RU2801735C1 - Control method and control system for production plants - Google Patents

Abstract

FIELD: production control systems.

SUBSTANCE: control method and a control system for multiple production plants of the same type. The method for managing production plants located at multiple production sites comprises the step of preparing information data for aggregating the operating data of each of the production units for each of the production sites, the stage of accumulating operating data, the stage of analysing the operating conditions of each of the production units, the stage of displaying information about current conditions operating each of the production plants on a display device located in a control section other than the production sites, a production plant control step.

EFFECT: accurate detection of operational abnormalities of production plants, without using a large amount of labour force and quick response to operational abnormalities.

4 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к способу управления и системе управления для производственных установок для управления многочисленными однотипными производственными установками, расположенными на многочисленных производственных участках.The present invention relates to a control method and a control system for production plants for controlling multiple production plants of the same type located in multiple production sites.

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

В обрабатывающей промышленности, где для производства продукции требуется большое количество крупномасштабных производственных установок, объединение производственных установок в одном месте потребует огромного участка и повлечет за собой риск полной остановки работы в случае крупной аварии, такой как как землетрясение, поэтому производственные участки часто распределены по стране и иногда и за границей. В этом случае на каждом производственном участке составляется производственный план, и производственная установка эксплуатируется в соответствии с производственным планом.In the manufacturing industry, where a large number of large-scale production plants are required to manufacture products, consolidating production plants in one place will require a huge area and entail the risk of a complete shutdown in the event of a major accident such as an earthquake, so production sites are often distributed throughout the country and sometimes abroad. In this case, a production plan is drawn up at each production site, and the production plant is operated in accordance with the production plan.

В черной металлургии сталелитейные заводы часто располагаются в нескольких местах. Среди сталеплавильных заводов, в объединенных сталелитейных заводах, в которых производственные установки объединены применительно к процессам выше по ходу технологического потока и процессам ниже по ходу технологического потока, производственные установки, такие как доменная печь для производства источника железа, конвертер для регулировки компонентов расплавленного чугуна, производимого в доменной печи, установка для непрерывной разливки для затвердевания расплавленного чугуна в слябы в виде плит и установка для горячей прокатки для вытягивания слябов в более тонкие листы часто устанавливаются совместно на сталелитейных заводах. До сих пор определение анормальности в работе этих производственных установок выполнялось для каждой производственной установки на каждом производственном участке, и на каждой производственной установке анормальность устранялась в индивидуальном порядке.In the iron and steel industry, steel mills are often located in multiple locations. Among steel plants, in integrated steel mills in which production units are combined for upstream processes and downstream processes, production units such as a blast furnace for producing an iron source, a converter for adjusting the components of molten iron produced in a blast furnace, a continuous casting plant for solidifying molten iron into slabs and a hot rolling plant for drawing slabs into thinner sheets are often installed together in steel mills. Until now, the determination of abnormality in the operation of these production units was carried out for each production unit at each production site, and at each production unit, the abnormality was eliminated individually.

Как правило, производственная установка эксплуатируется операторами по эксплуатации, проверяющими рабочие данные. Когда определяется, что работа является анормальной, условия работы изменяются для того, чтобы предотвратить развитие анормальности, тем самым стабилизируя работу установки. Технология обнаружения анормальности в работе доменных печей описана, например, в патентной литературе 1. В частности, значение статистики Q, которая представляет собой вторую и последующие компоненты, полученные путем проведения анализа главных компонентов данных от манометров, установленных в шахте корпуса доменной печи, увеличивается при изменении давления в шахте при нарушении вентиляции доменной печи. Согласно технологии, описанной в патентной литературе 1, устанавливается пороговое значение для статистики Q в нормальных условиях, собранной заранее, и когда статистика Q превышает пороговое значение, определяется, что в доменной печи возникла эксплуатационная анормальность.As a rule, the production plant is operated by operators of the operation, checking the operating data. When it is determined that the operation is abnormal, the operating conditions are changed in order to prevent the development of the abnormality, thereby stabilizing the operation of the plant. The technology for detecting abnormality in operation of blast furnaces is described, for example, in patent literature 1. In particular, the value of the Q statistic, which is the second and subsequent components obtained by analyzing the principal components of data from pressure gauges installed in the shaft of the blast furnace vessel, increases with change in pressure in the mine in violation of the ventilation of the blast furnace. According to the technology described in Patent Literature 1, a threshold value is set for the Q statistic under normal conditions collected in advance, and when the Q statistic exceeds the threshold value, it is determined that an operating abnormality has occurred in the blast furnace.

Перечень цитируемой литературыList of cited literature

Патентная литератураPatent Literature

Патентная литература 1: Выложенная заявка на японский патент № 2017-128805Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-128805

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая задачаTechnical task

В последние годы количество операторов по эксплуатации сокращалось на фоне сокращения рабочей силы из-за оптимизации бизнеса и сокращения местного работающего населения. Фактически, при возникновении анормальности в работе необходимо временно прекратить работу, и затем незамедлительно предпринять необходимые действия для устранения неисправности. Однако при меньшем количестве операторов по эксплуатации большая часть работы, связанной с эксплуатацией, приходится на долю нескольких операторах по эксплуатации. В дополнение к этому, при такой работе с меньшим количеством операторов по эксплуатации оперативная экспертиза в случае возникновения анормальностей не передается гладко, и продолжение работы без осведомленности о нештатной ситуации на производственных установках может привести к еще большим неприятностям, влекущим за собой длительные простои и большие затраты на восстановление. Более того, такая ситуация затрудняет производство продукции и приводит к снижению реализации продукции. В свете вышеизложенного для различных процессов разрабатываются технологии обнаружения анормальности, которые были описаны выше. Однако важно, чтобы эти технологии обнаружения отклонений в работе работали надежно и отражались в работе с тем, чтобы предотвратить серьезные проблемы с установкой.In recent years, the number of operations operators has been declining against the background of a reduction in the workforce due to business optimization and a reduction in the local working population. In fact, when an abnormality occurs in the operation, it is necessary to temporarily stop the operation, and then immediately take the necessary actions to eliminate the malfunction. However, with fewer operators, most of the work associated with the operation falls to a few operators. In addition, when operating in this manner with fewer field operators, operational expertise in the event of anomalies does not transfer smoothly, and continuing to work without the awareness of an abnormal situation in production plants can lead to even more trouble, resulting in long downtime and high costs. for recovery. Moreover, this situation complicates the production of products and leads to a decrease in sales of products. In light of the foregoing, abnormality detection technologies are being developed for various processes, which have been described above. However, it is important that these anomaly detection technologies work reliably and are reflected in operation in order to prevent serious installation problems.

Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеуказанной проблемы, и задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ управления и систему управления для производственных установок, которые точно обнаруживают эксплуатационные анормальности производственных установок, не требуя большого количества рабочей силы и позволяя оперативно реагировать на эксплуатационные анормальности.The present invention has been made in view of the above problem, and an object of the present invention is to provide a control method and a control system for manufacturing plants that accurately detects operational abnormalities of manufacturing plants without requiring a large amount of manpower and allowing prompt response to operational abnormalities.

Решение задачиThe solution of the problem

Способ управления согласно настоящему изобретению для производственных установок, предназначенный для управления многочисленными однотипными производственными установками, расположенными на многочисленных производственных участках, включает в себя: этап подготовки информационных данных для агрегирования рабочих данных каждой из производственных установок для каждого из производственных участков; этап накопления данных для накопления рабочих данных, агрегированных на этапе подготовки информационных данных, в компьютере, расположенном на участке накопления данных; этап анализа данных для анализа условий эксплуатации каждой из производственных установок с использованием рабочих данных, накопленных на этапе накопления данных; этап отображения данных для отображения информации об условиях эксплуатации каждой из производственных установок, проанализированной на этапе анализа данных, на блоке отображения, расположенном на каждом из производственных участков; и этап управления установкой для обращения к информации, отображаемой на этапе отображения данных, и управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с первого производственного участка.The control method of the present invention for manufacturing plants for controlling multiple same-type manufacturing plants located in multiple manufacturing sites includes: preparing information data for aggregating operating data of each of the manufacturing plants for each of the manufacturing sites; a data accumulation step for accumulating operational data aggregated in the information data preparation step in a computer located in the data accumulation section; a data analysis step for analyzing the operating conditions of each of the production units using the operating data accumulated in the data accumulation step; a data display step for displaying information about the operating conditions of each of the production plants analyzed in the data analysis step on a display unit located in each of the production sites; and a plant control step for accessing the information displayed in the data display step and controlling the production plant located in the second production site from the first production site.

Этап отображения данных может включать в себя этап отображения информации об текущих условиях эксплуатации каждой из производственных установок на устройстве отображения, расположенном на участке управления, отличном от производственных участков, и этап управления установкой может включать в себя этап управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с участка управления, а не с первого производственного участка.The step of displaying data may include the step of displaying information about the current operating conditions of each of the production plants on a display device located in a control area different from the production areas, and the step of controlling the plant may include a step of controlling a production plant located in a second production area. , from the control site, not from the first production site.

Способ управления производственной установкой может включать в себя, вместо этапа управления производственной установкой, этап представления информации, предназначенный для представления, с первого производственного участка или участка управления, оператору по эксплуатации на производственном установке, расположенной на втором производственном участке, информации управления эксплуатацией производственной установки.The production plant control method may include, instead of the production plant control step, an information presentation step for presenting, from the first production site or the control site, to the operation operator of the production plant located in the second production site, the operation control information of the production plant.

Способ управления производственной установкой может включать в себя этап определения условий управления для определения то, является ли работа анормальной на каждой из производственных установок, на основе результатов анализа на этапе анализа данных, и этап управления производственной установкой или этап представления информации может выполняться тогда, когда определяется то, что по меньшей мере одна из производственных установок имеет эксплуатационную анормальность.The production plant control method may include a step of determining control conditions for determining whether the operation is abnormal in each of the production plants based on the analysis results of the data analysis step, and the production plant control step or the information presentation step may be performed when it is determined that at least one of the production units has an operational abnormality.

Этап определения условий эксплуатации может включать в себя этап определения того, является ли работа анормальной, с использованием показателя работы, рабочих данных и по меньшей мере одной части метаданных рабочих условий, преобразованных в одну и ту же шкалу.The step of determining the operating conditions may include the step of determining whether the operation is abnormal using the performance indicator, operating data and at least one part of the operating conditions metadata converted to the same scale.

Система управления согласно настоящему изобретению для производственных установок, предназначенная для управления многочисленными однотипными производственными установками, расположенными на многочисленных производственных участках, включает в себя: блок подготовки информационных данных, выполненный с возможностью агрегирования рабочих данных каждой из производственных установок для каждого из производственных участков; блок накопления данных, выполненный с возможностью накопления рабочих данных, агрегированных блоком подготовки информационных данных; блок анализа данных, выполненный с возможностью анализа условий эксплуатации каждой из производственных установок с использованием рабочих данных, накопленных блоком накопления данных; блок отображения, расположенный на каждом из производственных участков и выполненный с возможностью отображения информации об условиях эксплуатации каждой из производственных установок, анализируемых блоком анализа данных; и блок управления установкой, выполненный с возможностью обращения к информации, отображаемой на блоке отображения, и управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с первого производственного участка.The control system according to the present invention for production plants for controlling multiple production plants of the same type located in multiple production sites includes: an information data preparation unit configured to aggregate operating data of each of the production plants for each of the production sites; a data accumulation unit configured to accumulate operational data aggregated by the information data preparation unit; a data analysis unit configured to analyze the operating conditions of each of the production units using operating data accumulated by the data accumulation unit; a display unit located at each of the production sites and configured to display information about the operating conditions of each of the production units analyzed by the data analysis unit; and a plant control unit configured to access the information displayed on the display unit and control the production plant located in the second production section from the first production section.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

Способ управления и система управления для производственных установок согласно настоящему изобретению позволяют точно обнаруживать эксплуатационные анормальности производственных установок, не требуя большого количества рабочей силы и позволяя быстро реагировать на эксплуатационные анормальности.The control method and control system for production plants according to the present invention can accurately detect operating abnormalities in production plants without requiring a large amount of manpower and allowing quick response to operating abnormalities.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 – блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы управления для производственных установок согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a control system for manufacturing plants according to an embodiment of the present invention.

Фиг. 2 – блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию модификации системы управления для производственных установок, показанной на фиг. 1.Fig. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the modification of the control system for production plants shown in FIG. 1.

Фиг. 3 – блок-схема, иллюстрирующая процесс контроля установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a flowchart illustrating a plant control process according to an embodiment of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Сталелитейные заводы в основном включают в себя расположенные выше по ходу технологические установки, которые производят слябы, служащие исходным материалом для продукции, расположенные ниже по ходу технологические установки, которые производят конечную продукцию, и энергетические установки, обеспечивающие подачу электроэнергии, топливного газа, воды и т.п. Расположенные выше по ходу технологические установки включают в себя производственные установки, такие как склад сырья для хранения железорудного сырья и других материалов, коксовая печь для производства кокса из угля, агломерационная установка для агломерации мелкодисперсной железной руды, доменная печь для производства жидкого чугуна путем сжигания этих сырьевых материалов при высоких температурах, чугуновоз для перевозки жидкого чугуна и железнодорожное средство для перевозки чугуновоза, установка предварительной подготовки для регулировки компонентов жидкого чугуна, конвертер для получения жидкой стали путем регулировки количества углерода в расплавленном чугуне, печь для вторичного рафинирования и установка для непрерывного литья для затвердевания расплавленной стали в готовые слябы.Steel mills mainly include upstream process plants that produce slabs that serve as raw material for products, downstream process plants that produce end products, and power plants that supply electricity, fuel gas, water, etc. .P. Upstream process plants include production plants such as a raw material warehouse for storing iron ore raw materials and other materials, a coke oven for producing coke from coal, a sinter plant for fine iron ore sintering, a blast furnace for producing liquid iron by burning these raw materials. materials at high temperatures, an iron carrier for transporting molten iron and a railway vehicle for transporting molten iron, a pretreatment plant for adjusting molten iron components, a converter for producing liquid steel by adjusting the amount of carbon in molten iron, a secondary refining furnace, and a continuous casting machine for solidification molten steel into finished slabs.

Расположенные ниже по ходу технологические установки включают в себя производственные установки, такие как установка для горячей прокатки для производства тонких стальных полос путем нагревания слябов, установка для холодной прокатки для производства тонких удлиненных стальных листов с заданной прочностью путем многократного нагрева и охлаждения стальных полос, установка для нанесения покрытия на стальные листы, полученные в процессе холодной прокатки, установка для производства труб путем гибки стальных листов, полученных в процессе горячей прокатки, и сварки концов листов вместе, и установка для формовки для производства линейки продукции, называемой формами для строительных материалов.The downstream process plants include manufacturing plants such as a hot rolling plant for producing thin steel strips by heating slabs, a cold rolling plant for producing thin elongated steel sheets with desired strength by repeatedly heating and cooling steel strips, a cold rolling plant for cold-rolled steel sheet coating, a pipe manufacturing plant by bending hot-rolled steel sheets and welding the ends of the sheets together, and a molding plant to produce a line of products called building material molds.

Энергетические установки включают в себя производственные установки, такие как установка для очистки газа, полученного из доменной печи и кокса, установка для выработки электроэнергии с использованием очищенного газа, газопроводы для транспортировки газа на установку для выработки электроэнергии и водопроводные трубы для транспортировки воды для охлаждения различных печей и нагретых изделий.Power plants include production plants such as blast furnace and coke gas purification plant, purified gas power generation plant, gas pipelines for transporting gas to the power generation plant, and water pipes for transporting water for cooling various furnaces. and heated items.

Так как существует очень много производственных установок, и для каждого из них требуется большой участок для установки, объединенные сталелитейные заводы, включающие расположенные выше по ходу технологические установки и расположенные ниже по ходу технологические установки, требуют участки большой площади. Объем производства металлопродукции на одном сталелитейном заводе не удовлетворяет спрос, поэтому необходимо производить металлопродукцию на нескольких сталелитейных заводах. В таком случае сталелитейные заводы иногда располагаются поблизости от потребителей, которым требуется большой объем стальной продукции, чтобы облегчить поставку продукции потребителям стальной продукции, или стальная продукция производятся на сталелитейных заводах, расположенных на многочисленных производственных участках во избежание остановок из-за крупномасштабных аварий.Since there are so many manufacturing plants, and each of them requires a large installation area, integrated steel mills, including upstream processing plants and downstream processing plants, require large areas. The volume of production of steel products in one steel mill does not satisfy the demand, so it is necessary to produce steel products in several steel mills. In such a case, steel mills are sometimes located in the vicinity of customers who require a large volume of steel products to facilitate the delivery of products to customers of steel products, or steel products are produced in steel mills located in multiple production sites to avoid shutdowns due to large-scale accidents.

Каждый производственная установка на сталелитейном заводе оборудована рядом датчиков, которые измеряют текущие параметры производственной установки, и датчиками, которые измеряют состояние производимой стальной продукции. В повседневной работе операторы по эксплуатации задают необходимые условия производства стальной продукции на основе данных, измеренных этими датчиками, и выполняют работу. Последующее описание представляет собой пример работы доменной печи и расположенных выше по ходу технологических установок.Each production plant in a steel mill is equipped with a number of sensors that measure the current parameters of the production plant and sensors that measure the condition of the steel product being produced. In daily work, operation operators set the necessary conditions for the production of steel products based on the data measured by these sensors, and perform the work. The following description is an example of the operation of a blast furnace and upstream process units.

Как правило, при работе доменной печи степень открытия верхнего бункера регулируется таким образом, чтобы сырьевые материалы, такие как железная руда, агломерированная руда и кокс, загружались сверху печи с соответствующей скоростью загрузки, и наклон и скорость вращения загрузочного устройства задаются для достижения предполагаемого распределения нагрузки. Сырьевые материалы, временно хранящееся в верхнем бункере в верхней части печи, последовательно взвешивают, чтобы контролировать объем загрузки. Профиль поверхности загружаемых сырьевых материалов измеряют микроволновым профилометром, и определяют правильность распределения загружаемых сырьевых материалов. Горячий воздух вдувают в доменную печь из множества фурм, расположенных по окружности в днище печи. Нагнетаемый горячий воздух поступает в верхнюю часть печи, при этом обмениваясь теплом с опускающимися сырьевыми материалами. Когда загружаемые сырьевые материалы распределяются по назначению, данные от множества манометров, установленных в корпусе печи, указывают на практически аналогичное поведение. Температура и компоненты газа, достигающего верхней части печи, измеряются зондом, установленным в верхней части печи, чтобы подтвердить, что поток газа в печи соответствует назначению, и сырьевые материалы вступают в химическую реакцию с образованием расплавленного чугуна.Generally, in blast furnace operation, the opening degree of the top hopper is controlled so that raw materials such as iron ore, sintered ore, and coke are loaded from the top of the furnace at an appropriate loading rate, and the inclination and rotation speed of the loading device is set to achieve the intended load distribution. . Raw materials temporarily stored in the upper hopper at the top of the furnace are weighed in succession to control the loading volume. The surface profile of the loaded raw materials is measured by a microwave profilometer, and the correct distribution of the loaded raw materials is determined. Hot air is blown into the blast furnace from a plurality of tuyeres arranged circumferentially in the bottom of the furnace. The blown hot air enters the top of the furnace while exchanging heat with the descending raw materials. When the feed raw materials are distributed to their destination, the data from the many pressure gauges installed in the furnace body indicate almost the same behavior. The temperature and components of the gas reaching the top of the furnace are measured by a probe installed at the top of the furnace to confirm that the gas flow in the furnace is appropriate and the raw materials react chemically to form molten iron.

Устанавливается скорость потока, температура, влажность, содержание обогащенного кислорода и т.п. горячего воздуха, нагнетаемого из фурм, и измеряется давление нагнетания. Кроме того, из копья, установленного в фурме, вдувается угольная пыль, и устанавливается количество вдувания угольной пыли. На фурмах установлены камеры наблюдения за состоянием в печи для последовательного захвата изображений в фурмах. Измеряется также температура фурм. Кроме того, ряд термометров для контроля температуры корпуса печи прикреплены для последовательного измерения температуры. В дополнение к этому, измеряется количество и температура охлаждающей воды, подаваемой на охлаждающую панель для охлаждения корпуса печи, а также температура охлаждающей панели. Полученный жидкий чугун выпускается наружу через летку в нижней части печи вместе со шлаком, образующимся в то же самое время в печи. Регистрируется также время начала выпуска из летки и время окончания выпуска. Выходящий из летки жидкий чугун и шлак разделяются в металлическом желобе по разнице удельного веса, и жидкий чугун выливается в чугуновоз.Set the flow rate, temperature, humidity, enriched oxygen content, etc. hot air injected from the lances and the discharge pressure is measured. In addition, coal dust is blown from the lance installed in the lance, and the blowing amount of coal dust is set. The tuyeres are equipped with cameras to monitor the state of the furnace for successive image capture in the tuyeres. The temperature of the tuyeres is also measured. In addition, a series of thermometers to control the temperature of the furnace body are attached for sequential temperature measurement. In addition, the quantity and temperature of the cooling water supplied to the cooling panel to cool the furnace body, as well as the temperature of the cooling panel, are measured. The resulting liquid iron is discharged to the outside through a tap-hole at the bottom of the furnace along with the slag generated at the same time in the furnace. The start time of release from the tap hole and the end time of release are also recorded. Liquid pig iron and slag coming out of the taphole are separated in a metal chute according to the difference in specific gravity, and liquid pig iron is poured into a pig iron carrier.

Шлак поступает в установку для обработки шлака, охлаждается водой или воздухом и помещается в место для хранения. Сразу же после выгрузки расплавленного чугуна из доменной печи измеряется температура, а также измеряется количество кремния, содержащегося в расплавленном чугуне. Кроме того, вес расплавленного чугуна, поступающего в чугуновоз, измеряется тензодатчиком. Измеряются также основность шлака и расход шлака. В случае установок для производства конечного продукта, производственные условия, такие как рабочая скорость каждой производственной линии, температура печи, время нагрева продукта и масса затвердевающего покрытия, дефекты продукта и форма, полученные с помощью датчиков, и любые другие данные оценки характеристик продукта считаются частью набора рабочих данных. Продукт в доменной печи можно рассматривать как расплавленный чугун или шлак.The slag enters the slag treatment plant, is cooled by water or air, and placed in a storage area. Immediately after the molten iron is discharged from the blast furnace, the temperature is measured and the amount of silicon contained in the molten iron is also measured. In addition, the weight of the molten iron entering the iron carrier is measured by a load cell. Slag basicity and slag consumption are also measured. In the case of installations for the production of the final product, production conditions such as the operating speed of each production line, the temperature of the oven, the heating time of the product and the mass of the hardening coating, the product defects and the shape obtained by the sensors, and any other product performance evaluation data are considered part of the set. working data. The product in a blast furnace can be considered as molten pig iron or slag.

Эти рабочие условия, данные датчика и информация о продукте агрегируются в управляющем компьютере (называемом технологическим компьютером), который может контролироваться оператором по эксплуатации, и записываются с одной отметкой времени (с информацией о времени). В технологическом компьютере доменной печи такие коэффициент, как коэффициент проницаемости и коэффициент использования газа, которые указывают на состояние доменной печи, рассчитываются на основе записанных данных и регистрируются вместе с данными датчиков, ассоциированных с каждой установкой, данными измерений расплавленного чугуна и шлака и условиями работы. Доменные печи в отдаленных районах работают по существу таким же образом, и получаются аналогичные наборы рабочих данных.These operating conditions, sensor data, and product information are aggregated in a control computer (called process computer) that can be controlled by an operating operator, and recorded with a single time stamp (with time information). In the process computer of the blast furnace, coefficients such as the permeability coefficient and the gas utilization coefficient, which indicate the state of the blast furnace, are calculated based on the recorded data and recorded along with sensor data associated with each plant, molten iron and slag measurement data, and operating conditions. Blast furnaces in remote areas operate in essentially the same way and produce similar sets of operating data.

Далее, со ссылкой на чертежи, будет описана система управления для производственных установок согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в котором настоящее изобретение применяется к процессу управления множеством доменных печей, расположенных в множестве производственных участков. В настоящем варианте осуществления настоящее изобретение применяется к процессу управления множеством доменных печей, расположенных на многочисленных производственных участках. Однако диапазон применения настоящего изобретения не ограничивается настоящим вариантом осуществления, и настоящее изобретение применяться в широком диапазоне общих процессов управления и эксплуатации многочисленных однотипных производственных установок, расположенных на многочисленных производственных участках.Next, with reference to the drawings, a control system for production plants according to an embodiment of the present invention will be described in which the present invention is applied to a process for controlling a plurality of blast furnaces located in a plurality of production sites. In the present embodiment, the present invention is applied to a process for controlling a plurality of blast furnaces located at multiple production sites. However, the range of application of the present invention is not limited to the present embodiment, and the present invention is applicable to a wide range of general processes for controlling and operating numerous similar production plants located in multiple production sites.

КонфигурацияConfiguration

Во-первых, со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2 будет описана конфигурация системы управления для производственных установок согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы управления для производственных установок согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию модификации системы управления для производственных установок, показанной на фиг. 1.First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the configuration of a control system for production plants according to an embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a control system for manufacturing plants according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a modification of the control system for production plants shown in FIG. 1.

Как показано на фиг. 1, система 1 управления для производственных установок в качестве варианта осуществления настоящего изобретения представляет собой систему для управления множеством доменных печей (от доменной печи A до доменной печи X), расположенных на многочисленных производственных участках. Система включает в себя датчики 2 доменной печи (от датчика доменной печи A до датчика доменной печи X), установленные на отдельных доменных печах, и данные измерений каждого из которых указывают на состояние доменной печи и жидкого чугуна, произведенного в доменной печи, технологические компьютеры 3 для отдельных доменных печей производственных участков, каждый из которых электрически подключен к соответствующему датчику 2 доменной печи, пограничные серверные компьютеры 4 для отдельных производственных участков, каждый из которых электрически подключен к соответствующему технологическому компьютеру 3, и серверный компьютер 5 глобальных данных, подключенный к пограничным серверным компьютерам 4 через телекоммуникационную сеть.As shown in FIG. 1, a control system 1 for production plants as an embodiment of the present invention is a system for controlling a plurality of blast furnaces (from blast furnace A to blast furnace X) located in multiple production sites. The system includes 2 blast furnace sensors (from blast furnace sensor A to blast furnace sensor X) installed on individual blast furnaces, and the measurement data of each indicate the state of the blast furnace and the molten iron produced in the blast furnace, process computers 3 for individual blast furnaces of production sites, each of which is electrically connected to the corresponding sensor 2 of the blast furnace, edge server computers 4 for individual production sites, each of which is electrically connected to the corresponding process computer 3, and a global data server computer 5 connected to the edge server computers computers 4 through the telecommunications network.

В данном документе технологические компьютеры 3, пограничные серверные компьютеры 4 и серверный компьютер 5 глобальных данных сконфигурированы с хорошо известными устройствами обработки информации. Серверный компьютер 5 глобальных данных расположен на любом производственном участке или в месте, отличном от производственных участков. Однако местоположение серверного компьютера 5 глобальных данных (участок накопления данных) физически не ограничено одним местоположением и может быть разделено на несколько местоположений. Как показано на фиг. 2, такие устройства, как специализированный компьютер 6а для обработки данных датчиков, программируемый логический контроллер (PLC) 6b и распределенная система 6с управления (DCS), могут быть подключены к датчикам 2 доменной печи, и датчики 2 доменной печи могут быть электрически подключены к пограничному серверному компьютеру 4 через эти устройства.In this document, the technology computers 3, the edge server computers 4, and the global data server computer 5 are configured with well-known information processing devices. The global data server computer 5 is located at any production site or at a location other than the production sites. However, the location of the global data server computer 5 (data accumulation area) is not physically limited to one location, and may be divided into multiple locations. As shown in FIG. 2, devices such as a dedicated sensor data processing computer 6a, a programmable logic controller (PLC) 6b, and a distributed control system (DCS) 6c may be connected to the blast furnace sensors 2, and the blast furnace sensors 2 may be electrically connected to the boundary server computer 4 through these devices.

Система 1 управления для производственных установок в этой конфигурации выполняет описанный ниже процесс контроля установки и, таким образом, точно обнаруживает эксплуатационные анормальности доменных печей, не требуя большого количества рабочей силы, и обеспечивает возможность оперативного реагирования на эксплуатационные анормальности доменных печей. Работа системы 1 управления для производственных установок при выполнении процесса контроля установки будет описана ниже со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 3.The production plant control system 1 in this configuration performs the plant monitoring process described below, and thus accurately detects blast furnace operating abnormalities without requiring a large amount of manpower, and enables prompt response to blast furnace operating abnormalities. The operation of the plant control system 1 in executing the plant control process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. 3.

Процесс контроля установкиInstallation control process

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая процесс контроля установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Процесс контроля установки, показанный на фиг. 3, начинается в момент времени, когда запускается работа доменной печи, и процесс контроля установки переходит к этапу S1.In FIG. 3 is a flowchart illustrating an installation control process according to an embodiment of the present invention. The plant control process shown in FIG. 3 starts at the point in time when operation of the blast furnace is started and the plant control process proceeds to step S1.

В процессе на этапе S1 технологический компьютер 3 агрегирует наборы рабочих данных и передает агрегированные наборы данных на пограничный серверный компьютер 4. Пограничный серверный компьютер 4 сохраняет наборы рабочих данных, переданные из технологического компьютера 3, в запоминающем устройстве, таком как жесткий диск, оптический диск или USB-накопитель. Используемый в данном документе термин «набор рабочих данных» относится к рабочим данным доменной печи и метаданным, полученным в одно и то же время. Рабочие данные означают данные, измеренные датчиком 2 доменной печи, и/или различные коэффициенты, рассчитанные на основе данных, измеренных датчиком 2 доменной печи. Метаданные означают данные об условиях эксплуатации доменной печи на момент получения рабочих данных, значений настроек, условий эксплуатации и рабочих данных, отличных от рабочих данных, представляющих интерес. Предпочтительно, чтобы количество элементов, названия элементов и единицы рабочих данных и метаданных были стандартизированы с тем, чтобы они были идентичными для множества производственных участков.In the process in step S1, the process computer 3 aggregates the work data sets and transmits the aggregated data sets to the edge server computer 4. The edge server computer 4 stores the work data sets transmitted from the process computer 3 in a storage device such as a hard disk, an optical disk, or USB drive. As used herein, the term "operational data set" refers to operational blast furnace data and metadata acquired at the same time. Operating data means data measured by the blast furnace sensor 2 and/or various coefficients calculated based on the data measured by the blast furnace sensor 2. Metadata means data about the operating conditions of the blast furnace at the time of receipt of the operating data, setting values, operating conditions and operating data other than the operating data of interest. Preferably, the number of elements, element names, and units of operational data and metadata are standardized so that they are identical across multiple manufacturing sites.

Технологический компьютер 3 сильно загружен, так как он выполняет модельные расчеты, управляет различными устройствами, а также производит сбор данных и обрабатывает их. В дополнение к этому, если наборы рабочих данных передаются на серверный компьютер 5 глобальных данных через телекоммуникационную сеть, может возникнуть время ожидания в зависимости от состояния перегрузки телекоммуникационной сети, что может повлиять на работу доменной печи. Таким образом, в настоящем варианте осуществления пограничный серверный компьютер 4 установлен на близком расстоянии в телекоммуникационной сети, и технологический компьютер 3 подключен к пограничному серверному компьютеру 4 через телекоммуникационную сеть. Наборы рабочих данных временно хранятся на компьютере 4 пограничного сервера, и серверный компьютер 5 глобальных данных накапливает наборы рабочих данных, хранящиеся на пограничном серверном компьютере 4, через телекоммуникационную сеть, как описано ниже. Когда система 1 управления для производственных установок сконфигурирована таким образом, как показано на фиг. 2, пограничный серверный компьютер 4 также хранит данные, переданные из устройств, таких как специализированный компьютер 6а для обработки данных датчиков, PLC 6b и DCS 6с. Затем процесс на этапе S1 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S2.Technological computer 3 is heavily loaded, as it performs model calculations, controls various devices, and also collects and processes data. In addition, if the production data sets are transmitted to the global data server computer 5 via the telecommunications network, a waiting time may occur depending on the overload condition of the telecommunications network, which may affect the operation of the blast furnace. Thus, in the present embodiment, the edge server computer 4 is installed at a close distance in the telecommunications network, and the process computer 3 is connected to the edge server computer 4 via the telecommunications network. The work data sets are temporarily stored on the edge server computer 4, and the global data server computer 5 accumulates the work data sets stored on the edge server computer 4 via a telecommunications network as described below. When the control system 1 for production plants is configured as shown in FIG. 2, the edge server computer 4 also stores data transferred from devices such as the dedicated sensor data processing computer 6a, PLC 6b and DCS 6c. Then, the process in step S1 ends and the installation control process proceeds to the process in step S2.

В процессе на этапе S2 серверный компьютер 5 глобальных данных считывает электронный файл, содержащий наборы рабочих данных, хранящиеся на каждом пограничном серверном компьютере 4, через телекоммуникационную сеть через заданные интервалы времени (например, через каждую минуту, когда отслеживаются изменения в каждом датчике в доменной печи). Пограничный серверный компьютер 4 может передавать электронный файл, содержащий наборы рабочих данных, на серверный компьютер 5 глобальных данных через заданные интервалы времени. Затем процесс на этапе S2 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S3.In the process in step S2, the global data server computer 5 reads an electronic file containing operational data sets stored on each edge server computer 4 via the telecommunications network at predetermined time intervals (for example, every minute when changes are monitored in each sensor in the blast furnace ). The edge server computer 4 may transmit the electronic file containing the operational data sets to the global data server computer 5 at predetermined time intervals. Then, the process in step S2 ends and the installation control process proceeds to the process in step S3.

В процессе на этапе S3 серверный компьютер 5 глобальных данных сохраняет наборы рабочих данных каждой доменной печи, считанные в процессе на этапе S2, в устройстве записи накопленных данных, таком как жесткий диск, оптический диск или USB-память. В этом случае серверный компьютер 5 глобальных данных синхронизирует по времени наборы рабочих данных каждой доменной печи с тем, чтобы наборы рабочих данных каждой доменной печи можно было одновременно сравнивать друг с другом. Когда названия и единицы измерения элементов данных в наборах рабочих данных различаются, серверный компьютер 5 глобальных данных преобразует их в предварительно определенные названия и единицы для стандартизации названий и единиц. Затем процесс на этапе S3 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S4.In the process in step S3, the global data server computer 5 stores the operating data sets of each blast furnace read in the process in step S2 in a storage data recorder such as a hard disk, an optical disk, or a USB memory. In this case, the global data server computer 5 synchronizes the operating data sets of each blast furnace in time so that the operating data sets of each blast furnace can be compared with each other at the same time. When the names and units of data items in the operational data sets differ, the global data server computer 5 converts them to predefined names and units to standardize the names and units. Then, the process in step S3 ends, and the installation control process proceeds to the process in step S4.

В процессе на этапе S4 серверный компьютер 5 глобальных данных анализирует рабочее состояние доменной печи путем анализа наборов рабочих данных доменной печи, хранящихся в устройстве записи накопленных данных. В частности, рабочее состояние каждой доменной печи можно узнать из коэффициента проницаемости, рассчитанного на основе данных давления, статистики Q, рассчитанной на основе данных давления, коэффициента использования газа, рассчитанного на основе данных анализа газа, и дисперсии в направлении по периметру печи статистики Q, рассчитанной по яркости данных изображения в множестве фурм в доменной печи. Рабочее состояние доменной печи также можно определить по проницаемости, полученной путем деления разницы между давлением в шахте и давлением в верхней части печи на объем печи. Коэффициент использования газа, указывающий соотношение компонентов СО и СО₂, полученное путем анализа компонентов газа, полученных из верхней части печи, является еще одним показателем рабочего состояния доменной печи. Ориентируясь на нижнюю часть доменной печи, можно рассчитать тепловой коэффициент печи, отражающий тепловое состояние в доменной печи на основе расчета теплового баланса в нижней части доменной печи, и использовать его для определения состояния реакций в доменной печи до достижения температуры жидкого чугуна. Наборы рабочих данных включают в себя другие различные данные, из которых можно узнать условия эксплуатации доменной печи, и условия эксплуатации доменной печи можно определить также по скользящему среднему значению таких данных, рассматриваемых как данные временного ряда, переходу стандартного отклонения от среднего значения, рассчитанного заранее, и сложению и вычитанию нескольких данных.In the process in step S4, the global data server computer 5 analyzes the operating state of the blast furnace by analyzing the operating data sets of the blast furnace stored in the storage data recorder. In particular, the operating state of each blast furnace can be known from the permeability coefficient calculated from pressure data, the Q statistics calculated from pressure data, the gas utilization rate calculated from gas analysis data, and the dispersion in the perimeter direction of the furnace statistics Q, calculated from the brightness of image data in a plurality of lances in a blast furnace. The operating condition of a blast furnace can also be determined from the permeability obtained by dividing the difference between the pressure in the shaft and the pressure at the top of the furnace by the volume of the furnace. The gas utilization ratio, indicating the ratio of CO to CO ₂ components obtained by analyzing the gas components obtained from the top of the furnace, is another indication of the operating condition of the blast furnace. Based on the bottom of the blast furnace, it is possible to calculate the thermal coefficient of the furnace reflecting the thermal state in the blast furnace based on the calculation of the heat balance in the bottom of the blast furnace, and use it to determine the state of reactions in the blast furnace before reaching the temperature of liquid iron. The operating data sets include various other data from which the operating conditions of the blast furnace can be known, and the operating conditions of the blast furnace can also be determined from the moving average of such data, considered as time series data, the transition of the standard deviation from the average calculated in advance, and adding and subtracting multiple data.

Серверный компьютер 5 глобальных данных вычисляет коэффициент, указывающий условия эксплуатации каждой доменной печи, путем выполнения описанного выше анализа наборов рабочих данных каждой доменной печи. Предпочтительно, чтобы после завершения анализа серверный компьютер 5 глобальных данных сохранял коэффициент, указывающий условия эксплуатации каждой доменной печи, вместе с наборами рабочих данных в устройстве записи накопленных данных. Этот процесс на этапе S4 может выполняться пограничным серверным компьютером 4, и пограничный серверный компьютер 4 может включать коэффициент, указывающий условия эксплуатации доменной печи, в наборы рабочих данных. Затем процесс на этапе S4 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S5.The global data server computer 5 calculates a coefficient indicative of the operating conditions of each blast furnace by performing the above-described analysis of the operating data sets of each blast furnace. Preferably, after completion of the analysis, the global data server computer 5 stores a coefficient indicating the operating conditions of each blast furnace along with the operating data sets in the accumulated data recorder. This process in step S4 may be performed by the edge server computer 4, and the edge server computer 4 may include a coefficient indicative of the operating conditions of the blast furnace in the operating data sets. Then, the process in step S4 ends, and the installation control process proceeds to the process in step S5.

В процессе на этапе S5 серверный компьютер 5 глобальных данных отображает коэффициент, указывающий условия эксплуатации каждой доменной печи, и наборы рабочих данных на блоке отображения данных, таком как жидкокристаллическое устройство отображения, расположенное в каждой доменной печи, например с тем, чтобы можно было наблюдать за временными изменениями. Предпочтительно, чтобы серверный компьютер 5 глобальных данных одновременно отображал коэффициент, указывающий условия эксплуатации каждой доменной печи, и наборы рабочих данных, чтобы можно было сравнивать коэффициент, указывающий условия эксплуатации каждой доменной печи, и наборы рабочих данных. В дополнение к этому, период для отображения данных может быть установлен по желанию, чтобы можно было ссылаться на долгосрочную тенденцию и краткосрочную тенденцию, тем самым облегчая понимание изменения условий эксплуатации каждой доменной печи. Этот процесс упрощает определение того, являются ли условия эксплуатации доменной печи удовлетворительными, а также облегчает оценку того, как изменятся условия эксплуатации доменной печи в будущем. Затем процесс на этапе S5 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S6.In the process, in step S5, the global data server computer 5 displays a factor indicating the operating conditions of each blast furnace and sets of operating data on a data display unit such as a liquid crystal display located in each blast furnace, for example, so that temporary changes. Preferably, the global data server computer 5 simultaneously displays the coefficient indicative of the operating conditions of each blast furnace and the operating data sets, so that the coefficient indicative of the operating conditions of each blast furnace and the operating data sets can be compared. In addition, the period for displaying data can be set as desired so that long-term trend and short-term trend can be referred to, thereby making it easier to understand the change in operating conditions of each blast furnace. This process makes it easier to determine whether the operating conditions of the blast furnace are satisfactory, and also facilitates the assessment of how the operating conditions of the blast furnace will change in the future. Then, the process in step S5 ends, and the installation control process proceeds to the process in step S6.

В процессе на этапе S6 серверный компьютер 5 глобальных данных определяет, являются ли условия эксплуатации каждой доменной печи удовлетворительными, например, на основе коэффициента, указывающего условия эксплуатации каждой доменной печи. При этом серверный компьютер 5 глобальных данных может также определить, где в доменной печи и какой тип анормальности имеет место. В частности, в доменной печи высокая проницаемость в печи важна для непрерывной стабильной работы. Однако, когда поток газа в печи по какой-либо причине нарушается, могут возникнуть анормальности, такие как зависание, проскальзывание и канализация газа. «Зависание» представляет собой явление, при котором сырьевые материалы не опускается нормально и опускание прекращается. При устранении «зависания» происходит проскальзывание, или горячий газ, вдуваемый из фурм в нижней части печи, внезапно по какой-либо причине канализируется в верхней части печи. В корпусе доменной печи установлен ряд шахтных манометров. Статистика Q, полученная путем анализа основных компонентов данных от шахтных манометров, является показателем степени отклонения от распределения, которое могут иметь данные давления при нормальных условиях эксплуатации. Таким образом, эксплуатационную анормальность можно определить путем установки порогового значения для статистики Q. Когда определяется то, что работа является анормальной, направление, в котором произошло возмущение давления, можно узнать, обратившись ко всем данным давления в шахте. В данном документе при анализе основных компонентов, который служит предпосылкой для расчета статистики Q, данные моделируются на основе данных, нормализованных по среднему значению и стандартному отклонению данных. Таким образом, определение статистики Q не является уникальным для каждой установки, и определение анормальности можно выполнить по шкале, общей для установок.In the process, in step S6, the global data server computer 5 determines whether the operating conditions of each blast furnace are satisfactory, for example, based on a factor indicating the operating conditions of each blast furnace. In doing so, the global data server computer 5 can also determine where in the blast furnace and what type of anomaly occurs. Particularly in a blast furnace, high permeability in the furnace is important for continuous stable operation. However, when the gas flow in the furnace is disturbed for any reason, abnormalities such as gas stuck, slippage, and gas canalization may occur. "Hanging" is a phenomenon in which the raw materials do not descend normally and the descending stops. When the "hang" is removed, slippage occurs, or hot gas blown from the tuyeres at the bottom of the furnace is suddenly channeled into the top of the furnace for some reason. A number of shaft pressure gauges are installed in the blast furnace body. The Q statistic, obtained by analyzing the principal components of data from shaft gauges, is an indication of the degree of deviation from the distribution that pressure data can have under normal operating conditions. Thus, an operational abnormality can be determined by setting a threshold value for the Q statistic. When it is determined that the operation is abnormal, the direction in which the pressure perturbation occurred can be known by referring to all mine pressure data. In this document, the principal component analysis, which is a prerequisite for calculating the Q statistic, models the data from data normalized to the mean and standard deviation of the data. Thus, the determination of the Q statistic is not unique to each facility, and the determination of abnormality can be made on a scale common to facilities.

Коэффициент проницаемости является показателем для определения состояния вентиляции в доменной печи. Коэффициент проницаемости рассчитывается путем деления разницы между давлением нагнетания горячего воздуха в фурмы и давлением в верхней части печи на объем печи. Пороговое значение также устанавливается для коэффициента проницаемости, чтобы можно было определить эксплуатационные анормальности. Кроме того, вместо давления впрыска на фурмах значения измерений датчиков давления в верхней части печи, промежуточной части и нижней части шахты могут использоваться для анализа различных областей, включая верхнюю часть, промежуточную часть. часть и нижнюю часть, по которой можно определить, в какой части имела место анормальность вентиляции.The permeability coefficient is an indicator for determining the state of ventilation in a blast furnace. The permeability coefficient is calculated by dividing the difference between the hot air injection pressure into the tuyeres and the pressure at the top of the furnace by the volume of the furnace. A threshold value is also set for the permeability coefficient so that operational anomalies can be identified. Also, instead of the injection pressure at the tuyeres, the measurement values of the pressure sensors at the top of the furnace, the middle part, and the bottom of the shaft can be used to analyze various areas, including the top, the intermediate part. a part and a lower part, which can be used to determine in which part an abnormal ventilation has occurred.

Однако производственные установки на других производственных участках часто имеют другие характеристики. В таком случае, если условия эксплуатации оцениваются с использованием одного и того же коэффициента, возможно, будет трудно мгновенно определить то, имеет ли место анормальность. Таким образом, коэффициенты, полученные от производственных установок одного типа с разными характеристиками, оцениваются по одной и той же шкале, благодаря чему может быть уменьшена возможность ошибочного определения. В случае доменных печей доменные печи различаются по объему и форме, поэтому датчики давления и термометры также различаются по месту установки и количеству. Таким образом, результирующий коэффициент и диапазон колебаний могут варьироваться в зависимости от производственной установки.However, production plants in other production areas often have different characteristics. In such a case, if the operating conditions are judged using the same coefficient, it may be difficult to immediately determine whether an abnormality exists. Thus, coefficients obtained from production plants of the same type with different characteristics are evaluated on the same scale, whereby the possibility of erroneous determination can be reduced. In the case of blast furnaces, blast furnaces vary in volume and shape, so pressure gauges and thermometers also vary in location and quantity. Thus, the resulting ratio and fluctuation range may vary depending on the production plant.

Коэффициент, полученный из рабочих данных для определения условий эксплуатации установки, определяется как первый коэффициент, и вычисляется среднее значение первого коэффициента, полученного за период, в котором установка предположительно находилась в нормальном производственном состоянии в прошлом. Первый коэффициент, полученный последовательно, делится на это среднее значение, чтобы получить второй коэффициент, с помощью которого можно легко сравнивать состояния установок различных производственных установок одного типа и мгновенно определять анормальности. Период данных, используемых для расчета среднего значения, может составлять от месяца до нескольких месяцев, в зависимости от типа производственных установок. Если температура атмосферы имеет некоторое влияние, учитывая факторы сезонных колебаний, можно рассчитать среднее значение первого коэффициента примерно за год. Такое преобразование в одну и ту же шкалу может быть выполнено путем статистической нормализации, то есть путем деления значения, полученного путем вычитания среднего значения из рабочих данных, на стандартное отклонение. В настоящем описании такой процесс называется преобразованием показателей и/или рабочих данных в одну и ту же шкалу. Коэффициент проницаемости и величины, контролируемые датчиками давления и другими датчиками, могут быть преобразованы в одну и ту же шкалу.The coefficient obtained from the operating data for determining the operating conditions of the plant is determined as the first coefficient, and the average value of the first coefficient obtained for the period in which the plant was supposed to be in a normal production state in the past is calculated. The first coefficient obtained in succession is divided by this average value to obtain a second coefficient, by which the conditions of plants of different production plants of the same type can be easily compared and abnormalities can be instantly identified. The period of data used to calculate the average can range from one month to several months, depending on the type of production plant. If the temperature of the atmosphere has some influence, taking into account the factors of seasonal fluctuations, it is possible to calculate the average value of the first coefficient for about a year. Such conversion to the same scale can be done by statistical normalization, that is, by dividing the value obtained by subtracting the mean from the operating data by the standard deviation. In the present description, such a process is called the conversion of indicators and/or operating data to the same scale. The permeability coefficient and the values monitored by pressure gauges and other gauges can be converted to the same scale.

Предпочтительно, чтобы температура расплавленного чугуна, выходящего из доменной печи, была постоянной, но если во время работы имеет место анормальность, температура расплавленного чугуна может чрезмерно упасть, тем самым препятствуя выгрузке расплавленного чугуна и шлака из летки. Эта проблема называется аварией с охлаждением печи, восстановление которой занимает много времени и вызывает задержку производства, что приводит к значительному спаду производства. Для того, чтобы предотвратить такие аварии, эксплуатационные анормальности можно определить по коэффициенту, называемому тепловым коэффициентом TQ печи. Тепловой коэффициент TQ печи можно рассчитать по приведенному ниже уравнению (1). Затем устанавливается пороговое значение для теплового коэффициента TQ печи таким же образом, как и для коэффициента проницаемости, и, когда тепловой коэффициент TQ печи падает ниже порогового значения, определяется, что работа является анормальной.It is preferable that the temperature of the molten iron exiting the blast furnace is constant, but if an abnormality occurs during operation, the temperature of the molten iron may drop excessively, thereby preventing the discharge of the molten iron and slag from the tap hole. This problem is called kiln cooling failure, which takes a long time to recover and delays production, resulting in a significant drop in production. In order to prevent such accidents, operational anomalies can be determined by a factor called the thermal coefficient TQ of the furnace. The thermal coefficient TQ of the furnace can be calculated from the equation (1) below. Then, a threshold value for the thermal coefficient TQ of the furnace is set in the same manner as for the permeability coefficient, and when the thermal coefficient TQ of the furnace falls below the threshold value, it is determined that the operation is abnormal.

TQ = (Q1 + Q2) – (Q3 + Q4 + Q5 + Q6) + (Q7 – Q8 – Q9) ... (1)TQ = (Q1 + Q2) - (Q3 + Q4 + Q5 + Q6) + (Q7 - Q8 - Q9) ... (1)

В данном документе Q1 – явная теплота воздушного потока, Q2 – теплота сгорания углерода на фурме, Q3 – теплота разложения влаги воздушного потока, Q4 – теплота реакции растворения, Q5 – тепловые потери, Q6 – теплота при распаде пылевидного угля (PC), Q7– теплота, переносимая коксом и расплавленным продуктом, Q8 – теплота, переносимая полученным газом, и Q9 – теплота, переносимая коксом. Так как на тепловой коэффициент печи также влияют конструктивные различия корпуса печи доменной печи, можно использовать тепловой коэффициент печи, преобразованный в одну и ту же шкалу, чтобы можно было сравнивать общий для установок тепловой коэффициент печи таким же образом, как и коэффициент проницаемости.In this document, Q1 is the sensible heat of the air stream, Q2 is the heat of combustion of carbon on the lance, Q3 is the heat of decomposition of the moisture in the air stream, Q4 is the heat of dissolution reaction, Q5 is heat loss, Q6 is the heat of decomposition of pulverized coal (PC), Q7– the heat carried by the coke and the molten product, Q8 is the heat carried by the produced gas, and Q9 is the heat carried by the coke. Since the furnace thermal coefficient is also affected by design differences in the furnace shell of a blast furnace, it is possible to use the furnace thermal coefficient converted to the same scale so that the overall furnace thermal coefficient for installations can be compared in the same way as the permeability coefficient.

Серверный компьютер 5 глобальных данных подготавливает множество таких алгоритмов определения отклонений и последовательно оценивает наборы рабочих данных, полученные от одной и той же доменной печи. Серверный компьютер 5 глобальных данных может извлечь период, в течение которого условия эксплуатации претерпевали изменения в прошлом, аналогичные изменениям в течение определенного периода времени при текущих условиях эксплуатации, путем сравнения метаданных, полученных в ходе текущей работы, с прошлыми метаданными, включая метаданные, полученные на других производственных участках, и может определить то, является ли работа производственной установки анормальной, на основе условий эксплуатации производственной установки в извлеченный период. Примеры метаданных включают в себя условия эксплуатации, в том числе распределение шихты, расход воздуха, содержание обогащенного кислорода, расход пылевидного угля, долю кокса, содержание влаги в потоке воздуха, температуру потока воздуха и давление потока воздуха, а также условия манипуляции. Среди этих фрагментов метаданных, те, которые имеют разные шкалы для разных учреждений, хранятся вместе с данными, преобразованными в одну и ту же шкалу, чтобы их можно было использовать для диагностики анормальностей даже для разных установок.The global data server computer 5 prepares a plurality of such outlier algorithms and successively evaluates the operational data sets received from the same blast furnace. The global data server computer 5 can extract the period during which operating conditions have changed in the past, similar to changes over a certain period of time under current operating conditions, by comparing the metadata obtained during the current operation with past metadata, including metadata obtained at other production sites, and can determine whether the operation of the production plant is abnormal based on the operating conditions of the production plant in the extracted period. Examples of the metadata include operating conditions, including charge distribution, air flow, enriched oxygen content, pulverized coal flow, coke ratio, moisture content of the air stream, air stream temperature and air stream pressure, and manipulation conditions. Among these pieces of metadata, those with different scales for different institutions are stored with data converted to the same scale so that they can be used to diagnose abnormalities even for different settings.

Определение условий эксплуатации может включать в себя вмешательство человека. В таком случае устройство ввода подготовлено для того, чтобы позволить людям вводить информацию об эксплуатационной анормальности тогда, когда определено, что работа является анормальной. Таким образом, когда определяется то, что работа является анормальной, метка, указывающая анормальность, может быть записана вместе с отметкой времени при синхронизации с данными временного ряда. В этом случае для записи различных анормальных состояний могут использоваться разные метки. Когда нагрузка на серверный компьютер 5 глобальных данных в процессе определения анормальности является большой, компьютер определения анормальности, непосредственно подключенный к компьютеру 5 сервера глобальных данных, может быть подготовлен так, чтобы компьютер определения анормальности мог выполнять процесс определения анормальности. В дополнение к этому, серверный компьютер 5 глобальных данных может построить модель обучения, обученную с использованием в качестве обучающих данных наборов рабочих данных, полученных тогда, когда условия эксплуатации доменной печи являются нормальными в процессе на этапе S6, где набор рабочих данных является входным значением, и значение определения условий эксплуатации доменной печи является выходным значением. Серверный компьютер 5 глобальных данных может определять условия эксплуатации доменной печи на основе значения определения условий эксплуатации доменной печи, выдаваемого моделью обучения для ввода текущего набора рабочих данных.The determination of operating conditions may include human intervention. In such a case, the input device is prepared to allow people to input the operational abnormality information when it is determined that the operation is abnormal. Thus, when it is determined that the operation is abnormal, a label indicating abnormality can be recorded along with the timestamp when synchronized with the time series data. In this case, different labels can be used to record different abnormal conditions. When the load on the global data server computer 5 in the abnormality determination process is large, the abnormality determination computer directly connected to the global data server computer 5 can be prepared so that the abnormality determination computer can execute the abnormality determination process. In addition, the global data server computer 5 can build a training model trained using as training data the operating data sets obtained when the operating conditions of the blast furnace are normal in the process in step S6, where the operating data set is an input value, and a blast furnace operating condition determination value is an output value. The global data server computer 5 can determine the operating conditions of the blast furnace based on the determination value of the operating conditions of the blast furnace outputted by the learning model to input the current operating data set.

Модель машинного обучения для диагностики анормальностей может быть построена с использованием метки анормальности, введенной человеком, и данных, полученных путем преобразования показателя работы (коэффициента проницаемости, теплового коэффициента печи и т.д.), рабочих данных и по меньшей мере одного фрагмента метаданных условий эксплуатации на каждой установке в одном масштабе, и может использоваться для определения условий эксплуатации доменной печи. Рабочие данные, уникальные для каждого отдельной установки, стандартизируются по коэффициенту, указывающему работу, и затем преобразуются в одну и ту же шкалу, благодаря чему модель может быть сформирована с огромным объемом данных, используя данные по всем установкам. Таким образом, модель машинного обучения для определения анормальности может быть сформирована со всеми данными, даже если частота возникновения анормальностей является низкой на каждой отдельной установке. Затем процесс на этапе S6 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S7.A machine learning model for diagnosing anomalies can be built using a human-entered anomaly label and data obtained by converting the performance index (permeability coefficient, kiln thermal coefficient, etc.), operating data, and at least one piece of operating conditions metadata on each installation on a single scale and can be used to determine the operating conditions of a blast furnace. Operating data unique to each individual plant is standardized by a factor indicating work and then converted to the same scale, whereby a model can be formed with a huge amount of data using data from all plants. Thus, a machine learning model for abnormality detection can be generated with all data, even if the abnormality occurrence rate is low in each individual installation. Then, the process in step S6 ends, and the installation control process proceeds to the process in step S7.

В процессе на этапе S7 серверный компьютер 5 глобальных данных предоставляет оператору по эксплуатации каждой доменной печи информацию о доменной печи с эксплуатационной анормальностью, типе возникшей анормальности и местоположение анормальности. Например, анормальности, определяемые по статистике Q и проницаемости, предположительно связаны со свойствами сырьевых материалов, и анормальности, обнаруживаемые по тепловому коэффициенту печи, предположительно вызваны нарушением дренажа шлака. В качестве примера средства сообщения об анормальности оператору по эксплуатации может быть подготовлен экран, показывающий информацию об анормальности, на специализированном персональном компьютере, планшетном терминале или т.п., подключенном к одной то анормальности может отображаться на экране. В качестве альтернативы, может быть отправлено по электронной почте уведомление на мобильный телефон или смартфон, принадлежащий оператору по эксплуатации. Серверный компьютер 5 глобальных данных может уведомлять оператора по эксплуатации каждой доменной печи об определении того, поддерживаются ли условия эксплуатации на должном уровне или ухудшается. Затем процесс на этапе S7 завершается, и процесс контроля установки переходит к процессу на этапе S8.In the process, in step S7, the global data server computer 5 provides the operating operator of each blast furnace with information about the blast furnace with an operating abnormality, the type of abnormality that has occurred, and the location of the abnormality. For example, anomalies detected by Q statistics and permeability are presumably related to the properties of raw materials, and anomalies detected by the kiln thermal coefficient are presumably caused by impaired slag drainage. As an example of an abnormality reporting means to an operating operator, a screen showing information about the abnormality can be prepared on a dedicated personal computer, tablet terminal or the like connected to one abnormality, then the abnormality can be displayed on the screen. Alternatively, an email notification can be sent to a mobile phone or smartphone belonging to the operating operator. The global data server computer 5 may notify the operating operator of each blast furnace to determine whether the operating conditions are being maintained or are deteriorating. Then, the process in step S7 ends, and the installation control process proceeds to the process in step S8.

В процессе на этапе S8 оператор по эксплуатации доменной печи, в которой не выявлена эксплуатационная анормальность, связывается с оператором по эксплуатации доменной печи, в которой обнаружена эксплуатационная анормальность, и оператор по эксплуатации доменной печи, у которой выявлена эксплуатационная анормальность, передает право на управление доменной печью оператору по эксплуатации доменной печи, которая не имеет эксплуатационной анормальности. Когда доменные печи эксплуатируются на нескольких производственных участках, на некоторых производственных участках, вероятно, работают высококвалифицированные операторы по эксплуатации. Высококвалифицированный оператор по эксплуатации оценивает ситуацию на основе различной информации и связывается с оператором по эксплуатации доменной печи, у которой выявлена эксплуатационная анормальность. Если уровень срочности является низким, оператор по эксплуатации доменной печи, у которой обнаружена эксплуатационная анормальность, следует совету высококвалифицированного оператора по управления для эксплуатации доменной печи. С другой стороны, если уровень срочности является высоким, право на управление доменной печью на производственном участке с анормальностью передается высококвалифицированному оператору по эксплуатации, и высококвалифицированный оператор по эксплуатации управляет доменной печью и принимает меры по устранению анормальности.In the process at step S8, the operator of the blast furnace in which no operational abnormality is detected communicates with the operator of the blast furnace in which the operational abnormality is detected, and the operator of the blast furnace in which the operational abnormality is detected transfers the right to operate the blast furnace furnace to a blast furnace operator that does not have an operational abnormality. When blast furnaces are operated at multiple sites, some sites are likely to have highly trained operators. A highly qualified operation operator assesses the situation based on various information and contacts the operation operator of the blast furnace that has an operating abnormality. If the level of urgency is low, the operator of the blast furnace operation found to have an operating abnormality follows the advice of a highly qualified control operator to operate the blast furnace. On the other hand, if the urgency level is high, the right to operate the blast furnace in the production area with the abnormality is transferred to a highly skilled operator, and the highly qualified operator operates the blast furnace and takes measures to eliminate the abnormality.

В приведенном выше пояснении предполагается, что высококвалифицированный оператор по эксплуатации присутствует на другом производственном участке. Однако центр управления и контроля (например, центральный офис сталелитейного завода) может быть создан отдельно от производственных участков, имеющих доменные печи, и в центре управления и контроля может отображаться различная информация о доменных печах. Затем высококвалифицированный оператор по эксплуатации, находящийся в центре управления и контроля, может устранить анормальности таким способом, который описан выше. При просмотре отображаемой информации и определении того, что необходимо предпринять некоторое действие, высококвалифицированному оператору по эксплуатации не нужно ждать определения того, что в доменной печи возникла эксплуатационная анормальность, и он может связаться с оператором по эксплуатации, чтобы предпринять действия, включающие в себя процесс предотвращения анормальности. Затем процесс завершается на этапе S8, и завершается процесс контроля установки.The above explanation assumes that a highly skilled operations operator is present at another production site. However, the command and control center (for example, the central office of a steel mill) can be set up separately from the production sites that have blast furnaces, and various information about blast furnaces can be displayed in the command and control center. Then a highly skilled operation operator, located in the command and control center, can eliminate abnormalities in the manner described above. When reviewing the displayed information and determining that some action needs to be taken, the highly skilled operations operator does not have to wait for a determination that an operational abnormality has occurred in the blast furnace and can contact the operation operator to take action, including the process of preventing abnormalities. Then, the process ends at step S8, and the installation control process ends.

Хотя выше был описан вариант осуществления, к которому применяется изобретение, выполненное авторами изобретения, настоящее изобретение не предназначено для ограничения описанием и чертежами, которые составляют часть раскрытия согласно настоящему варианту осуществления. Другими словами, все другие варианты осуществления, примеры и способы управления, выполненные специалистами в данной области техники на основе настоящего варианта осуществления, входят в объем настоящего изобретения.Although the embodiment to which the invention made by the inventors is applied has been described above, the present invention is not intended to be limited to the description and drawings that form part of the disclosure according to the present embodiment. In other words, all other embodiments, examples, and control methods made by those skilled in the art based on the present embodiment are within the scope of the present invention.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

В настоящем изобретении предложены способ управления и система управления для производственных установок, которые точно обнаруживают эксплуатационные анормальности производственных установок, не требуя большого количества рабочей силы и позволяя быстро реагировать на эксплуатационные анормальности.The present invention provides a control method and a control system for manufacturing plants that accurately detects operating abnormalities of manufacturing plants without requiring a large amount of manpower and allowing a quick response to operating abnormalities.

Перечень ссылочных позицийList of reference positions

1 – система управления для производственных установок1 - control system for production plants

2 – датчик доменной печи2 – blast furnace sensor

3 – технологический компьютер3 - technological computer

4 – пограничный сервер4 - edge server

5 – сервер глобальных данных.5 – global data server.

Claims (18)

1. Способ управления производственными установками, предназначенный для управления многочисленными однотипными производственными установками, расположенными на многочисленных производственных участках, содержащий:1. A method for controlling production plants, designed to control numerous production plants of the same type located at numerous production sites, containing: этап подготовки информационных данных для агрегирования рабочих данных каждой из производственных установок для каждого из производственных участков;step of preparing information data for aggregating the operating data of each of the production units for each of the production sites; этап накопления данных для накопления рабочих данных, агрегированных на этапе подготовки информационных данных, в компьютере, расположенном на участке накопления данных;a data accumulation step for accumulating operational data aggregated in the information data preparation step in a computer located in the data accumulation section; этап анализа данных для анализа условий эксплуатации каждой из производственных установок с использованием рабочих данных, накопленных на этапе накопления данных;a data analysis step for analyzing the operating conditions of each of the production units using the operating data accumulated in the data accumulation step; этап отображения данных для отображения информации об условиях эксплуатации каждой из производственных установок, проанализированной на этапе анализа данных, на блоке отображения, расположенном на каждом из производственных участков, при этом этап отображения данных включает в себя этап отображения информации о текущих условиях эксплуатации каждой из производственных установок на устройстве отображения, расположенном на участке управления, отличном от производственных участков; иa data display step for displaying information about the operating conditions of each of the production plants analyzed in the data analysis step on a display unit located in each of the production sections, the data display step including a step for displaying information about the current operating conditions of each of the production plants on a display device located in a control area other than production areas; And этап управления производственной установкой для обращения к информации, отображаемой на этапе отображения данных и управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с первого производственного участка, в котором, a production plant control step for accessing information displayed in the data display and control step of the production plant located in the second production station from the first production station, in which, когда этап отображения данных включает в себя этап отображения информации,when the data display step includes the information display step, этап управления производственной установкой включает в себя этап управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с участка управления, а не с первого производственного участка, или the step of controlling the production plant includes the step of operating the production plant located in the second production site from the control site and not from the first production site, or способ управления содержит вместо этапа управления производственной установкой этап представления с первого производственного участка или участка управления оператору управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, информации руководства по управлению производственной установкой.the control method comprises, instead of the production plant control step, the step of presenting the production plant control guide information from the first production site or the control section to the production plant control operator located in the second production site. 2. Способ управления производственными установками по п. 1, дополнительно содержащий этап определения условий эксплуатации для определения того, является ли работа анормальной на каждой из производственных установок, на основе результата анализа на этапе анализа данных, при этом2. The production plant control method of claim 1, further comprising an operating condition determination step of determining whether operation is abnormal in each of the production units based on the analysis result of the data analysis step, wherein этап управления производственной установкой или этап представления информации выполняется тогда, когда определяется то, что по меньшей мере одна из производственных установок имеет эксплуатационную анормальность.the production plant control step or the information presentation step is performed when it is determined that at least one of the production plants has an operating abnormality. 3. Способ управления производственными установками по п. 2, в котором этап определения условий эксплуатации включает в себя этап определения того, является ли работа анормальной, с использованием показателя работы, рабочих данных и по меньшей мере одной части метаданных рабочих условий, преобразованных в одном том же масштабе.3. The production plant control method according to claim 2, wherein the step of determining operating conditions includes the step of determining whether the operation is abnormal using the performance indicator, operating data, and at least one part of operating condition metadata converted into one volume. same scale. 4. Система управления производственными установками, предназначенная для управления многочисленными однотипными производственными установками, расположенными на многочисленных производственных участках, содержащая:4. A production plant control system designed to control numerous production units of the same type located at numerous production sites, comprising: блок подготовки информационных данных, выполненный с возможностью агрегирования рабочих данных каждой из производственных установок для каждого из производственных участков;an information data preparation unit configured to aggregate operating data of each of the production units for each of the production sites; блок накопления данных, выполненный с возможностью накопления рабочих данных, агрегированных блоком подготовки информационных данных;a data accumulation unit configured to accumulate operational data aggregated by the information data preparation unit; блок анализа данных, выполненный с возможностью анализа условий эксплуатации каждой из производственных установок с использованием рабочих данных, накопленных блоком накопления данных;a data analysis unit configured to analyze the operating conditions of each of the production units using operating data accumulated by the data accumulation unit; блок отображения, расположенный на каждом из производственных участков и выполненный с возможностью отображения информации об условиях эксплуатации каждой из производственных установок, проанализированной блоком анализа данных; иa display unit located in each of the production sites and configured to display information about the operating conditions of each of the production plants analyzed by the data analysis unit; And блок управления установкой, выполненный с возможностью обращения к информации, отображаемой на блоке отображения, и управления производственной установкой, расположенной на втором производственном участке, с первого производственного участка.a plant control unit configured to access information displayed on the display unit and control the production plant located in the second production area from the first production area.

Images