将6σ和PLC技术相结合运用于高炉生产的提出.pdf

第 3 5卷第 6 期 2 01 5年 1 2 月 黑 龙 江 冶 金 He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 ． 3 5 No ． 6 De c e mb e r 2 01 5 将 6 o和 P L C技术相结合运用 于高炉 生产 的提 出 张 绿 本钢板材股份有限公司。辽宁本溪1 1 7 0 0 0 摘要 自动化控制和计算机技术实现了高炉智能控制， 本文介绍了6 在冶金 中的应用， 举例说明如何运用 6 o r 分析高炉生产重要参数， 并提出利用 6 o r 结合 P L C技术对高炉生产重要参数进行在线分析和智能调控， 满足 高炉稳定顺产 ， 为现场提供一定 的指导 。 关键词 自动化控制； 高炉炼铁； 6 o r ； P L C Th e c o mb i n a t i o n o f 6 o - a n d PLC t e c h n o l o g y i s a p p l i e d i n p u t t i n g f o r wa r d t h e pr o d uc t i o n o f b l a s t f u r na c e Z h a n g J i n g B e n g a n g S t e e l P l a t e s C o ． ， L t d ， B e n x i ， L i a o n i n g ， 1 1 7 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Th e I n t e l l i g e n t c o n t r o l o f b l a s t f ur n a c e i s r e a l i z e d b y a u t o ma t i o n c o n t r o l a n d c o mp ut e r t e c h n o l o g y．Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f 6 S i g ma i n t h e me t a l l ur g y，a n d i l l us t r a t e s h o w t o a n a - l y z e t h e i mpo r t a n t p a r a me t e r s o f bl a s t f u r n a c e p r o d u c t i o n b y 6 S i g ma ． An d i t p r o p o s e s t h e i mp o r t a n t p a r a me t e r s o f b l a s t f u ma c e p r o d u c t i o n O n l i n e a n aly s i s a n d i n t e l l i g e n t c o n t r o l b y t h e t e c h n o l o g y o f 6 s i g ma c o mb i n e wi t h PLC． I t c a n ma k e t h e b l a s t f u rn a c e h a v e a n e a s y d e l i v e r y， a n d p r o v i d e s o me g ui d a n c e f o r t h e fie l d ． Ke y W o r d s Au t o ma t i o n C o n t r o ；B l a s t f u r n a c e i r o n ma k i n g ；6 0．；P L C 自动化控制 已广泛的应用在钢铁工业 的各个 生产工序中， 可用于设定与控制、 生产计划 的安排 与调整 ， 以及设备诊断 、 监测 、 学 习等方面 。近 年来 ， 随着钢铁冶金行业 的迅猛发展 ， 增加 了 自动 化技术的应用压力 ， 也提供 了发展条件 ， 而冶金行 业已完全离不开 自动化技术 的支撑 ， 二者相 辅相 成_ 2 ． 3 J 。高炉是一个密闭设备 ， 高炉生产是十分复 杂的物理化学过程 ， 必 须依赖 自动化控制才 能实 现生产。高炉生产不仅仅限于实现简单 的控制功 能 ， 而需要运用先进的控制理论 和思想 ， 实现高炉 炼铁的智能控制 ， 使其能够高效 、 稳定地生产 ， 更 好地解决生产中的重生产轻能耗的瓶颈问题 。 计算机技术的 自动化控制系统在高炉控制 中 得到了巨大的利用 ， 当今 ， “ 高炉专家系统” 和高炉 数学模型广泛使用 于各大 高炉 ， 很好地实现 了高 炉智能控制 ， 为高炉稳定顺产 、 节能降耗提供了保 障。本文提出一种新思路 ， 利用 6 0 - 技术结合 自动 收稿 日期 2 0 1 51 21 3 化控制技术 来实 现高炉生 产重要参 数 的智能调 控 ， 以达到高炉稳定顺产 ， 为生产提供一定的参考 和借鉴 。 1 6 o简介 1． 1 6 0- 6 0-作为新时代的产物应运而生 ， 6 0-管理是一 种 以顾客为 中心 ， 以质量经济性 为原则 ， 以数据为 基础 ， 采用统计技术 、 优化技术分析流程 中影响质 量的关键 因素并加以改进 ， 降低 劣质成本 ， 减少质 量波动 ， 优化资源利用 ， 追求 以更少的资源和更低 的成本提供更好 的产 品和服务 ， 从而不断提高质 量竞争力 _ 4 。J 。Mi n i t a b是 6 叮管理方法 中最常用 的软件之一 ， 它可以满足 6 0-管理各个阶段 的数据 处理。它可帮助使用者进 行常用统计分析 、 质量 控制以及实验设计等 ， 为使用者提供 了准确 、 实用 的实现 工具。M i n i t a b软件具有 全方面 的统计工 1 5 黑龙江冶金 第 3 5卷 具 ， 几乎包含了统计学中所有的数 据处理功能， 其 中如 比率检验 、 参数假设检验 、 相关与 回归分析 、 探索性数据分 析 、 变异源分析 、 多元统计分析 等， 另外 ， 它的强大的质量分析能力被人们所推崇 ， 如 测量系统分析 、 可靠性分析 、 统计过程控制 、 试 验 设计等。 1 ． 2 6 0 - 在冶金领域中的应用 6 o “ 数学管理法最受钢铁企业欢迎 ， 已经广泛 应用于冶金领域 中 ， 我 国太钢、 宝钢 、 鞍钢、 武钢 、 唐钢等各大钢企早 已成 功引进六西格玛 ， 在节 能 减排、 降低成本等方面取得很大成果。 如宝钢股份公司建立和实施 了 6 o “ 项 目， 从而 解决了生产和经 营过程 中的重点 问题 和难点 问 题 。这些项 目包括过程 和产 品质量改进、 缩短 生 产流程周期 、 提高产业生产能力 、 节约成本 、 降低 消耗以及提高效率等方面 ， 具体如下 1 制 造部 通过 6 0-管理法将 2 0 3 0罩式炉平均装炉量 由原有 的每炉 8 6 ． 8 t 提高到 9 0 t ， 为企业创造 了 5 0 0多万 元 的经济效益。 2 冷轧厂通过 6 o “ 管理法使斑迹 改判率 由原来的 1 ． 3 ％下降到 0 ． 5 9 6 ％ ， 降下了 0 ． 7 ％。 3 热轧厂通过 6 0-管理法使得 1 5 8 0轧线的 轧制节奏 由原来的 1 2 3 ． 6 s 缩短到 1 1 9 ． 8 s ， 而且轧 制每块钢样 的时间也缩短 了 3 ． 8 s ， 为企业创 造了 八百多万元 的经济效益 j 。 太原钢铁集 团要将企业缔造成世界最具竞争 的产业 内， 力求 质量完美 的不锈钢 ， 将 6 0-管理作 为技术支撑和改进的重要手段。为提高企业的综 合竞争力 ， 太钢从生产规模 、 产品种类 、 产品质量 、 生产成本 、 生产效率 、 售后服务 和节能环保等方面 人手 ， 努力打造不锈钢品牌 ， 为成为世界一流 的不 锈钢企业为奋斗。通过以 6 0-管理技术为支撑 ， 建 立多项改进体系和改进项 目， 在企业 大力推广 6 0- 技术 ， 促进 了太钢产品质量 的提升 ， 如不锈钢冷轧 板 、 不锈钢热轧中板 、 冷轧硅钢等重点产品质量指 标水平不断提高 ， 且呈不断上升趋势 j 。 一 唐山钢铁公司通过 6 0-管理技术 ， 使得高炉铁 水 中硅含量控 制在稳定水平 ， 通过分析并确 定影 响铁水硅含量 的主要参数 ， 并控制这些 主要 参数 以此稳定铁水 中硅含量 ， 达到炉 内热状态 ， 为高炉 稳定顺行提供 了保障。 鞍山钢铁公司利用 6 0 “ 管理技术对 高炉生产 重要参数进行分析 ， 确定出哪些重要参数不稳定 ， 并采取相应措 施将 其稳定 ， 为 高炉稳定顺 产提供 了保障 m 。 1 6 2 将 6 o “ 结 合 P L C技 术 运 用 于 高炉 生产 6 o “ 之所以备受各大企业所欢迎， 是因为 6 o , 以数据为基础 ， 采用统计技术 、 优化技术分析流程 中影响质量 的关键 因素并加 以改进 ， 降低 劣质成 本 ， 减少质量波 动， 优化资源利用。6 o “ 改进过程 包括定义 、 测量 、 分析、 改进 和控制五大步骤 ， 即确 定需要改进的因变量 Y 目标值 ， 收集现场生产 数据 ， 分析并确定 出哪些是影响 因变量 Y的关键 质量因素， 并通过控制关键质量因素来改进因变 量 Y。例如高炉主要经济技术指标有 很多 ， 如焦 比、 燃料 比等 ， 本文举例说明利用 6 0-分析某高炉 煤气利用率的具体步骤如下。 首先收集某高炉近期现场生产数据 现场生 产统计 的所 有参数 ， 将数据分为 7组， 做煤气利 用率 的控制图如图 1 所示。 从图 1 可 以看 出， 6 、 7组数据出现异常 ， 煤气 利用率大幅降低 ， 波动较大。分析其波动原 因， 利 用鱼骨图、 因果矩 阵分析 和失效模式 分析初步得 到影响煤气利用率 的因素有焦 比、 煤 比、 风量 、 富 氧率、 风温、 炉顶压力， 压差、 矿石品位和理论燃烧 温度。通过方差分析、 回归分 析进 一步确定影响 煤气利用率 的主要 因素为焦 比、 风温 和风压。可 知煤气利用率 的大幅降低是生产过程 中焦 比、 风 温及风 压 的波 动所 引起 ， 并 可 以通过 试 验设 计 D O E 来确定焦 比、 风温及风压在什么水平波动 ， 使得煤气利用率期望值较好或较稳定 ， 见 图 2、 图 3所示 。 由图 2 、 图 3可知 ， 焦 比在 3 1 0 k g ／ t 水平左右 ， 风温在 1 1 9 0 o C水平左 右 ， 风压 在 3 8 5 k P a水平左 右 ， 煤气利用率较稳定 ， 且焦 比、 风温较高， 风压较 低更有利于煤气利用率的提高。 如上 ， 通过 6 0-对高炉重要参数进行 分析 ， 并 给 出改善或稳定重要参数 的方法 ， 以此稳定高炉 生产。然而 ， 大多钢企仅限将 6 0-用 于离线分析 ， 即抽取近期现场生产数据利用 6 0-对重要参数进 行分析 ， 仅反映出高炉前一时刻 的生产动态 ， 不能 及时在线反映 、 判断高炉的生产状况和动态。P L C 是一种 以微处理器为核心 的控制 器， 它将 自动控 制 、 计算机技术以及通信技术融合在一起 ， 为高炉 冶炼提供程序化 的控制方式 ， 通过 P L C进行 编程 模拟和控制 ， 来改变生产过 程 中的工艺参 数_ l 。 因此 ， 本 文提 出将 6 o r 分 析过程进行编程 并结合 第 6期 张璨 将 6 0 “ 和 P L C技术相结合运用于高炉生产的提出 P L C技术形成一个分析控制系统， 对高炉现场生 产数据进行实时在线分析 ， 并对某些生产参数及 4 鼙 幡2 0 时调控 ， 有利于高炉稳定顺产 ， 为现场生产给出一 定的参考和借鉴 。 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 ／ ＼ ． ／＼ ／V＼一 2 3 4 5 6 7 样本 图1 煤气利用率的单值控制图 图2 D O E试验分析设计表 3 结 语 图3 D O E试验分析主效应图 自动化控制技术是高炉生产不可或缺的一部 分 ， 本文介绍了 6 仃在冶金 的应用现状 ， 举例说 明 如何利用 6 分析高炉重要生产参数 ， 并提出利用 6 c r 结合 P L C技术对 高炉生产 重要参 数进行在线 分析和调控， 为现场生产提供一定的指导和借鉴。 参考文献 [ 1 ] 王华强． 基于工业 以太网的高炉 自动化控制系统设计 [ D] ． 安徽 合肥工业大学 2 0 0 7， 1 2 ． [ 2 ] 万延林． 自动化技术在钢铁冶金行业的应用及未来发 展 [ J ] ． 中国高新技术企业， 2 0 1 5 ， i 5 4 4 4 5 ． [ 3 ] 袁 尚． 冶金 自动化技术 的发展现状 [ J ] ． 科技资讯， 2 0 1 4 ， 1 O ． [ 4 ] 吴民生． 六西格玛管理理念与统计过程控制[ J ] ． 苏州 大学学报， 2 0 0 2 ， 2 2 5 1 0 91 1 1 ． [ 5 ] 张根宝． 现代质量工程[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 6 ] 何彦． 解读六西格玛管理在企业中的应用[ J ] ． 中小企 业管理与科技 ， 2 0 0 8 ， 1 0 1 71 8 _ [ 7 ] 李莉． 六西格玛管理的创新性与局限性[ J ] ． 山西财经 大学学报 ， 2 0 0 9 ， 1 2 3 9 2 9 3 ． [ 8 ] 梁文军． 基于六西格玛的华飞公司 C D T工厂排气工艺 应用研究[ M] ． 江苏 东南大学 ， 2 0 0 9 89 ． [ 9 ] 张建军． 太钢推行六西格玛管理的实践与思考[ J ] ． 中 国质量 ， 2 0 0 8 ， 5 3 2 3 7 ． [ 1 O ] 吴颖 ， 李旭． 六西格玛技术在高炉参数稳定性分析中 的应用[ J ] ． 辽宁科技大学学报， 2 0 0 8 ， 3 1 2 1 2 5 1 2 8． [ 1 1 ] 刘为玉． 基于 P L C的冶金污泥处理控制 系统设计 [ J ] ． 2 0 1 3 ， 3 2 1 8 6 0 6 1 ． 1 7 ∞ ∞ 4 2 O 4 4 4 ；． 。 趔羁 譬 霸 O 5 O 5 O O 5 O 5 O 躬 铊 甜 钙 甜 、 瓣旺