專利名稱：一種在線控制煉鋼連鑄的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在線控制煉鋼連鑄的方法。
背景技術(shù)：
煉鋼連鑄生產(chǎn)過程主要是根據(jù)MES層的計劃部門下發(fā)的日生產(chǎn)計劃，將高爐鐵水 及廢鋼等生產(chǎn)原料，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐(鋼水冶煉)、精煉爐(鋼水精煉)及連鑄機(鋼水定型拉坯) 等過程，生產(chǎn)出一定規(guī)格的鑄坯，并為熱軋生產(chǎn)工序提供原料。 煉鋼連鑄生產(chǎn)過程有其特殊性，其主要表現(xiàn)是生產(chǎn)計劃必須順序執(zhí)行，且在完成 時間上有一定限制，工位間的超期等待意味著鋼水溫度及成份將不能滿足生產(chǎn)工藝要求； 連鑄機在一個澆次內(nèi)要求連續(xù)澆鑄；加工工藝復(fù)雜，不同連鑄機上的各爐次計劃可能有不 同的精煉重數(shù)(如一重精煉或二、三重精煉)，精煉重數(shù)越多，爐次計劃的完成時間越長，執(zhí) 行時間范圍越大，多種精煉重數(shù)的爐次相互交織給計劃的編制和調(diào)整帶來很大難度。作業(yè) 過程鋼水始終需要保持在高溫狀態(tài)，且有成份要求，無中間庫存，只能在一定條件下置于精 煉工位。生產(chǎn)過程的特殊性造成了生產(chǎn)在線控制的難度，這直接體現(xiàn)在生產(chǎn)調(diào)度人員對生 產(chǎn)過程不當(dāng)?shù)目刂茖⒖赡軐?dǎo)致生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定、連鑄機的斷澆、產(chǎn)品質(zhì)量的下降和生產(chǎn) 成本的增加等不利影響。 煉鋼連鑄生產(chǎn)條件復(fù)雜，多種工藝路徑交織，多個澆次中各計劃在固定的設(shè)備環(huán) 境內(nèi)以各自的工藝路徑進(jìn)行作業(yè)，生產(chǎn)過程緊密，計劃執(zhí)行期內(nèi)的不確定因素多，事先編排 的下發(fā)計劃在執(zhí)行中經(jīng)常與原計劃發(fā)生偏差，其中主要的偏差包括如時間偏差、設(shè)備故障、 執(zhí)行中加工路徑或工藝變更等等。這部分偏差雖然直接體現(xiàn)在發(fā)生變更的作業(yè)計劃或設(shè) 備上，但更主要的是由于這部分偏差造成了原生產(chǎn)計劃中后續(xù)部分(也就是原計劃中未執(zhí) 行部分)的紊亂和沖突，會造成連鑄機的斷澆和澆鑄沖突，特別是在轉(zhuǎn)爐設(shè)備故障時轉(zhuǎn)爐 與連鑄機的能力已不在完全匹配，因而此時原計劃已經(jīng)失去了對生產(chǎn)過程的預(yù)見性和指導(dǎo) 性。如何在計劃執(zhí)行過程中，按生產(chǎn)實績不斷修正并在線實時進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以恢復(fù)計劃對 生產(chǎn)過程的指導(dǎo)作用，是保證生產(chǎn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。目前對于連鑄機出現(xiàn)斷澆和沖突、轉(zhuǎn)爐 設(shè)備故障導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐與連鑄機產(chǎn)能不匹配以及非連鑄時間出現(xiàn)偏差等生產(chǎn)過程中常見的異 常情況，主要是通過人機交互，或者是單一的調(diào)度模型來進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，很難對這幾種情況 下均實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。 目前在生產(chǎn)計劃編制方面已有多個專利，如"200510111354. 4 (煉鋼連鑄生產(chǎn)工 藝中的出鋼計劃排程方法)"；"200310120845. 6( —種鋼鐵生產(chǎn)的遞階協(xié)調(diào)計劃調(diào)度方 法)"等專利對煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃的編制都提出了各自的方法。在計劃調(diào)整方面，主要手 段是時間順延、人機交互(人工調(diào)整)、仿真模擬等方式，如"200410021578. l(基于規(guī)則的 特鋼行業(yè)生產(chǎn)動態(tài)調(diào)度方法)"和"200410009705. 6 ( —種煉鋼連鑄生產(chǎn)在線動態(tài)調(diào)度方 法)"，實現(xiàn)了一種通過縮小編制計劃的規(guī)模來減少改變影響，并對計劃發(fā)生改變時采用人 工調(diào)整和仿真模擬方式，基于滑動窗口的動態(tài)調(diào)度方法。上述專利均未針對煉鋼連鑄生產(chǎn) 計劃在出現(xiàn)不同的生產(chǎn)異常情況下，特別是對于連鑄機出現(xiàn)斷澆和沖突、轉(zhuǎn)爐設(shè)備故障導(dǎo)
4致轉(zhuǎn)爐與連鑄機產(chǎn)能不匹配以及非連鑄時間出現(xiàn)偏差等的情況下，沒有進(jìn)行局部時間和全 局時間在線優(yōu)化調(diào)整方法，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有煉鋼連鑄生產(chǎn)時間優(yōu)化調(diào)度存在的問題，提供一種能夠簡化調(diào)度 人員手工操作，提高調(diào)度效率和優(yōu)化程度的在線控制煉鋼連鑄的方法。 本發(fā)明系統(tǒng)，硬件包括接口管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、客戶端工作 站、現(xiàn)場控制器和傳感器。本發(fā)明方法包括如下步驟 (1)接口管理服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制器相連，將現(xiàn)場采集的各種狀態(tài)信息和 工藝數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和格式轉(zhuǎn)換，存入數(shù)據(jù)庫中，同時將上層下達(dá)的生產(chǎn)計劃存貯在數(shù) 據(jù)庫中； (2)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將生產(chǎn)現(xiàn)場的實時過程數(shù)據(jù)、計劃編制數(shù)據(jù)以及各種系統(tǒng)組態(tài) 數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)庫中； (3)應(yīng)用服務(wù)器執(zhí)行煉鋼連鑄生產(chǎn)計劃在線調(diào)整方法，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取數(shù) 據(jù)，并將調(diào)度計劃結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫；其中所述的在線調(diào)整方法，過程如下
步驟1 :設(shè)置工藝參數(shù)，包括制造標(biāo)準(zhǔn)、計劃狀態(tài)碼、設(shè)備屬性參數(shù)、設(shè)備處理時間 和工位運輸時間； 步驟2 :設(shè)置單目標(biāo)線性規(guī)劃模型參數(shù)和優(yōu)先級字典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型參 數(shù)； 步驟3 :接受生產(chǎn)實績信息，包括轉(zhuǎn)爐設(shè)備生產(chǎn)實績信息、精煉設(shè)備生產(chǎn)實績信息 和連鑄設(shè)備生產(chǎn)實績信息，并將接收到的生產(chǎn)實績信息寫入本地數(shù)據(jù)庫；
步驟4 :根據(jù)數(shù)據(jù)庫中生產(chǎn)實績信息，進(jìn)行擾動識別若為設(shè)備信息，則為轉(zhuǎn)爐故 障擾動；若為工序時間信息，將實績時間信息與計劃時間信息作差值運算，若結(jié)果不為0 :
步驟4-1 :判斷差值是否是發(fā)生在連鑄機上，若是則為連鑄時間擾動；否則執(zhí)行步 驟4-2 ; 步驟4-2 :判斷差值是否超出預(yù)先設(shè)定的警戒值，若沒有超過警戒值，則判斷為沒 有擾動，若超出警戒值，則為非連鑄時間擾動； 步驟5 :a)、如是連鑄時間擾動，則采用基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu) 化具體方法如下若有斷澆則增加相關(guān)爐次計劃連鑄的處理時間即降低拉速，若有沖突 則適當(dāng)縮短相關(guān)爐次計劃連鑄的處理時間即提高拉速，同時對爐次計劃中最后一重精煉至 連鑄等待位的運輸時間及連鑄等待位的等待時間進(jìn)行規(guī)則調(diào)整，使最后一重精煉到連鑄等 待位的運輸時間是標(biāo)準(zhǔn)時間； b)、如是轉(zhuǎn)爐故障擾動，則采用基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化即轉(zhuǎn) 爐部分鎖定，對由精煉部分和連鑄部分組成的非轉(zhuǎn)爐部分進(jìn)行時間優(yōu)化調(diào)整。具體方法是 建立單目標(biāo)的線性規(guī)劃模型，應(yīng)用線性規(guī)劃求解組件對模型進(jìn)行求解，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為各計 劃中的作業(yè)時間； c)、如是非連鑄時間擾動，則采用全局時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化建立優(yōu)先級字 典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型，具體方法如下準(zhǔn)時開澆作為第一級目標(biāo)，即第一個爐次的連鑄 工位按給定的開澆時間開始作業(yè)，準(zhǔn)時開澆的約束包括不提前開澆約束、爐次順約束和加
5工順約束；最小化斷澆時間作為第二級目標(biāo)，即各澆次所有非第一個爐次的連鑄工位與澆 注順前一爐的斷澆時間最短，最小化斷澆時間的約束包括連鑄順約束、爐次順約束和加工 順約束；最小化等待時間作為第三級目標(biāo)，即各澆次所有爐次的非連鑄工位運輸時間最短， 最小化等待時間的約束包括爐次順約束和加工順約束； d)、如連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時存在，則同時采用步驟a和步驟b的方法 進(jìn)行優(yōu)化； e)、如連鑄時間擾動和非連鑄時間擾動同時存在，則同時采用步驟a和步驟c的方 法進(jìn)行優(yōu)化； f)、如非連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時存在，則采用步驟c的方法進(jìn)行優(yōu)化；
步驟6 :根據(jù)在線調(diào)整結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場時間調(diào)整。 (4)客戶端工作站實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的顯示，進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)的查詢，并將數(shù)據(jù)保存在本 地計算機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的離線分析； 步驟b)所述的單目標(biāo)的線性規(guī)劃模型，模型因子(模型變量)是指計劃中各工位
(單元)的開始時間，單位是分鐘，目標(biāo)函數(shù)的意義是最小化同一爐次中兩個相鄰工位間的
運輸時間差之和，具體公式如下
一1
min Z = 2乞O,
一 X
,)
(1)




S. T.
XSI(i,j,k),j' ,k_Xijk Xi，j+l，k' _Xijk
%>0 iGQ，j = l，
i，SI(i，j，k) G Q，j = l， ，Si，j' =1，…，s加,j,a (2) iG Q，j二l，…，s廠l (3)
(4)
，S (5) 式中，i為爐次序號；Q為爐次集合，i e Q， I Q |為總爐次數(shù)；n為澆次號，N為澆 次數(shù)，n二 1，2，…，N;Qn為第n澆次的爐次集合，^ n Q2 n…n QN=①且^ U Q2 U… U QN = Q ;Si為爐次i的工序總數(shù)；j為工序序號，1《j《Si ;^(屮)為爐次SI (i， j，k)的 工序總數(shù)；k為機器序號；stilk為爐次i在轉(zhuǎn)爐工序的原加工開始時間；ptijk為爐次i在工 序j的機器k上的工藝標(biāo)準(zhǔn)加工時間；Utkk,為爐次從機器k到機器k'的運輸時間；SI (i， j，k)為爐次i在工序j機器k上的緊后爐次；Xi,w,k,為爐次i在工序j + 1的機器k'上的 優(yōu)化后的加工開始時間；xSI(i, j, k), j, , k為爐次SI (i， Si， k)在工序j '的機器k上的優(yōu)化后 的加工開始時間；模型的決策變量xijk為爐次i在工序j的機器k上的優(yōu)化后的加工開始 時間。 步驟c)所述的優(yōu)先級字典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型，其中， 不提前開澆約束也稱作設(shè)定約束，它在模型中直接設(shè)定，模型調(diào)整的結(jié)果只有準(zhǔn) 時開澆和延遲開澆的情況； 爐次順約束是指同一爐次中兩個相鄰工位必須保證在時間維上的順序性，約束 結(jié)構(gòu)如下前一工位的開始時間必須小于等于后一工位開始時間在去除兩工位間標(biāo)準(zhǔn)運輸 時間和前一工位處理時間后的值； 加工順約束是指保證同一設(shè)備上加工過程具有時間維的順序性，約束結(jié)構(gòu)如下在同一設(shè)備上兩個相鄰加工的工位中，先加工工位的開始時間必須小于等于后加工工位的 開始時間在去除先加工工位處理時間的值； 連鑄順約束是指同一澆次內(nèi)相鄰爐次間，前一爐次的連鑄開始時間小于等于后 一爐次連鑄開始時間減前一爐次的連鑄作業(yè)時間； f (x) = min {f丄(x) ， f2 (x) ， f3 (x)} (6)
S. T. gi(x) >0， i = 1，2，3 (7)
式中，fi(x)表示第i個目標(biāo)；gi(x)》0表示第i個目標(biāo)所對應(yīng)的約束集。
參第一級目標(biāo)模型
(8)s. T.
xcc nl > KJn
、《X!'+l -《
1《n《N
(9)
(10) xp < xp+1_dp 1《p《P xk >01《k《X 參第二級目標(biāo)模型
S.T. xccnm< xccn(m+1)-dm l《n《N，l《m<M
xp < xp+1_dp 1《p《P xk >01《k《X 參第三級目標(biāo)模型
X! S Z &)|
w=l m=l A=l
(ii)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16) (17)
(18) S. T.
7
x,《x,+1-u i"〈a: (i9) xp < xp+1_dp 1《p《P (20) xk >0l《k《X (21) 式中，x表示計劃工位(單元)的作業(yè)開始時間，這是模型變量，其它符號均是常
量(不包括遍歷變量)；x。?！?表示第n個澆次第m個爐次的連鑄工位；X表示全部可調(diào)整的
工位(單元)數(shù)；、,^表示Xi、 xi+1兩工位(單元)間的標(biāo)準(zhǔn)運輸時間A表示Xi工位的處
理時間；dp表示xp工位的處理時間；P表示某設(shè)備上的工位數(shù)；N表示澆次個數(shù)；M表示第n
個澆次中爐次的個數(shù)；K表示第n個澆次第m個爐次中的可調(diào)整工位數(shù)；KJn表示第n個澆
次的開澆時間；n， m， k， i， p為遍歷變量，用于簡化表示多個同類約束和目標(biāo)。 有益效果本發(fā)明針對不同程度、不同原因、不同類型的因素造成的計劃不合理狀
態(tài)，提出了兩種方式的在線時間優(yōu)化調(diào)整方法，具有方案靈活多樣、符合實際調(diào)整方式、求
解快速的優(yōu)點，自動化程度校高，結(jié)果可精確到分鐘數(shù)，減少了人工調(diào)整計劃次數(shù)，縮短了
在線調(diào)度時間，減少了鋼水冗余等待時間，且有一定的整體優(yōu)化效果。 基于組件技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)，采用多層架構(gòu)的方式，將系統(tǒng)主要功能模塊和算 法以組件方式部署在應(yīng)用服務(wù)器中，從而提供一種可擴展的、滿足工藝流程的調(diào)度平臺系 統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的在線控制煉鋼連鑄的方法的硬件結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的總流程圖； 圖4為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的接受生產(chǎn)實績處理流程圖； 圖5為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的擾動識別處理流程圖； 圖6為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的調(diào)整方法流程圖； 圖7為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整處理流 程圖； 圖8為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的調(diào)整預(yù)處理流程圖； 圖9為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的連鑄沖突處理流程圖； 圖10為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的斷澆時間處理流程圖； 圖11為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的等待時間處理流程圖； 圖12為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整處理流
程圖； 圖13為本發(fā)明在線控制煉鋼連鑄的方法的全局時間優(yōu)化調(diào)整處理流程圖。
具體實施例方式
下面以某鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)實際調(diào)整問題為例，結(jié)合附圖進(jìn)一步對本發(fā)明的一種在 線控制煉鋼連鑄的方法進(jìn)行說明。
圖1為本發(fā)明的在線控制煉鋼連鑄的方法的硬件結(jié)構(gòu)8
本發(fā)明的在線調(diào)整方法包括工藝參數(shù)設(shè)置模塊、生產(chǎn)實績接受模塊、模型算法參
數(shù)設(shè)置模塊、基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊、基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊、全局
時間優(yōu)化調(diào)整模塊和本地數(shù)據(jù)庫Oracle 10g。本地數(shù)據(jù)庫Oracle 10g分別與工藝參數(shù)設(shè)
置模塊、生產(chǎn)實績接受模塊、模型算法參數(shù)設(shè)置模塊、基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊、
基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊和全局時間優(yōu)化調(diào)整模塊相連；生產(chǎn)實績接受模塊與基
于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊、基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整模塊和全局時間優(yōu)化調(diào)整
模塊相連，系統(tǒng)框圖如圖2所示。生產(chǎn)線包括3座轉(zhuǎn)爐(4LD、5LD、6LD)、精煉設(shè)備(5RH-1、
5RH-2、3RH、 LF_1、 LF_2、 IR—UT) 、3條連鑄(4CC、5CC、6CC)。 在線控制煉鋼連鑄的方法總流程如附圖3所示，主要按以下步驟 (1)設(shè)置工藝參數(shù)，包括制造標(biāo)準(zhǔn)、計劃狀態(tài)碼、設(shè)備屬性參數(shù)、設(shè)備處理時間和工
位運輸時間。 (2)設(shè)置模型參數(shù)。
i :爐次序號； Q :爐次集合，i G Q ， I Q |為總爐次數(shù)；
n :澆次號，N為澆次數(shù)，n = 1，2，…，N;Qn:第n澆次的爐次集合，^ n q2 n…n QN =①且Q！ U Q2 U…U QN =
Q ; Si :爐次i的工序總數(shù)； j :工序序號，l《j《Si ; :爐次SI (i， j， k)的工序總數(shù)； k:機器序號； stilk :爐次i在轉(zhuǎn)爐工序的原加工開始時間； ptijk :爐次i在工序j的機器k上的工藝標(biāo)準(zhǔn)加工時間； utkk,:爐次從機器k到機器k'的運輸時間； SI (i， j， k):爐次i在工序j機器k上的緊后爐次； Xi, j+1,k,:爐次i在工序j + 1的機器k'上的優(yōu)化后的加工開始時間； XsKi,j,k), j, k :爐次SI (i， Si， k)在工序j'的機器k上的優(yōu)化后的加工開始時間； xijk :爐次i在工序j的機器k上的優(yōu)化后的加工開始時間； x :計劃工位(單元)的作業(yè)開始時間，這是模型變量，其它符號均是常量(不包括 遍歷變量)； x。。
:第n個澆次第m個爐次的連鑄工位； X :全部可調(diào)整的工位(單元)數(shù)； :Xi、 xi+1兩工位(單元)間的標(biāo)準(zhǔn)運輸時間； & :Xi工位的處理時間； dp :Xp工位的處理時間； N:澆次個數(shù)； M :第n個澆次中爐次的個數(shù)； K :第n個澆次第m個爐次中的可調(diào)整工位數(shù)； KJn :第n個澆次的開澆時間；
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n，m，k， i， p :遍歷變量，用于簡化表示多個同類約束和目標(biāo)。 (3)如圖4所示，接受生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)，包括轉(zhuǎn)爐設(shè)備生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐設(shè)備代碼、 制造命令號、出鋼記號、鋼號、設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況、運轉(zhuǎn)狀況變更時間；精煉設(shè)備生產(chǎn)實績數(shù)據(jù) 精煉設(shè)備代碼、制造命令號、出鋼記號、鋼號、設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況、運轉(zhuǎn)狀況變更時間；連鑄設(shè)備 生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)連鑄設(shè)備代碼、制造命令號、出鋼記號、鋼號、設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況、運轉(zhuǎn)狀況變更 時間、剩余鋼水量、注入終時刻、板坯厚度、偶流寬度、奇流寬度、偶流當(dāng)前拉速、奇流當(dāng)前拉 速。將轉(zhuǎn)爐設(shè)備生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)寫入轉(zhuǎn)爐設(shè)備接口表和動態(tài)控制表，精煉設(shè)備生產(chǎn)實績數(shù)據(jù) 寫入精煉設(shè)備接口表和動態(tài)控制表，連鑄設(shè)備生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)寫入連鑄設(shè)備接口表和動態(tài)控 制表。設(shè)備接口表和動態(tài)控制表均在本地數(shù)據(jù)庫Oracle 10g中。并與設(shè)定的計劃時間值 進(jìn)行差值計算。 (4)如圖5所示，讀取動態(tài)控制表信息，根據(jù)其中信息讀取相應(yīng)設(shè)備接口表實績數(shù) 據(jù)信息，進(jìn)行擾動識別若轉(zhuǎn)爐發(fā)生故障，則判定為轉(zhuǎn)爐故障擾動；若為工序時間信息，則 將實績時間信息與計劃時間信息進(jìn)行比較，比較的方法是將實績時間減去計劃時間，若差 值不為零，則進(jìn)行如下處理 1)若差值發(fā)生在連鑄機上，則判定為連鑄時間擾動； 2)若差值不是發(fā)生在連鑄機上，則判斷差值是否超出預(yù)先設(shè)定的警界值，若沒有 超出警界值，則判定沒有擾動，若超出預(yù)先設(shè)定的警界值則判定為非連鑄時間擾動；
(5)如圖6所示，根據(jù)擾動類別信息給出具體的調(diào)整方法建議 1)若僅為連鑄時間擾動，則調(diào)整方法建議為采用基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整 方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化； 2)若僅為轉(zhuǎn)爐故障擾動，則調(diào)整方法建議為采用基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整 方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化； 3)若僅為非連鑄時間擾動，則調(diào)整方法建議為采用全局時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行 在線時間優(yōu)化； 4)若連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時發(fā)生，則調(diào)整方法建議為首先采用基于 模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化，然后采用基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整 方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化； 5)若連鑄時間擾動和非連鑄時間擾動同時發(fā)生，則調(diào)整方法建議為首先采用全 局時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化，然后采用基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行 在線時間優(yōu)化； 6)若是非連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時發(fā)生，則調(diào)整方法建議為采用全局 時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化； (6)根據(jù)調(diào)整方法建議結(jié)果，起動相應(yīng)的方法進(jìn)行在線時間優(yōu)化，得到新的調(diào)整計 劃結(jié)果，進(jìn)行現(xiàn)場時間調(diào)整； 步驟5)所述的基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法，如圖7所示，包括調(diào)整預(yù)處理， 連鑄沖突處理，斷澆時間處理和等待時間處理，其中，調(diào)度預(yù)處理流程如圖8所示，過程如 下 步驟1 :按編號取第一個連鑄機；
步驟2:取第一個澆次；
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步驟3 :取第一個爐次計劃； 步驟4 :取最后一重精煉至連鑄工位的傳擱時間T ; 步驟5 :判斷T是否小于標(biāo)準(zhǔn)傳擱時間，如小于則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ; 步驟6 :按標(biāo)準(zhǔn)傳擱時間推遲連鑄工位的開始時間，執(zhí)行步驟7 ; 步驟7 :判斷是否還有未處理的爐次計劃，如有則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ; 步驟8 :取下一個爐次，執(zhí)行步驟4 ; 步驟9 :判斷是否還有未處理的澆次，如有則執(zhí)行步驟IO，否則執(zhí)行步驟11 ; 步驟10 :取下一個澆次，執(zhí)行步驟3 ; 步驟11 :判斷是否還有未處理的連鑄機，如有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ; 步驟12 :取下一個連鑄機，執(zhí)行步驟2 ; 步驟13:結(jié)束。 連鑄沖突處理流程如圖9所述，過程如下 步驟1 :按編號取第一個連鑄機； 步驟2:取第一個澆次； 步驟3 :取第二個爐次計劃的連鑄開始時間為Kl ; 步驟4 :取前一爐次的連鑄結(jié)束時間為K2 ; 步驟5 :判斷K2是否大于Kl，如K2大于Kl則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ; 步驟6 :延遲Kl所在爐次的連鑄開始時間，使之連澆，執(zhí)行步驟7 ; 步驟7 :判斷是否還有未處理的爐次計劃，如有則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ; 步驟8 :取后一個爐次，執(zhí)行步驟4 ; 步驟9 :判斷是否還有未處理的澆次，如有則執(zhí)行步驟IO，否則執(zhí)行步驟11 ; 步驟10 :取下一個澆次，執(zhí)行步驟3 ; 步驟11 :判斷是否還有未處理的連鑄機，如有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ; 步驟12 :取下一個連鑄機，執(zhí)行步驟2 ; 步驟13 :結(jié)束。 斷澆時間處理如圖10所示，過程如下 步驟1 :按編號取第一個連鑄機； 步驟2:取第一個澆次； 步驟3 :取倒數(shù)第二個爐次計劃的連鑄結(jié)束時間為Kl ; 步驟4 :取其后一爐次計劃的連鑄開始時間為K2 ; 步驟5 :判斷K2是否大于Kl，如K2大于Kl則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ; 步驟6 :延遲K1爐次的連鑄結(jié)束時間，使之連續(xù)澆鑄，執(zhí)行步驟7 ; 步驟7 :判斷是否還有未處理的爐次計劃，如有則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ; 步驟8 :取前一個爐次，執(zhí)行步驟4 ; 步驟9 :判斷是否還有未處理的澆次，如有則執(zhí)行步驟IO，否則執(zhí)行步驟11 ; 步驟10 :取下一個澆次，執(zhí)行步驟3 ; 步驟11 :判斷是否還有未處理的連鑄機，如有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ; 步驟12 :取下一個連鑄機，執(zhí)行步驟2 ; 步驟13:結(jié)束。
等待時間處理如圖11所示，過程如下 步驟1 :按編號取第一個連鑄機； 步驟2:取第一個澆次； 步驟3 :取第一個爐次計劃； 步驟4 :取最后一重精煉至連鑄工位的傳擱時間T ; 步驟5 :判斷T是否大于標(biāo)準(zhǔn)傳擱時間，如T大于標(biāo)準(zhǔn)傳擱時間，則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ; 步驟6 :增加本爐次連鑄等待時間，使T為標(biāo)準(zhǔn)傳擱時間，執(zhí)行步驟7 ; 步驟7 :判斷是否還有未處理的爐次計劃，如有則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ; 步驟8 :取下一個爐次，執(zhí)行步驟4 ; 步驟9 :判斷是否還有未處理的澆次，如有則執(zhí)行步驟IO，否則執(zhí)行步驟11 ; 步驟10 :取下一個澆次，執(zhí)行步驟3 ; 步驟11 :判斷是否還有未處理的連鑄機，如有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ; 步驟12 :取下一個連鑄機，執(zhí)行步驟2 ; 步驟13:結(jié)束。 基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法，處理流程如圖12所示，過程如下 步驟1 :變量設(shè)置，對所有未開始生產(chǎn)的非轉(zhuǎn)爐工位單元進(jìn)行變量編號； 步驟2 :生成約束條件，包括爐次順約束、加工順約束和特殊約束等； 步驟3 :生成目標(biāo)函數(shù)，取所有變量之和的最小化值(變量已加懲罰值)； 步驟4:規(guī)劃模型求解； 步驟5 :判斷模型是否有解，如有解則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ; 步驟6 :修改作業(yè)時間，根據(jù)求解模型后各變量的值修改各作業(yè)時間點； 步驟7:結(jié)束。 其中，步驟7-2所述的爐次順約束是指同一爐次中兩個相鄰工位必須保證在時
間維上的順序性，即前一工位的開始時間必須小于等于后一工位開始時間在去除兩工位間
標(biāo)準(zhǔn)運輸時間和前一工位處理時間后的值，保證爐次加工的時間順序性；加工順約束是指
在同一設(shè)備上兩個相鄰加工的工位中，先加工工位的開始時間必須小于等于后加工工位的
開始時間在去除先加工工位處理時間的值；變量邊界約束的內(nèi)容是所有參與時間調(diào)整的工
位開始時間都大于等于當(dāng)前系統(tǒng)基準(zhǔn)時間，即都是未生產(chǎn)的工位。 全局時間優(yōu)化調(diào)整方法，處理流程如圖13所示，過程如下 步驟1 :變量設(shè)置，對所有未生產(chǎn)的工位單元進(jìn)行變量編號； 步驟2 :生成約束條件，包括爐次順約束、加工順約束和特殊約束； 步驟3 :生成目標(biāo)函數(shù)，取所有連鑄工位單元的變量的最小化值； 步驟4:規(guī)劃模型求解； 步驟5 :判斷模型是否有解，如有解則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟13 ; 步驟6 :修改作業(yè)時間，是指修改所有連鑄工位單元的作業(yè)時間； 步驟7 :變量設(shè)置，指對所有未開始生產(chǎn)非連鑄工位單元進(jìn)行變量編號； 步驟8 :生成約束條件，包括爐次順約束、加工順約束和特殊約束； 步驟9 :生成目標(biāo)函數(shù)，取所有變量的最大值；
步驟10:規(guī)劃模型求解； 歩驟11 :判斷模型是否有解，如有解則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行歩驟13 ;
步驟12 :修改作業(yè)時間，指修改所有變量對應(yīng)的工位單元的作業(yè)時間點；
步驟13 :結(jié)束。
權(quán)利要求
一種在線控制煉鋼連鑄的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1設(shè)置工藝參數(shù)，包括制造標(biāo)準(zhǔn)、計劃狀態(tài)碼、設(shè)備屬性參數(shù)、設(shè)備處理時間和工位運輸時間；步驟2設(shè)置單目標(biāo)線性規(guī)劃模型參數(shù)和優(yōu)先級字典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型參數(shù)；步驟3接受生產(chǎn)實績信息，包括轉(zhuǎn)爐設(shè)備生產(chǎn)實績信息、精煉設(shè)備生產(chǎn)實績信息和連鑄設(shè)備生產(chǎn)實績信息，并將接收到的生產(chǎn)實績信息寫入本地數(shù)據(jù)庫；步驟4根據(jù)數(shù)據(jù)庫中生產(chǎn)實績信息，進(jìn)行擾動識別若為設(shè)備信息，則為轉(zhuǎn)爐故障擾動；若為工序時間信息，將實績時間信息與計劃時間信息作差值運算，若結(jié)果不為0步驟4-1判斷差值是否是發(fā)生在連鑄機上，若是則為連鑄時間擾動；否則執(zhí)行步驟4-2；步驟4-2判斷差值是否超出預(yù)先設(shè)定的警戒值，若沒有超過警戒值，則判斷為沒有擾動，若超出警戒值，則為非連鑄時間擾動；步驟5a)、如是連鑄時間擾動，則采用基于規(guī)則的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化具體方法如下若有斷澆則增加相關(guān)爐次計劃連鑄的處理時間即降低拉速，若有沖突則縮短相關(guān)爐次計劃連鑄的處理時間即提高拉速，同時對爐次計劃中最后一重精煉至連鑄等待位的運輸時間及連鑄等待位的等待時間進(jìn)行規(guī)則調(diào)整，使最后一重精煉到連鑄等待位的運輸時間是標(biāo)準(zhǔn)時間；b)、如是轉(zhuǎn)爐故障擾動，則采用基于模型的局部時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化即轉(zhuǎn)爐部分鎖定，對由精煉部分和連鑄部分組成的非轉(zhuǎn)爐部分進(jìn)行時間優(yōu)化調(diào)整，具體方法是建立單目標(biāo)的線性規(guī)劃模型，應(yīng)用線性規(guī)劃求解組件對模型進(jìn)行求解，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為各計劃中的作業(yè)時間；c)、如是非連鑄時間擾動，則采用全局時間優(yōu)化調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化建立優(yōu)先級字典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型，具體方法如下準(zhǔn)時開澆作為第一級目標(biāo)，即第一個爐次的連鑄工位按給定的開澆時間開始作業(yè)，準(zhǔn)時開澆的約束包括不提前開澆約束、爐次順約束和加工順約束；最小化斷澆時間作為第二級目標(biāo)，即各澆次所有非第一個爐次的連鑄工位與澆注順前一爐的斷澆時間最短，最小化斷澆時間的約束包括連鑄順約束、爐次順約束和加工順約束；最小化等待時間作為第三極目標(biāo)，即各澆次所有爐次的非連鑄工位運輸時間最短，最小化等待時間的約束包括爐次順約束和加工順約束；d)、如連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時存在，則同時采用步驟a和步驟b的方法進(jìn)行優(yōu)化；e)、如連鑄時間擾動和非連鑄時間擾動同時存在，則同時采用步驟a和步驟c的方法進(jìn)行優(yōu)化；f)、如非連鑄時間擾動和轉(zhuǎn)爐故障擾動同時存在，則采用步驟c的方法進(jìn)行優(yōu)化；步驟6根據(jù)在線調(diào)整結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場時間調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在線控制煉鋼連鑄的方法，其特征在于步驟C所述的 優(yōu)先級字典序多目標(biāo)線性規(guī)劃模型，其中，不提前開澆約束也稱作設(shè)定約束，它在模型中直接設(shè)定，模型調(diào)整的結(jié)果只有準(zhǔn)時開 澆和延遲開澆的情況；爐次順約束是指同一爐次中兩個相鄰工位必須保證在時間維上的順序性，約束結(jié)構(gòu)如下前一工位的開始時間必須小于等于后一工位開始時間在去除兩工位間標(biāo)準(zhǔn)運輸時間 和前一工位處理時間后的值；加工順約束是指保證同一設(shè)備上加工過程具有時間維的順序性，約束結(jié)構(gòu)如下在 同一設(shè)備上兩個相鄰加工的工位中，先加工工位的開始時間必須小于等于后加工工位的開 始時間在去除先加工工位處理時間的值；連鑄順約束是指同一澆次內(nèi)相鄰爐次間，前一爐次的連鑄開始時間小于等于后一爐 次連鑄開始時間減前一爐次的連鑄作業(yè)時間。
全文摘要
一種在線控制煉鋼連鑄的方法，屬于煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟接口管理服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制器相連，將采集的各種狀態(tài)信息和工藝數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理和格式轉(zhuǎn)換存入數(shù)據(jù)庫，同時將上層下達(dá)的生產(chǎn)方法存貯在數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將生產(chǎn)現(xiàn)場的實時過程數(shù)據(jù)、計劃編制數(shù)據(jù)及各種系統(tǒng)組態(tài)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中；應(yīng)用服務(wù)器執(zhí)行煉鋼連鑄生產(chǎn)在線控制方法，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，并將調(diào)整結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫；客戶端工作站實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的顯示，進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)的查詢，并將數(shù)據(jù)保存在本地計算機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的離線分析；本發(fā)明求解快速，自動化程度校高，結(jié)果可精確到分鐘數(shù)，減少了人工調(diào)整次數(shù)和鋼水冗余等待時間。
文檔編號G05B19/418GK101786146SQ20091024895
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者俞勝平, 劉煒, 龐新富, 柴天佑, 王秀英, 鄭秉霖 申請人:東北大學(xué)