一种基于计算机的高炉槽下仿真系统及其仿真方法

摘要

本发明提供了一种基于计算机的高炉槽下仿真系统及其仿真方法。该系统包括工艺配置器（1）、高炉槽下过程仿真器（2）、控制策略仿真器（3）、计划调度仿真器（4）、算法模型库（5）、监控显示设备（6）。工艺配置器（1）实现了不同工况下的流程配置；高炉槽下过程仿真器（2）实现了槽下供料过程的仿真；控制策略仿真器（3）仿真了槽下的供料策略，实现对供料过程的节奏控制；计划调度仿真器（4）仿真了炼铁过程中生产计划的调度；算法模型库（5）存储了槽下所有设备的工艺计算模型和控制模型；监控显示设备（6）以动画的形式对槽下仿真过程进行显示。本发明具有通用性，能够仿真各种不同工艺的槽下系统，还能作为槽下供料培训系统。

主权项

一种基于计算机的高炉槽下仿真系统，其特征在于：该系统包括工艺配置器（1）、高炉槽下过程仿真器（2）、控制策略仿真器（3）、计划调度仿真器（4）、算法模型库（5）、监控显示设备（6），这六个子系统通过网络总线相连； 其中，工艺配置器（1）实现了不同工况下的流程配置；高炉槽下过程仿真器（2）实现了槽下供料过程的仿真；控制策略仿真器（3）仿真了槽下的供料策略，实现对供料过程的节奏控制；计划调度仿真器（4）仿真了炼铁过程中生产计划的调度；算法模型库（5）存储了槽下所有设备的工艺计算模型和控制模型；监控显示设备（6）以动画的形式对槽下仿真过程进行显示； 工艺配置器（1）将工艺配置信息发送给其他五个子系统，高炉槽下过程仿真器（2）从控制策略仿真器（3）和计划调度仿真器（4）中分别获取控制策略信息和物料的调度信息，并从算法模型库（5）中获取模型计算结果，用以实现对生产过程仿真的节奏控制；高炉槽下过程仿真器（2）还将仿真产生的设备状态信息发送给控制策略仿真器（3）、计划调度仿真器（4）和监控显示设备（6），并将过程量发送给算法模型库（5），以驱动算法模型的计算功能； 工艺配置器（1）包括流程组态模块（7）和工艺参数配置模块（8）；其中流程组态模块（7）完成对槽下供料系统工艺流程的配置；工艺参数配置模块（8）完成对工序、设备、工艺的生产参数的设置；流程组态模块（7）在配置完成后，激活工艺参数配置模块（8），并将工艺流程的配置作为形参传递给工艺参数配置模块（8）； 高炉槽下过程仿真器（2）包括第一生产过程通讯模块（9）、生产过程控制模块（10）、生产过程仿真模块（11）、生产过程跟踪模块（12）、时钟管理模块（13）、日志记录模块（14）和生产信息发布模块（15）； 其中，第一生产过程通讯模块（9）与所述仿真系统进行数据通讯；生产过程控制模块（10）监视生产过程仿真模块（11）模拟系统中每个设备的状态及运行情况，协调整个模拟系统的运行，根据外部的计划调度仿真器（4）发送的信息，对模拟系统进行生产过程指挥，并根据控制策略仿真器（3）发送的生产过程控制要求调整模拟系统的生产过程，将生产过程的状态、运行信息以及生产结果通过第一生产过程通讯模块（9）通知计划调度仿真器（4）和控制策略仿真器（3）；生产过程仿真模块（11）根据工艺配置器（1）提供的高炉槽下供料过程的设备、工序和工艺，以及算法模型库（5）提供的模型为基础，模拟供料过程的基本行为；生产过程跟踪模块（12）仿真了槽下物流跟踪、生产过程的统计分析和供料过程中不同配方的利用率；时钟管理模块（13）实现在时间轴上推进系统，维护仿真时钟及高炉槽下供料的时间场景；日志记录模块（14）记录仿真过程发生的主要事件；生产信息发布模块（15）将生产信息动态的以广播的形式向外部发送； 第一生产过程通讯模块（9）将来自其他子系统的信息，包括工艺配置信息、控制策略信息和调度信息通过事件传送给生产过程控制模块（10）和生产过程仿真模块（11）；生产过程仿真模块（11）将仿真的过程量、控制量以及仿真过程中的事件以及故障信息全部通过事件发送给生产过程跟踪模块（12）、日志记录模块（14）和生产信息发布模块（15）；生产过程跟踪模块（12）则将过程量信息发送给生产过程控制模块（10）；生产过程控制模块（10）则 根据获得的信息产生控制执行，发送给生产过程仿真模块（11）；时钟管理模块（13）向生产过程仿真模块（11）发送时间场景信息； 控制策略仿真器（3）包括第二生产过程通讯模块（16）、控制策略模拟模块（17）和过程监控模块（18）；第二生产过程通讯模块（16）与高炉槽下过程仿真器（2）和计划调度仿真器（4）进行数据通讯；控制策略模拟模块（17）仿真了高炉槽下供料的各种控制模式，根据从计划调度仿真器（4）得到的生产计划生成相应的控制策略并发送给高炉槽下过程仿真器（2）；过程监控模块（18）模拟了对生产过程监控，包括控制策略模拟的当前配方的执行状况、附加命令状态、当前料批的状态、当前放料指针状态；控制策略模拟模块（17）将控制策略信息通过事件发送给过程监控模块（18）和第二生产过程通讯模块（16），并接收来自第二生产过程通讯模块（16）的高炉槽下过程仿真器（2）的数据；过程监控模块（18）还接收来自第二生产过程通讯模块（16）的信息，更新生产过程中各个变量的监控状态； 计划调度仿真器（4）包括计划管理模块（19）、槽下设备参数模块（20）、物流调度模块（21）和第三生产过程通讯模块（22）；计划管理模块（19）根据预先编排的生产计划表制定生产计划；槽下设备参数模块（20）根据计划管理模块（19）的生产计划从参数表中选择与该计划相匹配的设备参数；物料调度模块（22）根据计划管理模块（19）的生产计划模拟从原料厂传送物料到槽下物料入口点的流程；第三生产过程通讯模块（22）则通过发送消息的形式将计划管理模块（19）、槽下设备参数模块（20）和物流调度模块（21）的过程信息及流程信息发送给高炉槽下过程仿真器（2）；其中，计划管理模块（19）将生产计划作为计划选择完成事件的形参传递给槽下设备参数模块（20）、物料调度模块（21）以及第三生产过程通讯模块（22）。