煉鋼,連鑄動畫仿真系統設計與開發
劉煒,孫亮亮,俞勝平,柴天佑
東北大學流程工業綜合自動化教育部重點實驗室,遼寧沈陽110004
摘 要:針對煉鋼廠的調度過程十分復雜,既要保證計劃的有效性,也要考慮鋼水運輸等及時性的問題,討論了基于層次分析的評價方法在計劃評價中與仿真技術在直觀顯示煉鋼一連鑄生產過程中調度出現問題的作用 運用動畫仿真技術仿真運輸設備和主體設備間協調運行狀況,驗證多煉鋼一連鑄生產計劃運行的合理性;采用層次分析評價法對調度結果進行綜合評價二最后使用現場數據,該動畫仿真系統成功實現了對調度計劃執行過程的仿真;井對煉鋼一連鑄生產各工序保持物流生嚴緊密銜接、降低能源和材料消耗起到重要的指導作用
關鍵詞:煉鋼連鑄;仿真系統;ahp評價
中圖分類號:tp 27 文獻標識碼 a
1引言
目前,煉鋼物流仿真大部分采用仿真語言、****編程語言實現或基于商用仿真軟件開發。煉鋼物流仿真模型主要有文獻-1]中的煉鋼一連鑄生產調度的排隊網絡、文獻[ 2-4]中的petri網等。文獻:采用siman,g2,osim等商用仿真軟件系統呵組態式建模,以不同的方式展示仿真過程和仿真結果,在煉鋼物流仿真中也得到了一定的應用。
煉鋼一連鑄生產過程是一個非常復雜的生產過程,現場實際情況復雜,干擾因素較多,利用動畫仿真的方法來逼近實際的生產情況,在動畫仿真過程中考慮一些模型中未考慮的因素使得結果更加符合實際,因此設計動畫仿真系統具有重要的意義。
2煉鋼一連鑄生產流程及特點
煉鋼一連鑄的生產工藝比較復雜!以某鋼廠煉鋼一連鑄生產過程為例,其精煉環節包括一重精煉、二重精煉、三重精煉以及最多到四重精煉,此外轉爐還有脫c鋼種和脫p脫c鋼種的區分,鑄機有連鑄和模注的區分。冶煉設備為3臺轉爐,精煉設備有3臺rh,2臺cas,1臺kip與1臺lf,連鑄機有1cc,2cc,3cc,并有6條模注線,精煉工藝路徑共計26條。
其生產流程是相當復雜的。煉鋼一連鑄生產流程特點如下:
①煉鋼一連鑄生產流程包含著復雜的物理化學過程,具有高溫、高壓、高速的特點,存在各種突變和不確定性因素,要求對應急處理和例外處理能動態響應。
②生產制造決策不僅涉及連續過程變量,而且涉及離散過程變量。
③物流、能源供應流、信息流十分龐大。調度決策中需要對物料和能量提供****控制策略,以提高生產效率、降低生產成本、節省能源。
④煉鋼一連鑄生產流程生產單元少,但生產單元本身可變因素比較多。如生產時間不確定性,溫度波動性,生產設備的狀況,鋼水原料成分、鋼種變更,制造流程中各個生產單元的輸出質量隨機改變等。
煉鋼一連鑄生產調度的任務是指定生產作業,針對生產過程中的擾動因素和動態事件及時調整作業計劃,更新并下發生產指令,確保生產持續、穩定的進行。生產流程,如圖1所示。
3系統功能結構
以上海某煉鋼廠煉鋼動態調度為例,不僅考慮轉爐、精煉爐、連鑄機、模注線主體設備的路徑選擇與調度時刻表問題,還要考慮天車、臺車、鋼包扒渣、傾轉臺、鋼包烘烤位等輔助設備與工位對動態調度的影響,同時加上加工工藝的多樣性和調度目標的多目標性,使得物流調度十分復雜。
動畫仿真系統就是為了直觀顯示生產車間物流的流通狀態,檢測主輔設備調度的協調性,提高管理效率而開發的。煉鋼一連鑄動畫仿真系統主要包括計劃初始化、動畫仿真、綜合評價3個部分。系統功能結構,如圖2所示。
處理步驟如下:
step 1讀取數據庫中的出鋼順計劃,天車計劃,初始化數據。
step 2設定系統定時器,計算系統仿真時間;并且在定時器每次觸發的時候根據天車計劃信息和主體設備計劃信息計算每個主體設備和輔助設備在當前時間所處的位置和狀態。 |