应用系统 - 步进式加热炉仿真系统设计

　　应用系统中包括系统总控模块、装入模块、步进梁移动模块和抽出模块共四个模块，其中系统总控模块是应用系统的主体，负责监控整个系统的状态，管理、调度加热炉动态装钢、步进梁移动和抽钢三个进程的执行;装入模块主要实现装入位置的确定，启动装入模型计算等功能;步进梁移动模块负责对板坯位置的跟踪和计算;抽出模块主要启动抽出模型计算板坯的出炉温度，以及出炉后的数据清理。

　　如果想要模拟加热炉的生产过程，必须要了解实际生产中步进梁动作与装钢、抽钢动作之间存在的连锁关系，如表1所示，这种关系在某种程度上影响了加热炉的生产节奏，仿真系统必须要模拟这种实际生产的节奏才能够达到比较理想的动态模拟效果。

　　表1 加热炉动作连锁关系

　　在仿真系统中连锁关系表现为状态的变化，每个动作是否可以执行首先要判定其它两个动作的状态，在满足连锁关系的前提下才可以执行，否则必须等待。连锁关系只是判定是否可以动作的一个基本前提，在满足这个基本前提的情况下还要根据实际的仿真情况判定是否可以动作，以装入为例，除了要满足连锁关系中步进梁不能移动之外，还要判断画面中装钢标志是否可装、加热炉炉尾段是否有足够的位置可以装入等限制条件。除了要满足动作条件之外，在动作判定的先后顺序上也要满足一定的原则，在这三个动作中装钢、抽钢的优先级比较高应该首先判定，步进梁移动的优先级较低，只有在不能装入和抽出的时候才判定步进梁是否可以移动。仿真系统只有在合理地调度、监控这三者之间关系的基础上才能够比较真实地模拟加热炉的生产过程。

　　系统总控功能是工作频率最为频繁的服务程序，设定每1s启动一次，并且在仿真程序启动后自动运行，开始对系统状态进行监控。之所以如此频繁地启动系统总控程序是因为系统的状态随时都有可能发生变化，要在尽量早的时间内启动相应处理过程，更加逼真地模拟加热炉生产情况。

　　2.2.2 模型系统

　　模型系统包括装入模型处理进程，周期处理进程和抽钢模型处理进程。

　　周期处理进程是模型系统的核心同时也是一个模型集合，如图3所示，包括板坯温度计算模型，剩余在炉时间计算模型，必要炉温计算模型和炉温设定模型等，每种模型都可以采用不同的计算方法或者控制策略。其中板坯温度计算，不仅可以采用指数模型，还可以采用一维差分模型，甚至是二维差分模型[3]。对于炉气温度预报可以采用按段末目标温度预报，也可以按出炉目标温度预报。这些控制策略和模型算法都可以做成不同的模块，通过参数配置决定执行哪种方法。

　　在加热炉仿真系统中，由于板坯在动态地装入、移动和抽出，所以模型的测试不再是对单个模型的静态测试，而是对整个模型控制系统的动态测试，不仅可以测试单个模型的计算效果，同时还可以测试模型间的相互影响。

 为了模拟实际生产中的炉气温度、抽出目标温度修正等情况，仿真系统中也提供了类似的方法，如图4所示，通过修改这些参数以及抽出节奏的方式，测试模型的计算效果。