步進式加熱爐仿真系統(tǒng)設計
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應用系統(tǒng)中包括系統(tǒng)總控模塊、裝入模塊、步進梁移動模塊和抽出模塊共四個模塊，其中系統(tǒng)總控模塊是應用系統(tǒng)的主體，負責監(jiān)控整個系統(tǒng)的狀態(tài)，管理、調(diào)度加熱爐動態(tài)裝鋼、步進梁移動和抽鋼三個進程的執(zhí)行;裝入模塊主要實現(xiàn)裝入位置的確定，啟動裝入模型計算等功能;步進梁移動模塊負責對板坯位置的跟蹤和計算;抽出模塊主要啟動抽出模型計算板坯的出爐溫度，以及出爐后的數(shù)據(jù)清理。
如果想要模擬加熱爐的生產(chǎn)過程，必須要了解實際生產(chǎn)中步進梁動作與裝鋼、抽鋼動作之間存在的連鎖關系，如表1所示，這種關系在某種程度上影響了加熱爐的生產(chǎn)節(jié)奏，仿真系統(tǒng)必須要模擬這種實際生產(chǎn)的節(jié)奏才能夠達到比較理想的動態(tài)模擬效果。
表1 加熱爐動作連鎖關系
在仿真系統(tǒng)中連鎖關系表現(xiàn)為狀態(tài)的變化，每個動作是否可以執(zhí)行首先要判定其它兩個動作的狀態(tài)，在滿足連鎖關系的前提下才可以執(zhí)行，否則必須等待。連鎖關系只是判定是否可以動作的一個基本前提，在滿足這個基本前提的情況下還要根據(jù)實際的仿真情況判定是否可以動作，以裝入為例，除了要滿足連鎖關系中步進梁不能移動之外，還要判斷畫面中裝鋼標志是否可裝、加熱爐爐尾段是否有足夠的位置可以裝入等限制條件。除了要滿足動作條件之外，在動作判定的先后順序上也要滿足一定的原則，在這三個動作中裝鋼、抽鋼的優(yōu)先級比較高應該首先判定，步進梁移動的優(yōu)先級較低，只有在不能裝入和抽出的時候才判定步進梁是否可以移動。仿真系統(tǒng)只有在合理地調(diào)度、監(jiān)控這三者之間關系的基礎上才能夠比較真實地模擬加熱爐的生產(chǎn)過程。
系統(tǒng)總控功能是工作頻率最為頻繁的服務程序，設定每1s啟動一次，并且在仿真程序啟動后自動運行，開始對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控。之所以如此頻繁地啟動系統(tǒng)總控程序是因為系統(tǒng)的狀態(tài)隨時都有可能發(fā)生變化，要在盡量早的時間內(nèi)啟動相應處理過程，更加逼真地模擬加熱爐生產(chǎn)情況。
2.2.2 模型系統(tǒng)
模型系統(tǒng)包括裝入模型處理進程，周期處理進程和抽鋼模型處理進程。
周期處理進程是模型系統(tǒng)的核心同時也是一個模型集合，如圖3所示，包括板坯溫度計算模型，剩余在爐時間計算模型，必要爐溫計算模型和爐溫設定模型等，每種模型都可以采用不同的計算方法或者控制策略。其中板坯溫度計算，不僅可以采用指數(shù)模型，還可以采用一維差分模型，甚至是二維差分模型[3]。對于爐氣溫度預報可以采用按段末目標溫度預報，也可以按出爐目標溫度預報。這些控制策略和模型算法都可以做成不同的模塊，通過參數(shù)配置決定執(zhí)行哪種方法。
在加熱爐仿真系統(tǒng)中，由于板坯在動態(tài)地裝入、移動和抽出，所以模型的測試不再是對單個模型的靜態(tài)測試，而是對整個模型控制系統(tǒng)的動態(tài)測試，不僅可以測試單個模型的計算效果，同時還可以測試模型間的相互影響。
為了模擬實際生產(chǎn)中的爐氣溫度、抽出目標溫度修正等情況，仿真系統(tǒng)中也提供了類似的方法，如圖4所示，通過修改這些參數(shù)以及抽出節(jié)奏的方式，測試模型的計算效果。
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