本發(fā)明涉及制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種物料備料方法。

背景技術(shù)：

目前，很多工藝都涉及到物料(例如，合金料、石灰石)的備料過程，這里以合金料為例進(jìn)行說明，自貝塞麥開創(chuàng)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝至今，轉(zhuǎn)爐煉鋼已成為鋼鐵工業(yè)最重要的生產(chǎn)手段之一，到本世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程越來越精細(xì)化，對(duì)各種不同鋼種的冶煉工藝具有不同的需求。

為使不同的鋼種最終產(chǎn)品擁有不同的性能，常在轉(zhuǎn)爐吹煉的過程中加入不同的合金。轉(zhuǎn)爐合金下料量所占轉(zhuǎn)爐爐容總量很小，但對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生重大影響。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程不同于精煉爐，還要考慮保證一定的產(chǎn)品生產(chǎn)率，以80～120t轉(zhuǎn)爐為例，一般吹煉時(shí)間20～50分鐘，單爐生產(chǎn)總時(shí)間不超過一小時(shí)。合金料下料從幾十到一百多公斤不等，每爐鋼水通過一次合金下料完成。

一般在轉(zhuǎn)爐高跨平臺(tái)設(shè)置一套合金下料系統(tǒng)。典型的轉(zhuǎn)爐合金下料系統(tǒng)主要工藝設(shè)備為振打電機(jī)和稱料斗。下料前振打電機(jī)將合金按設(shè)定振入稱料斗內(nèi)，待下料時(shí)通過料管投入轉(zhuǎn)爐。稱料斗內(nèi)重量到達(dá)設(shè)定后振打電機(jī)停止運(yùn)行，因?yàn)閼T性的作用，振打電機(jī)停止運(yùn)行后，還有部分合金料進(jìn)入稱料斗內(nèi)，使得合金料實(shí)際下料量比設(shè)定多，現(xiàn)有工藝往往人工設(shè)置合金備料停止振打的提前量，但由慣性等因素產(chǎn)生的誤差往往和合金料的狀態(tài)，如物料顆粒大小相關(guān)，一旦合金料狀態(tài)變化，則很難保證最終落入到稱料斗內(nèi)物料的重量的準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的物料備料方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了物料備料方法，方法包括：

plc控制模塊根據(jù)補(bǔ)償算法動(dòng)態(tài)調(diào)整備料停機(jī)限值，根據(jù)變頻器的參數(shù)信息設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值，控制變頻器的啟動(dòng)、停止和檔位切換，以及設(shè)置物料的備料設(shè)定值；

變頻器控制安裝于振動(dòng)篩上的振打電機(jī)工作，以使高位料倉內(nèi)物料在振打電機(jī)的作用下通過溜管落入稱料斗內(nèi)；

稱料斗內(nèi)安裝的稱重設(shè)備對(duì)物料進(jìn)行稱重，并將物料當(dāng)前的重量實(shí)時(shí)反饋給plc控制模塊；

plc控制模塊進(jìn)一步實(shí)時(shí)判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否大于預(yù)設(shè)備料限值，若是，則控制變頻器的檔位設(shè)置于第一檔位，控制振打電機(jī)以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，若否，則控制變頻器的檔位由第一檔位切換至第二檔位，控制振打電機(jī)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行；以及判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否小于備料停機(jī)限值，若是，則控制變頻器停止工作，若否，則控制振打電機(jī)繼續(xù)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明提供的方案，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整備料停機(jī)限值，以及參照變頻器參數(shù)設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值，plc控制模塊根據(jù)備料停機(jī)限值和預(yù)設(shè)備料限值控制落入到稱料斗內(nèi)的物料，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確地控制落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量，使得落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量更接近于備料設(shè)定值，提高了備料的準(zhǔn)確性。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物料備料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物料備料方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物料備料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該物料備料系統(tǒng)包括：高位料倉1、溜管2、振動(dòng)篩3、振打電機(jī)4、稱料斗5、稱重設(shè)備6、電液平板閘門7、控制柜8、變頻器9以及plc控制模塊10。

物料備料系統(tǒng)工作過程如下：高位料倉1中裝有物料，例如，合金料、石灰石等，高位料倉1通過溜管2同振動(dòng)篩3連接，振打電機(jī)4安裝于振動(dòng)篩3上，振打電機(jī)4運(yùn)行時(shí)，物料從振動(dòng)篩3的下料口處落入稱料斗5內(nèi)，稱料斗5底部安裝有電液平板閘門7，內(nèi)部安裝有稱重設(shè)備6。在備料時(shí)，電液平板閘門7處于關(guān)閉狀態(tài)，振打電機(jī)4工作時(shí)，物料落入稱料斗5內(nèi)，重量不斷增加直到稱重設(shè)備6檢測(cè)重量到設(shè)定值則振動(dòng)停止，備料過程完成。下料時(shí)，電液平板閘門7打開，則物料由稱料斗5落入轉(zhuǎn)爐內(nèi)。振打電機(jī)4通過控制柜8內(nèi)的變頻器9控制，變頻器9設(shè)置兩個(gè)檔位，分別為第一檔位和第二檔位，使變頻器運(yùn)行于第一預(yù)設(shè)狀態(tài)和第二預(yù)設(shè)狀態(tài)。稱料斗5內(nèi)的稱重設(shè)備6將重量信號(hào)傳輸給plc控制模塊10。通過控制柜8內(nèi)的plc控制模塊10來控制變頻器的啟動(dòng)、停止及檔位切換。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物料備料方法的流程示意圖，如圖2所示，該方法包括以下步驟：

步驟s200，plc控制模塊根據(jù)補(bǔ)償算法動(dòng)態(tài)調(diào)整備料停機(jī)限值，根據(jù)變頻器的參數(shù)信息設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值，控制變頻器的啟動(dòng)、停止和檔位切換，以及設(shè)置物料的備料設(shè)定值。

具體地，備料停機(jī)限值是對(duì)振打電機(jī)停止工作時(shí)稱料斗內(nèi)的物料重量的限定；預(yù)設(shè)備料限值是對(duì)振打電機(jī)以高速運(yùn)行還是以低速運(yùn)行，稱料斗內(nèi)的物料重量的限定；備料設(shè)定值限定了本次備料過程，應(yīng)落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量值，是一個(gè)理想值，物料顆粒大小和振打電機(jī)停止工作后的余振都會(huì)影響最終落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量。

在進(jìn)行備料的過程中，為了能夠快速地使物料落入到稱料斗內(nèi)，需要控制振打電機(jī)高速運(yùn)行，以使得物料在振打電機(jī)的高速振打的作用下快速通過溜管落入到稱料斗內(nèi)。每次備料前都需要設(shè)置物料的備料設(shè)定值，即需要向稱料斗中所備的物料的重量值，然而，如果一直保持高速運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致最終落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量超過備料設(shè)定值，為了能夠有效地控制最終落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量，需要控制振打電機(jī)的運(yùn)行速度，因此需要設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值。在振打電機(jī)停止工作后，振打電機(jī)在慣性的作用下，會(huì)繼續(xù)振動(dòng)，高位料倉內(nèi)的物料在余振的作用下，會(huì)繼續(xù)落入到稱料斗內(nèi)，為了能夠精準(zhǔn)地控制最終落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量，需要設(shè)置備料停機(jī)限值。因此，備料停機(jī)限值的數(shù)值影響著實(shí)際落入到稱料內(nèi)的物料的重量。

plc控制模塊需要設(shè)定備料停機(jī)限值、預(yù)設(shè)備料限值以及備料設(shè)定值。

為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)化備料，需要根據(jù)補(bǔ)償算法動(dòng)態(tài)調(diào)整備料停機(jī)限值，該補(bǔ)償算法的實(shí)質(zhì)是利用第n-1次備料的誤差值en-1和n-1次備料的誤差值總合來預(yù)估第n次的備料停機(jī)限值，具體地，可以利用如下公式(1)計(jì)算第n次的備料停機(jī)限值wln:

其中，wln-1表示第n-1次的備料停機(jī)限值，e為備料誤差，表示備料實(shí)際值與備料設(shè)定值的差值，en-1表示第n-1次備料時(shí)，備料實(shí)際值與備料設(shè)定值的差值，ks、kr為權(quán)重，其中，ks、kr取值范圍為(0，1)，在本發(fā)明實(shí)施例中，將第一次備料產(chǎn)生的誤差記為e1，依次類推，第n-1次備料產(chǎn)生的誤差記為en-1，第n次備料誤差記為en。

在本發(fā)明實(shí)施例中，備料誤差e可以分解為由系統(tǒng)本身機(jī)械缺陷等因素導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差和某些時(shí)刻由隨機(jī)性事件，如料塊大小不一，導(dǎo)致的隨機(jī)誤差，該補(bǔ)償算法旨在于在備料過程中盡量消除隨機(jī)誤差對(duì)物料重量準(zhǔn)確性的影響，以及在一定程度上降低系統(tǒng)誤差對(duì)備料準(zhǔn)確性的影響。

在公式(1)中，利用上一次備料情況ksen-1補(bǔ)償部分系統(tǒng)誤差和短時(shí)間(一般小于1次備料周期，例如，數(shù)十分鐘)擾動(dòng)所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差的影響，但該項(xiàng)會(huì)受到長時(shí)間(大于1次備料周期)存在的擾動(dòng)所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差的影響；利用累計(jì)的誤差值之和降低長時(shí)間(大于1次備料周期)存在的擾動(dòng)所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差的影響。

另外，ks、kr為權(quán)重，其中，ks、kr取值范圍為(0，1)。

眾所周知，任何系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差都不可能完全消除，只能盡量降低其影響，如果忽略系統(tǒng)誤差，為使得備料實(shí)際值最終趨近并收斂于備料設(shè)定值，則ks、kr必須小于1且大于0，以補(bǔ)償系統(tǒng)外擾動(dòng)產(chǎn)生的隨機(jī)誤差。

如果物料備料系統(tǒng)工作的環(huán)境中，產(chǎn)生短期的擾動(dòng)較多，主要指擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間小于一個(gè)備料周期的擾動(dòng)，如環(huán)境中有其他設(shè)備振動(dòng)干擾，使得振動(dòng)篩下料偶然增加或減少，則應(yīng)增加補(bǔ)償算法中第二項(xiàng)ksen-1的權(quán)重，即適當(dāng)設(shè)置較大的ks值。

如果工作環(huán)境中容易產(chǎn)生長期的擾動(dòng)，主要指擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間大于一個(gè)下料周期的擾動(dòng)，如高位料倉中的料批更換，導(dǎo)致物料顆粒度發(fā)生變化的情況。則應(yīng)該增加補(bǔ)償算法中第三項(xiàng)的權(quán)重，即適當(dāng)設(shè)置較大的kr值。

對(duì)于不經(jīng)常出現(xiàn)明顯系統(tǒng)外擾動(dòng)的環(huán)境，是一個(gè)趨近于0的值。偶爾出現(xiàn)的擾動(dòng)造成備料實(shí)際值在備料設(shè)定值附近呈現(xiàn)震蕩，為使得震蕩在數(shù)個(gè)備料周期內(nèi)收斂于備料設(shè)定值，則ks與kr之和也不宜大于1。因此，優(yōu)選地，ks取值范圍為(0.3，0.8)，kr取值范圍為(0.01，0.1)。

在滿足備料準(zhǔn)確性的前提下，還需要考慮備料的快速性，盡量使整個(gè)備料過程盡可能多的時(shí)間振打電機(jī)都處于高速運(yùn)行狀態(tài)，這可以通過plc控制模塊設(shè)定預(yù)設(shè)備料限值來實(shí)現(xiàn)。plc控制模塊可以根據(jù)變頻器的參數(shù)信息設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值，其中，預(yù)設(shè)備料限值的設(shè)定需滿足當(dāng)振打電機(jī)由高速運(yùn)行狀態(tài)降為低速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，稱料斗內(nèi)的料重沒有達(dá)到備料停機(jī)限值并留有足夠的裕度。

針對(duì)變頻器的控制方式不同，影響的因素也略有差別：

若變頻器以v/f控制方式運(yùn)行，變頻器的參數(shù)信息包括：減速時(shí)間td、第二運(yùn)行頻率fd。減速時(shí)間與變頻器輸出頻率成正比，則該預(yù)設(shè)備料限值需要滿足以下條件：其中，twh表示振打電機(jī)以第二運(yùn)行頻率(變頻器設(shè)定的低速運(yùn)行頻率，依據(jù)振打電機(jī)的低速運(yùn)行頻率而設(shè)定)將預(yù)設(shè)備料限值對(duì)應(yīng)的物料振打至稱料斗內(nèi)所需時(shí)間，td表示變頻器的運(yùn)行頻率從50hz降至0hz所需時(shí)間，n為預(yù)設(shè)倍數(shù)，且n大于1。

若變頻器以矢量控制方式運(yùn)行，參數(shù)信息包括：減速時(shí)間td、第二運(yùn)行速度nd、額定運(yùn)行速度ne。減速時(shí)間和電機(jī)速度成正比，則該預(yù)設(shè)備料限值需要滿足以下條件：其中，twh表示振打電機(jī)以第二運(yùn)行速度(變頻器設(shè)定的低速運(yùn)行速度，依據(jù)振打電機(jī)的低速運(yùn)行速度而設(shè)定)將預(yù)設(shè)備料限值對(duì)應(yīng)的物料振打至稱料斗內(nèi)所需時(shí)間，td表示變頻器的運(yùn)行速度從額定速度降至0所需時(shí)間，n為預(yù)設(shè)倍數(shù)，且n大于1。

在上述基礎(chǔ)上，盡量減小預(yù)設(shè)備料限值的值，其值越小，則整個(gè)備料過程用時(shí)越短。需要注意的是，備料過程是不連續(xù)的過程，在準(zhǔn)確性和快速性之間應(yīng)優(yōu)先滿足準(zhǔn)確性。

plc控制模塊還可以控制變頻器的啟動(dòng)、停止和檔位切換，檔位切換可以控制變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，檔位處于第一檔位時(shí)，變頻器以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行(高速運(yùn)行狀態(tài))，進(jìn)而由變頻器控制振打電機(jī)以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，檔位處于第二檔位時(shí)，變頻器以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行(低速運(yùn)行狀態(tài))，進(jìn)而由變頻器控制振打電機(jī)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行。

在設(shè)置好備料停機(jī)限值、預(yù)設(shè)備料限值和備料設(shè)定值之后，可以開始進(jìn)行備料：

步驟s201，稱料斗內(nèi)安裝的稱重設(shè)備對(duì)物料進(jìn)行稱重，并將物料當(dāng)前的重量實(shí)時(shí)反饋給plc控制模塊。

在一個(gè)備料周期中，稱料斗內(nèi)安裝的稱重設(shè)備實(shí)時(shí)對(duì)物料進(jìn)行稱重，以及實(shí)時(shí)將物料當(dāng)前的重量實(shí)時(shí)反饋給plc控制模塊。

步驟s202，plc控制模塊實(shí)時(shí)判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否大于預(yù)設(shè)備料限值，若是，則執(zhí)行步驟s203；若否，則執(zhí)行步驟s204。

初始時(shí)，稱料斗內(nèi)安裝的稱重設(shè)備反饋給plc控制模塊的反饋值為0，plc控制模塊判斷出備料設(shè)定值與反饋值的差值大于預(yù)設(shè)備料限值，控制變頻器的檔位設(shè)置于第一檔位，變頻器控制安裝于振動(dòng)篩上的振打電機(jī)以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，以使高位料倉內(nèi)物料在振打電機(jī)的作用下通過溜管落入稱料斗內(nèi)。

為了確定變頻器的運(yùn)行狀態(tài)是否需要進(jìn)行切換，plc控制模塊需要實(shí)時(shí)判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否大于預(yù)設(shè)備料限值，若備料設(shè)定值與反饋值的差值大于預(yù)設(shè)備料限值，說明稱料斗內(nèi)物料的重量與備料實(shí)際值還有一定差值，無需對(duì)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換，變頻器可以保持以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，即高速運(yùn)行狀態(tài)，若備料設(shè)定值與反饋值的差值小于或等于預(yù)設(shè)備料限值，說明稱料斗內(nèi)物料的重量已經(jīng)接近備料實(shí)際值，則需要對(duì)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換，變頻器可以保持以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，即低速運(yùn)行狀態(tài)，從而能夠保證精確地備料。

步驟s203，控制變頻器的檔位設(shè)置于第一檔位，控制振打電機(jī)繼續(xù)以第一預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，以使高位料倉內(nèi)物料在振打電機(jī)的作用下通過溜管落入稱料斗內(nèi)。

步驟s204，控制變頻器的檔位由第一檔位切換至第二檔位，控制振打電機(jī)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，以使高位料倉內(nèi)物料在振打電機(jī)的作用下通過溜管落入稱料斗內(nèi)。

不論變頻器是以高速運(yùn)行狀態(tài)還是低速運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行，稱料斗內(nèi)安裝的稱重設(shè)備一直實(shí)時(shí)地對(duì)稱料斗內(nèi)的物料進(jìn)行稱重，并實(shí)時(shí)地反饋至plc控制模塊。

步驟s205，plc控制模塊進(jìn)一步實(shí)時(shí)判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否小于備料停機(jī)限值，若是，則執(zhí)行步驟s206；若否，則執(zhí)行步驟s207。

在控制振打電機(jī)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行以后，plc控制模塊還需要進(jìn)一步實(shí)時(shí)判斷備料設(shè)定值與反饋值的差值是否小于備料停機(jī)限值，以確定是否控制變頻器停止工作，進(jìn)行控制振打電機(jī)停止工作。備料設(shè)定值與反饋值的差值小于或等于備料停機(jī)限值，表明此時(shí)稱料斗內(nèi)物料的重量已經(jīng)接近所設(shè)定的備料設(shè)定值，為了能夠精準(zhǔn)地備料，需要控制振打電機(jī)停止工作，利用振打電機(jī)的余振繼續(xù)振打物料，使物料落入至稱料斗內(nèi)，從而使最終落入稱料斗內(nèi)的物料的備料實(shí)際值更接近于備料設(shè)定值；備料設(shè)定值與反饋值的差值大于備料停機(jī)限值，表明此時(shí)稱料斗內(nèi)物料的重量還與所設(shè)定的備料設(shè)定值有一定的差值，振打電機(jī)還可以繼續(xù)以低速運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行。

步驟s206，控制變頻器停止工作。

步驟s207，控制振打電機(jī)繼續(xù)以第二預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)行，以使高位料倉內(nèi)物料在振打電機(jī)的作用下通過溜管落入稱料斗內(nèi)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整備料停機(jī)限值，以及參照變頻器參數(shù)設(shè)置預(yù)設(shè)備料限值，plc控制模塊根據(jù)備料停機(jī)限值和預(yù)設(shè)備料限值控制落入到稱料斗內(nèi)的物料，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確地控制落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量，使得落入到稱料斗內(nèi)的物料的重量更接近于備料設(shè)定值，提高了備料的準(zhǔn)確性。

另外，本發(fā)明的物料備料方法可以應(yīng)用于對(duì)備料精度要求較高的轉(zhuǎn)爐散裝料下料系統(tǒng)，以及單爐冶煉單次下料的各種冶煉工程的各種下料系統(tǒng)中。

最后，需要注意的是：以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子，當(dāng)然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改動(dòng)和變型，倘若這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。