步進(jìn)式加熱爐仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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應(yīng)用系統(tǒng)中包括系統(tǒng)總控模塊、裝入模塊、步進(jìn)梁移動(dòng)模塊和抽出模塊共四個(gè)模塊，其中系統(tǒng)總控模塊是應(yīng)用系統(tǒng)的主體，負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，管理、調(diào)度加熱爐動(dòng)態(tài)裝鋼、步進(jìn)梁移動(dòng)和抽鋼三個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行;裝入模塊主要實(shí)現(xiàn)裝入位置的確定，啟動(dòng)裝入模型計(jì)算等功能;步進(jìn)梁移動(dòng)模塊負(fù)責(zé)對板坯位置的跟蹤和計(jì)算;抽出模塊主要啟動(dòng)抽出模型計(jì)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(shí)際生產(chǎn)中步進(jìn)梁動(dòng)作與裝鋼、抽鋼動(dòng)作之間存在的連鎖關(guān)系，如表1所示，這種關(guān)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(shí)際生產(chǎn)的節(jié)奏才能夠達(dá)到比較理想的動(dòng)態(tài)模擬效果。
表1 加熱爐動(dòng)作連鎖關(guān)系
在仿真系統(tǒng)中連鎖關(guān)系表現(xiàn)為狀態(tài)的變化，每個(gè)動(dòng)作是否可以執(zhí)行首先要判定其它兩個(gè)動(dòng)作的狀態(tài)，在滿足連鎖關(guān)系的前提下才可以執(zhí)行，否則必須等待。連鎖關(guān)系只是判定是否可以動(dòng)作的一個(gè)基本前提，在滿足這個(gè)基本前提的情況下還要根據(jù)實(shí)際的仿真情況判定是否可以動(dòng)作，以裝入為例，除了要滿足連鎖關(guān)系中步進(jìn)梁不能移動(dòng)之外，還要判斷畫面中裝鋼標(biāo)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(dòng)作條件之外，在動(dòng)作判定的先后順序上也要滿足一定的原則，在這三個(gè)動(dòng)作中裝鋼、抽鋼的優(yōu)先級比較高應(yīng)該首先判定，步進(jìn)梁移動(dòng)的優(yōu)先級較低，只有在不能裝入和抽出的時(shí)候才判定步進(jìn)梁是否可以移動(dòng)。仿真系統(tǒng)只有在合理地調(diào)度、監(jiān)控這三者之間關(guān)系的基礎(chǔ)上才能夠比較真實(shí)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(wù)程序，設(shè)定每1s啟動(dòng)一次，并且在仿真程序啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行，開始對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。之所以如此頻繁地啟動(dòng)系統(tǒng)總控程序是因?yàn)橄到y(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)都有可能發(fā)生變化，要在盡量早的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)相應(yīng)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(jìn)程，周期處理進(jìn)程和抽鋼模型處理進(jìn)程。
周期處理進(jìn)程是模型系統(tǒng)的核心同時(shí)也是一個(gè)模型集合，如圖3所示，包括板坯溫度計(jì)算模型，剩余在爐時(shí)間計(jì)算模型，必要爐溫計(jì)算模型和爐溫設(shè)定模型等，每種模型都可以采用不同的計(jì)算方法或者控制策略。其中板坯溫度計(jì)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(yù)報(bào)可以采用按段末目標(biāo)溫度預(yù)報(bào)，也可以按出爐目標(biāo)溫度預(yù)報(bào)。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(dòng)態(tài)地裝入、移動(dòng)和抽出，所以模型的測試不再是對單個(gè)模型的靜態(tài)測試，而是對整個(gè)模型控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測試，不僅可以測試單個(gè)模型的計(jì)算效果，同時(shí)還可以測試模型間的相互影響。
為了模擬實(shí)際生產(chǎn)中的爐氣溫度、抽出目標(biāo)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(jì)算效果。
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