CN103792922B - 转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控*** - Google Patents

转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，所述的称量数据采集监控***包括设置在铁合金称量斗小车外部同一水平面上，分别通过圆柱形压头机构安装的三个称重传感器，所述称重传感器依次连接二次称重仪表和可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器通过以太网与工业交换机相连，所述工业交换机分别与人机交互界面和ERP服务器相连，所述ERP服务器连接有多个客户端。本发明提供了一种数据采集准确、记录客观、显示实时，且能将采集到的监控数据传输至炼钢厂的生产成本管理***，进行数据二次开发利用的转炉炼钢铁合金加料称量***。

Description

转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***
技术领域
本发明属于转炉炼钢生产技术领域，具体涉及一种在转炉炼钢过程中添加铁合金物料的称量数据采集监控***。
背景技术
在传统炼钢生产过程中，铁合金称量斗小车的称架轻，称架无定位，且由于用钢丝绳拖缆，信号有干扰，造成称重表数字波动大，无法保证原始数据采集的准确性。同时由于14个料仓、3座转炉共用一套铁合金称，合金称量距离转炉生产主控室较远，数据没有采集到转炉生产操作界面上，炉长不能及时了解掌握每座转炉所需铁合金料的品种和每种品种的加料量，容易产生人为失误，而导致冶炼成分不合要求，从而影响到炼钢质量，对冶炼造成严重后果。且对每座转炉、每一炉钢的合金消耗量缺乏统计管理，无法进行成本统计和控制，对成本控制工作造成很大影响。
因此，对转炉炼钢生产过程中铁合金加料的在线数据进行采集监控，实施客观记录，控制铁合金加料的准确性、稳定性和实效性，并及时将加料数据传输至生产成本质量管理***，已是现代化炼钢生产发展所需。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，旨在提供一种能够准确采集、客观记录、实时显示转炉炼钢过程中添加铁合金物料的在线数据，且能及时将上述数据传输至炼钢厂的生产成本管理***，进行数据二次开发利用的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***。
为实现上述发明目的，本发明提供一种转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，所述铁合金加料涉及的设备包括铁合金高位加料仓、铁合金称量斗小车和炼钢转炉，所述称量数据采集监控***包括设置在铁合金称量斗小车外部同一水平面上，分别通过压头限位机构安装的三个称重传感器，所述三个称重传感器用于采集铁合金称量斗小车的电压荷重信号，并将采集到的电压荷重信号传输给二次称重仪表；
所述二次称重仪表与所述三个称重传感器之间采用四芯带屏蔽拖链电缆连接，用于接收每个称重传感器传输来的电压荷重信号，并将上述电压荷重信号转换为4-20mA的直流电流信号，同时将转换后的直流电流信号传输给可编程逻辑控制器；
所述可编程逻辑控制器与二次称重仪表连接，用于收集、存储二次称重仪表传输来的信号，通过使用可编程逻辑控制器编制的控制程序，对收集到信号进行处理，以及实现对铁合金加料称量所涉及设备的顺序控制，所述可编程逻辑控制器通过以太网将处理后获得的数据传输给工业交换机；
所述工业交换机用于接收可编程逻辑控制器传输来的数据，形成两路数据输出，一路将数据传输给人机交互界面实现数据的实时显示，另一路通过光纤将数据传输给ERP服务器；
所述人机交互界面用于实时显示由工业交换机传输来的数据和对铁合金加料称量所涉及设备进行操作监控；
所述ERP服务器用于接收工业交换机传输来的数据，同时将转炉炼钢铁合金称量数据采集监控***并入炼钢厂的ERP***，对上述数据进行二次开发后输出给客户端使用。
实施本发明的监控***，具有以下有益效果：三个称重传感器设置在铁合金称量斗小车外部的同一水平面上，形成稳定的受力平面，确保采集到的原始数据的有效性和准确性；称重传感器通过四芯带屏蔽拖链电缆将采集到的电压荷重信号传输至二次称重仪表，上述电缆传输方式抗拉扯、不易缠绕损坏，有助于铁合金称量斗小车在称量辊道上灵活移动，能够有效消除外部信号的干扰；通过使用可编程逻辑控制器编制控制程序，取代传统的按钮操作，实现对铁合金加料涉及设备的顺序控制，由可编程逻辑控制器确定明确的物流流向，避免人为差错，且可以随时更改高位加料仓的仓料名，实现对每座转炉、每种铁合金物料的数据实现自动计量、自动累计，简化各操作环节，排除人为因素造成的准确度低、效率低和不客观的问题；对数据的交换、铁合金物料的品种、数量和去向都形成记录，且实时在人机交互界面上进行显示；对获取到的数据能够保存一个月，数据溯源性好；针对不同钢种的铁合金物料添加，炉长能及时从采集到的数据中得到反馈信息，对转炉的冶炼数据做到心中有数，冶炼过程中能合理控制冶炼参数，保证炼钢质量；将转炉炼钢铁合金称量监控***并入炼钢厂的生产成本管理***，对每炉钢的铁合金物料的消耗量进行统计管理，实现生产成本的统计和控制。
附图说明
图1为本发明中转炉炼钢铁合金加料的工艺流程图；
图2为本发明中转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***的原理图；
图3为本发明中压头限位机构的结构示意图；
图中：1-铁合金高位加料仓、2-铁合金称量斗小车、3-炼钢转炉、4-称重传感器、5-二次称重仪表、6-可编程逻辑控制器、7-工业交换机、8-人机交互界面、9-ERP服务器、10-客户端、11-压头板、12-压头、13-底板、14-导电阻、15-防尘橡胶圈、16-传感器保护箱、17-顶部焊接板、18-底部焊接板、19-定位销、20-定位圈、21-防倾翻限位圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所作的任何变换，均落入本发明的保护范围。
如图1所示，转炉炼钢铁合金加料工艺涉及的设备主要包括铁合金高位加料仓1、铁合金称量斗小车2和炼钢转炉3，从炼钢转炉3送来的每一罐钢水，由于成分的差异和产品钢种的不同，所需加入的铁合金物料的种类和数量也不同；按照配料单的参数，所需的铁合金物料从高位加料仓1卸料到铁合金称量斗小车2进行称量，为适应实际生产节奏，在本实施例中为十四个高位加料仓1设置了两个铁合金称量斗小车2，两个铁合金称量斗小车2在水平称量辊道上相对设置，但同一时间只使用其中一个称量斗小车，另一个称量斗小车作为备用小车，确保能够及时更换不耽误生产；当铁合金称量斗小车按照配料单的配料参数称量完毕后，将铁合金物料通过叉车运送到待加铁合金物料的炼钢转炉3，完成加料。
为确保各品种铁合金物料称量的准确性、实现对转炉炼钢过程中铁合金物料添加所涉及设备的顺序控制，实时的显示监控数据和对铁合金物料添加涉及的设备进行操作监控，以及将转炉炼钢铁合金称量数据采集监控***并入炼钢厂的生产成本管理***，对每炉钢的铁合金物料的消耗量进行统计管理，实现生产成本的统计和控制，本发明提供了一种转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***。
如图2所示，所述称量数据采集监控***包括设置在铁合金称量斗小车2外部同一水平面上，分别通过压头限位机构安装的三个称重传感器4，所述三个称重传感器4用于采集铁合金称量斗小车2的电压荷重信号，并将采集到的电压荷重信号传输给二次称重仪表5；
所述二次称重仪表5与所述三个称重传感器4之间均采用四芯带屏蔽拖链电缆连接，用于接收每个称重传感器传输来的电压荷重信号，并将上述电压荷重信号转换为4-20mA的直流电流信号，同时将转换后的直流电流信号传输给可编程逻辑控制器6；
所述可编程逻辑控制器6与二次称重仪表5连接，用于收集、存储二次称重仪表5传输来的信号，通过使用可编程逻辑控制器6编制控制程序，对收集到的信号进行处理，以及实现对铁合金加料涉及设备的顺序控制，所述可编程逻辑控制器6通过以太网将处理后获得的数据传输给工业交换机7；
所述工业交换机7用于接收可编程逻辑控制器6传输来的数据，形成两路数据输出，一路将数据传输给人机交互界面8实现监控数据的实时显示，另一路通过光纤将数据传输给ERP服务器9；
所述人机交互界面8用于实时显示由工业交换机7传输来的数据和对铁合金加料称量所涉及设备进行操作监控；
所述ERP服务器9用于接收工业交换机7传输来的监控数据，将转炉炼钢铁合金称量数据采集监控***并入炼钢厂的ERP***，对上述监控数据进行二次开发后输出给客户端使用。
所述炼钢厂的ERP***由ERP服务器9和客户端10组成，所述客户端10为计算机，所述ERP服务器9通过以太网实现与客户端10之间的数据通信。
本发明中的可编程逻辑控制器6采用西门子SIMATICPLC，该PLC支持模块拓展，可处理多路I/O，满足设备控制需求，软件平台基于MicrosoftWindows2000/XP操作***，安装方便，界面友好，编程简单；工业交换机7作为数据交换枢纽，拥有多路数据端口，能够同时进行数据接收和数据发送，传输效率高；人机交互界面8的画面图形编制、数据读写、通讯组态、趋势记录、报警记录等都极为方便，整个监控***布局合理，网络运行稳定、通讯畅通。
考虑到生产现场的不利环境条件，本发明还提供了一种用于将称重传感器4牢固、可靠的安装在铁合金称量斗小车2外部的压头限位机构，如图3所示，所述压头限位机构包括压头板11、压头12和底板13，所述压头板11和底板13水平安装，水平允差<1/500，且所述压头板11和底板13中心对齐，同心度允差<Φ0.2，所述压头12安装在压头板11的底部中间位置，且所述压头12底部设置有与称重传感器4的球头相配合的凹槽，所述压头板11顶部还设置有顶部焊接板17，所述底板13的底部还设置有底部焊接板18，所述压头机构通过顶部焊接板17和底部焊接板18焊接在铁合金称量斗小车2外部，确保铁合金称量斗小车2在称量辊道上运动时，所述称重传感器4得到可靠保护，不会由于受到碰撞而产生移位，保证采集数据的有效性和准确性。
所述压头机构还包括导电阻14，所述导电阻14的一端安装在压头板11上，另一端安装在底板13上，用于防止大电流直接通过称重传感器4，避免损坏称重传感器4内部的应变电阻。
在所述压头12与称重传感器4的球头接触部位的外部设置有防尘橡胶圈15，用于防止称重传感器4受到周围不良环境的影响，延长使用寿命。
在所述的称重传感器4的外部设置有传感器保护箱16，用于保护称重传感器4，延长称重传感器4的使用寿命。
为防止称重传感器4在称量过程中移位，进一步的为每个称重传感器设置了定位机构，所述定位机构安装在压头限位机构侧部，所述定位机构由定位销19、定位圈20和防倾翻限位圈21组成，所述定位圈20和防倾翻限位圈21依次套装在定位销19外部。
当铁合金称量斗小车2外部的三个称重传感器4均安装完成后，所述的三个称重传感器4位于同一平面，构成稳定的受力平面，且压头12和称重传感器4的球头配合良好，测量数据准确、可靠。
上述转炉炼钢铁合金加料称量监控***的使用包括以下步骤：
1）通过压头限位机构将三个称重传感器可靠牢固的安装在称量斗小车外部的同一水平面上；
2）采用四芯带屏蔽拖链电缆实现称重传感器与二次称重仪表的可靠连接；
3）合理布线，实现二次称重仪表与可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与工业交换机，工业交换机与人机交互界面，工业交换机与ERP服务器之间的可靠连接和顺畅通信；
4）使用可编程逻辑控制器编制程序，实现对铁合金加料涉及设备的顺序控制，由可编程逻辑控制器确定明确的物流流向，实现对每座转炉、每种铁合金物料的数据实现自动计量、自动累计；对数据的交换、铁合金物料的品种、数量和去向都形成记录，且实时在人机交互界面上进行显示，通过操作人机交互界面实现对转炉炼钢铁合金加料工艺涉及的设备的操作。
采用上述转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***后，现场工作人员通过操作人机交互界面上显示的操作画面即可实现对转炉炼钢铁合金加料工艺涉及的设备的操作，具体操作步骤如下：
1）在操作画面上选择称重使用的称量斗小车图标；
2）根据配料单的配料参数选择料仓后，设定好需要称量的重量；
3）点击称重开始图标，开始称量铁合金物料，称量到设定重量时称量停止；
4）在操作画面上选择待添加铁合金物料的炼钢转炉号；
5）所有称量完毕，点击称重结束图标，完成一个转炉的铁合金物料称量。
本发明提供的技术方案满足对转炉炼钢生产过程中的生产管理、数据溯源的要求，实现对生产管理中获取的数据有效记录和存储，工作人员能够溯源每一座转炉，每一炉钢所消耗铁合金物料的品种和消耗量，真正实现将产品质量管理人员从梳理数据的繁琐工作中解放出来，将更多的精力投入到解决实际品质问题，使产品的全员质量管理用实时的数据来诠释；此外，本发明提供的称量数据采集监控***稳定可靠、避免了人为因素和现场不利环境条件对检测信号的影响，能够提供可靠、真实、有效的数据，为客户端的二次开发利用提供有力保障。

Claims (8)

1.转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，所述铁合金加料涉及的设备包括铁合金高位加料仓（1）、铁合金称量斗小车（2）和炼钢转炉（3），所述称量数据采集监控***包括设置在铁合金称量斗小车（2）外部同一水平面上，分别通过压头限位机构安装的三个称重传感器（4），所述三个称重传感器（4）用于采集铁合金称量斗小车（2）的电压荷重信号，并将采集到的电压荷重信号传输给二次称重仪表（5）；所述二次称重仪表（5）与所述三个称重传感器（4）之间采用四芯带屏蔽拖链电缆连接，用于接收每个称重传感器（4）传输来的电压荷重信号，并将上述电压荷重信号转换为4-20mA的直流电流信号，同时将转换后的直流电流信号传输给可编程逻辑控制器（6）；所述可编程逻辑控制器（6）与二次称重仪表（5）连接，用于收集、存储二次称重仪表（5）传输来的信号，通过使用可编程逻辑控制器（6）编制的控制程序，对收集到的信号进行处理；其特征在于：
所述可编程逻辑控制器（6）与二次称重仪表（5）连接，实现对铁合金加料称量所涉及设备的顺序控制，所述可编程逻辑控制器（6）通过以太网将处理后获得的数据传输给工业交换机（7）；
所述工业交换机（7）用于接收可编程逻辑控制器（6）传输来的数据，形成两路数据输出，一路将数据传输给人机交互界面（8）实现数据的实时显示，另一路通过光纤将数据传输给ERP服务器（9）；
所述人机交互界面（8）用于实时显示由工业交换机（7）传输来的数据和对铁合金加料称量所涉及设备进行操作监控；
所述ERP服务器（9）用于接收工业交换机（7）传输来的数据，同时将转炉炼钢铁合金称量数据采集监控***并入炼钢厂的ERP***，对上述数据进行二次开发后输出给客户端（10）使用。
2.根据权利要求1所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：所述炼钢厂的ERP***由ERP服务器（9）和客户端（10）组成，所述客户端（10）为计算机，所述ERP服务器（9）通过以太网实现与客户端（10）之间的数据通信。
3.根据权利要求1所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：所述压头限位机构包括压头板（11）、压头（12）和底板（13），所述压头板（11）和底板（13）水平安装，水平允差<1/500，且所述压头板（11）和底板（13）中心对齐，同心度允差<Φ0.2，所述压头（12）安装在压头板（11）的底部中间位置，且所述压头（12）底部设置有与称重传感器的球头相配合的凹槽。
4.根据权利要求3所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：所述压头限位机构还包括导电阻（14），所述导电阻（14）的一端安装在压头板（11）上，另一端安装在底板（13）上，用于防止大电流直接通过称重传感器，避免损坏称重传感器内部的应变电阻。
5.根据权利要求3所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：在所述压头（12）与称重传感器的球头接触部位的外部设置有防尘橡胶圈（15）。
6.根据权利要求1所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：在所述的称重传感器（4）的外部设置有传感器保护箱（16）。
7.根据权利要求1所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：所述压头限位机构焊接在铁合金称量斗小车（2）的外部。
8.根据权利要求1所述的转炉炼钢铁合金加料称量数据采集监控***，其特征在于：在所述压头限位机构的侧部设置有定位机构，所述定位机构由定位销（19）、定位圈（20）和防倾翻限位圈（21）组成，所述定位圈（20）和防倾翻限位圈（21）依次套装在定位销（19）外部。
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