[发明专利]一种炼铁炼钢连铸一体化调度系统

说明书

技术领域

本发明属于炼铁炼钢连铸生产计划调度领域，特别是提供了一种炼铁-炼钢-连铸的一体化调度方法，实现了从炼铁到连铸的快速、灵活的在线调度。

背景技术

炼铁-炼钢-连铸是钢铁生产的一个重要环节。高炉生产的铁水由鱼雷罐或铁水包运输至转炉，转炉生产的钢水由钢包运输经炉外精炼处理后送到连铸机。炼铁-炼钢-连铸生产不同于高炉上游工序和连铸机下游工序有中间库，且此区段对铁水温度和钢水温度有一定的生产要求，生产条件复杂，异常情况等不确定因素较多。之前的调度系统研究只局限于炼钢连铸或炼钢连铸轧钢，没有将铁钢界面调度的重要性体现到生产调度中来。本发明针对之前研究不足，提出一种炼铁-炼钢-连铸一体化调度系统方法，该方法能在较短的时间内完成作业计划，并根据生产情况和设备状态实时调整计划并重新编制，达到指导生产的目的。

目前已申请专利的有关计划编排和生产调度方法如下：“99108440.3(生产计划订单系统)”主要实现了一种运行于单台计算机上的生产计划订单系统，用于离散制造行业的计划订单系统。“94101993.4(生产计划编制方法及其装置)”主要实现了在多个生产过程中，生产计划编排和追加。“94109469.3(生产资源规划的优化)”实现了一种用于在有约束情况下制定原料需求计划、实行最优资源分配和制定生产计划的方法。“200410009705.6(一种炼钢连铸生产在线动态调度方法)”实现了一种软硬件相结合，采用滚动搜索优化方式，编排出动态作业计划的炼钢连铸生产在线动态调度方法。文献《炼钢厂的计算机辅助生产调度系统》(钢铁，2004，39(6))阐述了炼钢厂计算机辅助生产调度系统(CAPSS)的核心问题、软件结构及研发内容等重要问题，但此生产调度系统只涉及转炉-连铸区段调度系统。文献《冶铸轧一体化生产调度方法的探讨》(钢铁，2000，35(2))提出了采用启发式搜索方法和离散事件仿真方法来解决冶铸轧一体化生产调度问题。文献《全连铸生产调度系统仿真模型的建立》(北京科技大学学报，1996，18(3))对具有离散事件系统特征的全连铸车间生产调度系统通过建立其仿真模型进行试验，实现了借助计算机仿真全连铸生产过程，编制了相应调度程序软件，给 出多种优化调度方案图。上述专利和文献主要涉及离散行业静态生产计划的编排和炼钢连铸的动态调度问题，没有涉及炼铁-炼钢-连铸一体化调度问题。

发明内容

本发明目的是解决炼铁-炼钢-连铸一体化调度问题，实现从炼铁到连铸的快速、灵活的在线调度。

炼铁炼钢连铸一体化调度系统，主要通过对设备状态监控、生产异常情况判断、作业实绩记录，结合调度人员的设定参数，建立高炉区-转炉区铁水计划匹配模型，实现铁钢界面鱼雷罐调度。采用启发式算法生成铁水预处理-连铸区段静态调度，再应用混合遗传算法实现动态调度；实现了从铁水预处理-连铸区段的快速、灵活的在线调度。本发明包括炼铁炼钢连铸一体化调度系统实现条件和四个子模块。系统实现条件包括：设备状态及数据采集；数据库服务器、数据库管理程序和数据库软件；客户端应用程序。四个子模块包括：鱼雷罐、铁水包调度计划及高炉区-转炉区铁水计划匹配模型子模块；铁钢界面铁水调度框架子模块；铁水预处理-连铸调度子模块；信息通讯子模块。

本发明系统的实现条件：

(1)设备状态及数据采集：生产设备的工作状态和运行参数以及工艺参数，由PLC、MES系统收集、上传至数据库，本发明系统再从数据库中读取相应数据，保障了各种数据的一致性和实时性；

(2)数据库服务器、数据库管理程序和数据库软件将生产实时数据和计划编排数据按照数据格式和表结构存储在数据库中；

(3)客户端应用程序：利用算法模块，各工位客户端根据需要调用数据库服务器中的数据，并显示在操作界面上；此外，可将生产计划和调度方案写入数据库保存。

本发明系统的四个子模块：

一、鱼雷罐、铁水包调度计划及高炉区-转炉区铁水计划匹配模型子模块

(1)鱼雷罐、铁水包生产计划的生成：根据转炉、铁水预处理计划和高炉的容积、利用系数、每天出铁次数，每次出铁时间、每次出铁量等工艺参数，以及相关的初始条件，建立高炉区-转炉区铁水计划匹配模型，并计算出高炉出铁的计划表和鱼雷罐、铁水包运行计划。高炉区-转炉区铁水计划匹配模型如下：