步進(jìn)式加熱爐仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　畫(huà)面系統(tǒng)提供了人機(jī)交互界面，用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)、控制仿真的運(yùn)行方式。圖5是系統(tǒng)的配置畫(huà)面，用戶(hù)可以在此畫(huà)面中設(shè)定仿真的運(yùn)行速率，裝入、抽出和步進(jìn)梁動(dòng)作周期等參數(shù)，同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)監(jiān)控每個(gè)加熱爐當(dāng)前的狀態(tài)。

　　在人機(jī)界面設(shè)計(jì)中，采用了C/S模式，人機(jī)界面可以作為一個(gè)單獨(dú)客戶(hù)程序裝在任何一臺(tái)和仿真主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上連通的PC機(jī)上，通過(guò)TCP/IP與主機(jī)的仿真管理單元的界面數(shù)據(jù)接收單元交換數(shù)據(jù)，這樣可以做到多個(gè)用戶(hù)(包括遠(yuǎn)程用戶(hù))同時(shí)使用仿真系統(tǒng)。

　　2.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)，其原理是使用了內(nèi)存文件存取的數(shù)據(jù)技術(shù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　首先實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件非常小巧，適合內(nèi)嵌到過(guò)程機(jī)系統(tǒng)，不像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)比較龐大，需要獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng);其次，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件存取速度很快，其采用的是內(nèi)存文件形式，直接在內(nèi)存中存取，這是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)所不能比擬的，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較好的選擇，而且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件操作方便，只要學(xué)會(huì)使用中間件提供的API函數(shù)和一些簡(jiǎn)單的原理就可以自如地操作數(shù)據(jù)。

　　其缺點(diǎn)是記錄數(shù)固定，不支持SQL語(yǔ)言，數(shù)據(jù)維護(hù)完全由人工控制。

　　2.2.5 中間件系統(tǒng)

　　中間件系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供了進(jìn)程管理、數(shù)據(jù)文件管理、消息管理、畫(huà)面管理等系統(tǒng)功能，屏蔽了應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)之間的細(xì)節(jié)問(wèn)題，使開(kāi)發(fā)者可以將精力放在軟件需求功能上，而不必過(guò)多地考慮如何與操作系統(tǒng)打交道，開(kāi)發(fā)者將主要精力放在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能上，可以大大提高軟件開(kāi)發(fā)的效率。

　　3 仿真效果

　　仿真系統(tǒng)針對(duì)表2中同鋼種不同目標(biāo)溫度的板坯進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，板坯從裝入開(kāi)始，按照仿真設(shè)定的生產(chǎn)節(jié)奏(120s抽出一塊板坯)，從入爐側(cè)向出爐側(cè)移動(dòng)，整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷爐尾段、預(yù)熱段、加熱段和均熱段，最終從抽出側(cè)抽出。板坯溫度跟蹤采用厚度方向上的一維中心差分模型，根據(jù)模擬的爐氣溫度計(jì)算出輻射傳導(dǎo)流入板坯的熱量，從而計(jì)算出板坯各層的溫度，然后根據(jù)板坯當(dāng)前溫度和生產(chǎn)節(jié)奏預(yù)測(cè)的剩余在爐時(shí)間，計(jì)算出板坯達(dá)到目標(biāo)溫度所需的各段必要爐溫。由于仿真過(guò)程中加熱爐每個(gè)加熱段都有好幾塊板坯，每塊板坯的溫度是不同的，因此預(yù)測(cè)的必要爐溫也不相同，而模型下發(fā)到L1的設(shè)定值只能是一個(gè)，對(duì)此爐溫設(shè)定模型采用加權(quán)平均的方法計(jì)算設(shè)定溫度。

　圖6給出表2中兩種不同目標(biāo)溫度的仿真結(jié)果，不難看出為了保證1250℃ 的出爐溫度，圖6(b)中各段爐氣溫度都有所提高，從而保證目標(biāo)溫度控制在15℃之內(nèi)。仿真結(jié)果表明加熱爐模型是切實(shí)可行的，模型人員可以通過(guò)仿真系統(tǒng)確定初始模型系數(shù)，定性地分析模型的可用性、可靠性、計(jì)算速率以及模型問(wèn)的相互影響，同時(shí)也可以作為新模型上線前的測(cè)試平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)模型存在的問(wèn)題，減少上線后的風(fēng)險(xiǎn)。

　　但是仿真系統(tǒng)也有不足之處，主要反映在系統(tǒng)對(duì)爐氣溫度這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，每次仿真計(jì)算的爐氣溫度是根據(jù)前一個(gè)計(jì)算周期的設(shè)定爐氣溫度加上一個(gè)擾動(dòng)值作為本周期計(jì)算時(shí)的爐氣溫度，這與實(shí)際生產(chǎn)中加熱爐大滯后，大慣性的情況是有所區(qū)別的，這也是以后有待改進(jìn)的地方。