炼焦、型钢、无人天车电气工程。