一种数字化钢厂设备控制仿真系统技术方案

一种数字化钢厂设备控制仿真系统，属于炼钢连铸技术领域。包括用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式的用户指令转换器、对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作的设备逻辑控制器、用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面的工厂模块，用于接受用户指令转换器发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互的信号执行器。本发明专利技术采用数字化工厂方式与钢厂设备进行交互方式，通过可视化界面设计工厂布局并对其进行导入和导出，实现兼容外置设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼钢连铸
，特别涉及一种数字化钢厂设备控制仿真系统。
技术介绍
对于生产调度计划较为复杂的工厂，对设备的控制、对钢厂生产计划的调度仍由人来参与制定，这种控制更多的取决于操作者的经验，一旦疏忽大意将造成不可逆转的损失。目前在生产过程中，有人利用数字化工厂产生动态仿真画面的特点来对实际生产过程进行模拟，但这种方法能事先发现生产计划的缺陷，但却往往只是在生产活动之前进行生产过程的仿真或是在生产活动后进行生产活动的重现，很难实现在生产过程中指导生产的目的。一方面是因为数字化工厂很难与灵活的外部监控信号很好的兼容，另一方面，即使可以很好的兼容外部信号，先有后的数字化工厂也很难实现自身对信号的处理加工，因为数字化工厂的功能在开发时就己经被确定，在使用时难以改变。传统的数字化工厂所展示的工厂布局往往难于修改，在实际生产过程中每一个工厂都要使用针对自己开发的适合自己工厂布局的一套数字工厂，这使得数字工厂的普及变得十分困难，对于工厂布局的修改往往停留在数字化工厂的开发阶段，用户难以按照自己的意愿方便的对工厂布局进行改变。除此之外现行的数字工厂模块间的接口对于用户是不可见的，这进一步的限制了数字工厂的通用性，用户只能依靠数字工厂的开发者所规定的方法来操作数字工厂，不能自由的增加外置设备，更不能在己经搭建完毕的工厂上按照自己的所愿意提供的格式提供指导数字工厂运转的信息，这种死板的接口模式也进一步局限了它的发展趋势。 因此，目前尚无法使用数字化工厂与实际钢厂内的设备进行交互，对实际钢产设备进行控制。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种可与实际钢厂内设备进行交互、通过调整生产计划或钢厂内设备的布局己达到对实际工厂设备进行控制的目的。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种数字化钢厂设备控制仿真系统，包括:用户指令转换器:用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式；设备逻辑控制器:对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作；工厂模块:用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面:其中，工厂模块进一步包括:设备监控器:用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距；工厂管理器:(I)用于管理工厂的设备位置信息、设备的旋转角度信息、设备的名称和行车设备的跨距信息；(2)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数；(3)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块增加一种设备；(4)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块删除一种设备；(5)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置；(6)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度；计时器:用于根据工厂管理器的输出，向绘制模块提供时间参数；绘制模块:用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行面面；对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制；若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘；信号执行器:用于接受用户指令转换器发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互。所述的设备逻辑控制器还进一步包括:模型管理器:用 于建立实体设备，包括双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台的3D模型，并对上述的3D模型进行拆解并保存；动作管理器:用于使经模型管理器拆解后的3D模型进行动作，动作类型包括:转炉设备的动作包括空闲、加料、冶炼、溅渣和排渣操作；双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉的动作类型均包括:空闲、钢包进站、精炼炉处理、钢包出站、等待钢包被行车调走；回转台动作类型包括:空闲；在内侧无钢包的情况下，空回转台外侧等待接受首个钢包；在内侧无钢包的情况下，回转台将外侧满钢包转入内侧；在外侧无钢包的情况下，一个钢包在回转台内侧浇铸；在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台内侧等待；在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台由内侧转向外侧；回转台内侧钢包浇铸完毕，外侧有满钢包；回转台内侧钢包正在浇铸，外侧有满钢包；行车的动作类型包括:空闲、空载运行和吊钢包运行。所述的信号执行器进一步包括:流程控制器:用于接受用户指令转换器发来的用户指令，将指令按执行顺序发送给信号处理器；信号处理器:(I)用于接受流程控制器发来的用户指令，控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息；(2)用于接受钢厂的实际信号，按照存储在信号处理器内的、用户自定义的处理该信号的方法来控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息；(3)用于根据设备监控器、工厂管理器的输出，与设置在信号处理器内部的、由用户自定义的报警条件进行比较，若满足，则报警。所述的对3D模型进行拆解，具体拆解过程如下:将双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉均做如下拆分:拆分为炉盖、精炼钢水罐车、钢包、设备支架、升降装置；将转炉做如下拆分:拆分为钢包车、渣罐车、钢包、倾动装置及设备支架、转炉炉体及托圈、左炉门和右炉门；将行车做如下拆分:拆分为行车端梁、行车右端梁、行车主梁、钢丝绳、滑轮组、吊机、钢包；将回转台做如下拆分:拆分为连铸台、钢包和设备底座。所述的帧率优化算法过程如下:使数字工厂界面满帧运行一段时间，在其间对工厂中所有的设备的最大运动速度进行采样得到速度集合S;取集合S中元素的中位数Vmiddle，计算帧率调整函数f(v)，公式如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化钢厂设备控制仿真系统，包括:用户指令转换器(104):用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式;其特征在于:还包括:设备逻辑控制器(10l):对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作;工厂模块(102):用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面:其中，工厂模块进一步包括:设备监控器:用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距;工厂管理器:(1)用于管理工厂的设备位置信息、设备的旋转角度信息、设备的名称和行车设备的跨距信息;(2)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数;(3)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块增加一种设备;(4)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块删除一种设备;(5)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置;(6)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度;计时器:用于根据工厂管理器的输出，向绘制模块提供时间参数;绘制模块:用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行画面;对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制;若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘;信号执行器(103):用于接受用户指令转换器(104)发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互。...

【技术特征摘要】
1.一种数字化钢厂设备控制仿真系统，包括: 用户指令转换器(104):用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式； 其特征在于:还包括: 设备逻辑控制器(101):对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作； 工厂模块(102):用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面:其中，工厂模块进一步包括: 设备监控器:用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距； 工厂管理器:(I)用于管理工厂的设备位置信息、设备的旋转角度信息、设备的名称和行车设备的跨距信息；(2)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数；(3)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块增加一种设备；(4)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块删除一种设备；(5)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置；(6)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度； 计时器:用于根据工厂管理器的输出，向绘制模块提供时间参数； 绘制模块:用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行画面；对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制； 若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘； 信号执行器(103):用于接受用户指令转换器(104)发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互。2.根据权利要求1所述的数字化钢厂设备控制仿真系统，其特征在于:所述的设备逻辑控制器还进一步包括: 模型管理器:用于建立实体设备，包括双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台的3D模型，并对上述的3D模型进行拆解并保存； 动作管理器:用于使经模型管理器拆解后的3D模型进行动作，动作类型包括:转炉设备的动作包括空闲、加料、冶炼、溅渣和排渣操作；双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉的动作类型均包括:空闲、钢包进站、精炼炉处理、钢包出站、等待钢包被行车调走；回转台动作类型包括:空闲；在内侧无钢包的情况下，空回转台外侧等待接受首个钢包；在内侧无钢包的情况下，回转台将外侧满钢包转入内侧；在外侧无钢包的情况下，一个钢包在回转台内侧浇铸；在外侧无钢包的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱坦，魏征，赫天章，刘士新，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：