一种基于计算机的高炉槽下仿真系统及其仿真方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术具有通用性，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金炼铁的生产仿真
，特别是提供了一种基于计算机的高炉槽下的仿真系统，对高炉槽下的供料过程仿真。
技术介绍
由于钢铁企业生产能力过剩、原材料价格高涨以及环境保护等压力，钢铁企业必须努力发展高效的生产工艺，最大限度地使用原料，降低生产成本，提高产品质量和减轻对环境的污染。高炉槽下供料是高炉生产的一个关键环节，其物流过程对生产计划的调度、物流生产的执行、降低能耗、提高设备利用率及产品质量起着至关重要的作用。但由于高炉的生产的特殊性决定了在点火之前不能将物料送入高炉内，而一旦高炉点火，就必须保证整个系统高效稳定的运行。这种局限性导致高炉槽下供料系统研究不仅费时费钱，而且很难做至IJ，用计算机仿真技术则可化繁为简，大大的节省物力财力，并且能够有效地对新研发的工艺和供料控制策略进行分析，大大节省了人力物力，对高炉槽下供料工艺及技术的研究创新提供了方法。目前，国内对高炉槽下供料的研究大多停留在生产计划层，对供料工艺、控制策略、控制方法及各个设备的关联涉及不多，而且研究都是先进行理论研究，然后直接用于生产现场并调节修改的模式，为了保证安全可靠，往往都是用现有的保守的工艺及控制方法，对技术的发展有着限制作用。由于大型高炉的不断发展，生产调度越来越繁杂，高炉槽下供料技术即将成为高炉生产的瓶颈，因为，对槽下供料系统的仿真有着十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，用于模拟高炉槽下的供料过程。本专利技术所采用的技术方案是一种基于计算机的高炉槽下仿真系统，该系统包括工艺配置器、高炉槽下过程仿真器、控制策略仿真器、计划调度仿真器、算法模型库、监控显示设备，这六个子系统通过网络总线相连； 其中，工艺配置器实现了不同工况下的流程配置；高炉槽下过程仿真器实现了槽下供料过程的仿真；控制策略仿真器仿真了槽下的供料策略，实现对供料过程的节奏控制；计划调度仿真器仿真了炼铁过程中生产计划的调度；算法模型库存储了槽下所有设备的工艺计算模型和控制模型；监控显示设备以动画的形式对槽下仿真过程进行显示； 工艺配置器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从控制策略仿真器和计划调度仿真器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还将仿真产生的设备状态信息发送给控制策略仿真器、计划调度仿真器和监控显示设备，并将过程量发送给算法模型库，以驱动算法模型的计算功能。上述各子系统运行在计算机上。所述的仿真系统，工艺配置器包括流程组态模块和工艺参数配置模块；其中流程组态模块完成对槽下供料系统工艺流程的配置；工艺参数配置模块完成对工序、设备、工艺的生产参数的设置；流程组态模块在配置完成后，激活工艺参数配置模块，并将工艺流程的配置作为形参传递给工艺参数配置模块。所述的仿真系统，高炉槽下过程仿真器包括第一生产过程通讯模块、生产过程控制模块、生产过程仿真模块、生产过程跟踪模块、时钟管理模块、日志记录模块和生产信息发布模块； 其中，第一生产过程通讯模块与所述仿真系统进行数据通讯；生产过程控制模块监视生产过程仿真模块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通知计划调度仿真器和控制策略仿真器；生产过程仿真模块根据工艺配置器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；日志记录模块记录仿真过程发生的主要事件；生产信息发布模块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和生产过程仿真模块；生产过程仿真模块将仿真的过程量、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、日志记录模块和生产信息发布模块；生产过程跟踪模块则将过程量信息发送给生产过程控制模块；生产过程控制模块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；时钟管理模块向生产过程仿真模块发送时间场景信息。所述的仿真系统，生产过程仿真模块仿真的高炉槽下设备包括料仓、给料机、振动筛、供料皮带、集中斗和主皮带。所述的仿真系统，控制策略仿真器包括第二生产过程通讯模块、控制策略模拟模块和过程监控模块；第二生产过程通讯模块与高炉槽下过程仿真器和计划调度仿真器进行数据通讯；控制策略模拟模块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；过程监控模块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；控制策略模拟模块将控制策略信息通过事件发送给过程监控模块和第二生产过程通讯模块，并接收来自第二生产过程通讯模块的高炉槽下过程仿真器的数据；过程监控模块还接收来自第二生产过程通讯模块的信息，更新生产过程中各个变量的监控状态。所述的仿真系统，计划调度仿真器包括计划管理模块、槽下设备参数模块、物流调度模块和第三生产过程通讯模块；计划管理模块根据预先编排的生产计划表制定生产计划；槽下设备参数模块根据计划管理模块的生产计划从参数表中选择与该计划相匹配的设备参数；物料调度模块根据计划管理模块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则通过发送消息的形式将计划管理模块、槽下设备参数模块和物流调度模块的过程信息及流程信息发送给高炉槽下过程仿真器；其中，计划管理模块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、物料调度模块以及第三生产过程通讯模块。所述的仿真系统，算法模型库保存了高炉槽下供料过程中的各种计算模型，并对各种模型进行统一管理；算法模型库中的模型以动态链接库的形式存在，必须包含输入、输出、模型代码以及模型的具体实现，算法模型库通过工艺流程和设备的类型或者型号代码与模型代码匹配，从而选择与组态相对应的模型。 所述的仿真系统，监控显示设备以动态的可视化的界面实时提供了高炉槽下仿真系统的工艺及设备状态；当该设备与高炉槽下过程仿真器在同一网络节点时，通过内存共享的方式来交换数据；当该设备与高炉槽下过程仿真器在不同节点时，通过网络方式进行数据交换。一种基于计算机的高炉槽下仿真系统的仿真方法，包括以下步骤 51)根据现场工艺要求，工艺配置器组态与该工艺布置相同的槽下仿真系统，组态完成后向高炉槽下过程仿真器发送生成的配置消息； 52)高炉槽下过程仿真器接收配置消息，并选择算法模型库中的局部工艺模型和设备单体模型，生成完整的仿真系统模型，然后向计划调度仿真器发送准备好信号； 53)计划调度仿真器收到准备好信号后，开始广播生产计划消息； 54)高炉槽下过程仿真器收到步骤S3的生产计划消息，开始初始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓维，邵远敬，叶理德，赵菁，欧燕，雷奇文，黄瑛，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：