專利名稱：一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵的生產(chǎn)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，對(duì)煉鐵的轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程仿真，用于模擬轉(zhuǎn)底爐煤基熱風(fēng)熔融煉鐵工藝的生產(chǎn)過程。
背景技術(shù)：
隨著世界鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展和國際社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，鐵礦石、廢鋼、焦炭等資源緊缺，天然氣和鐵礦石等價(jià)格大幅上漲，使得各大鋼鐵企業(yè)對(duì)生產(chǎn)成本控制的難度加大，非高爐煉鐵工藝越來越得到各國的重視。用煤取代焦炭的直接還原和熔融還原煉鐵工藝的研究都在蓬勃發(fā)展中。盡管迄今為止還沒有任何一種非高爐煉鐵工藝能夠超越高爐的高功率、大容量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但是作為傳統(tǒng)工藝的有益補(bǔ)充，非傳統(tǒng)工藝仍然占據(jù)了一席之地。轉(zhuǎn)底爐煉鐵是目前世界上最主要的非高爐煉鐵工藝煉鐵方法，其技術(shù)的進(jìn)步對(duì)鋼鐵企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要，被稱為第三代煉鐵法。其工業(yè)特點(diǎn)是(I)原料適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種低品質(zhì)含鐵原料；(2)燃料靈活，不受能源條件限制；(3)流程短、生產(chǎn)成本較低；(4)能耗低、排放少；(5) —次性可同時(shí)回收多種有價(jià)金屬；(6)生產(chǎn)效率高；(7)生產(chǎn)過程沒有廢水和固體廢棄物排放，產(chǎn)生的渣用于建材生產(chǎn)。由于轉(zhuǎn)底爐設(shè)備龐大、種類繁多，生產(chǎn)過程復(fù)雜的物理、化學(xué)過程交織在一起，用真實(shí)系統(tǒng)的研究不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，并且很難做到，用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則可化繁為簡(jiǎn)，大大節(jié)省人力物力。目前，國內(nèi)外針對(duì)轉(zhuǎn)底爐仿真的研究有對(duì)轉(zhuǎn)底爐流場(chǎng)、壓力場(chǎng)、濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)模擬；湍流模型計(jì)算、湍流燃燒模型計(jì)算。這些仿真的研究大多是針對(duì)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)某一方面的，對(duì)系統(tǒng)、全面的研究轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，用于模擬轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中布料、預(yù)熱、還原、熔分、冷卻和排料等主要生產(chǎn)工序。發(fā)明從轉(zhuǎn)底爐基本冶金原理和工藝著手，抽象出轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中的各種工藝計(jì)算模型，以計(jì)算模型為基礎(chǔ)，在工藝層面對(duì)轉(zhuǎn)底爐的布料、煤氣、熱風(fēng)、還原溫度、熔分溫度等進(jìn)行了模擬，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行建模、組態(tài)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)的通用性，該系統(tǒng)不僅可以仿真轉(zhuǎn)底爐熔融還原的生產(chǎn)過程，還可以模擬轉(zhuǎn)底爐直接還原的生產(chǎn)過程。本發(fā)明的系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用服務(wù)器2臺(tái)，分別是計(jì)劃調(diào)度數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用服務(wù)器(以下簡(jiǎn)稱計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器)和轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用服務(wù)器(以下簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器)，監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)I臺(tái)，用戶交互計(jì)算機(jī)I臺(tái)；服務(wù)器之間、服務(wù)器與計(jì)算機(jī)之間均由Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)連接；本發(fā)明的應(yīng)用模塊包括計(jì)劃調(diào)度仿真器、轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核、監(jiān)控顯示模塊、用戶交互接口模塊；其中，計(jì)劃調(diào)度仿真器和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器上，監(jiān)控顯示模塊部署在監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)上，用戶交互接口模塊部署在用戶交互計(jì)算機(jī)上。計(jì)劃調(diào)度仿真器通過數(shù)據(jù)庫接口與部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊；轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核通過數(shù)據(jù)庫接口與部署在轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，通過TCP/IP協(xié)議與計(jì)劃調(diào)度仿真器、監(jiān)控顯示模塊、用戶交互接口模塊進(jìn)行通訊；監(jiān)控顯示模塊通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊；用戶交互接口模塊通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊，功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)與用戶或轉(zhuǎn)底爐信息管理系統(tǒng)等應(yīng)用的 交互。計(jì)劃調(diào)度仿真器包括計(jì)劃管理子模塊、設(shè)備參數(shù)管理子模塊、物流調(diào)度子模塊和生產(chǎn)過程通訊子模塊。轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核包括生產(chǎn)過程通訊子模塊、生產(chǎn)過程控制子模塊、生產(chǎn)過程仿真子模塊、算法模型庫、生產(chǎn)過程跟蹤子模塊、時(shí)鐘管理子模塊、日志管理子模塊和生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊。其中，生產(chǎn)過程仿真子模塊包括爐體功能塊、布料機(jī)功能塊、預(yù)熱區(qū)功能塊、還原區(qū)功能塊、熔分區(qū)功能塊、冷卻區(qū)功能塊和排料機(jī)功能塊。監(jiān)控顯示模塊包括生產(chǎn)信息接收子模塊和生產(chǎn)過程顯示子模塊。本發(fā)明的一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)仿真了轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中的各個(gè)生產(chǎn)階段，生產(chǎn)階段包括接收生產(chǎn)計(jì)劃、根據(jù)計(jì)劃向調(diào)度申請(qǐng)?jiān)稀⒂?jì)算煤氣需求量、計(jì)算熱風(fēng)需求量、布料、預(yù)熱、還原、熔分、冷卻和排料。所述的原料是由礦石粉或銅渣粉等與煤粉和石灰粉混合后，經(jīng)潤(rùn)磨、造球、烘干后制成的混合物料球團(tuán)。計(jì)劃調(diào)度仿真器的功能是模擬生產(chǎn)廠調(diào)度的角色，為系統(tǒng)建立了轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)的運(yùn)行環(huán)境。其中，計(jì)劃管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的編制、修改、保存和管理；設(shè)備參數(shù)管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐各設(shè)備的參數(shù)的建立、修改和保存；物流調(diào)度子模塊的功能是仿真轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中所有物料的調(diào)度和管理；生產(chǎn)過程通訊子模塊的功能是仿真調(diào)度與轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程之間的交互。轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)仿真。其中，生產(chǎn)過程通訊子模塊的功能是仿真轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程與調(diào)度之間的交互，它通過抽象各種生產(chǎn)命令定義了一系列消息，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核根據(jù)消息的內(nèi)容定義生產(chǎn)設(shè)備、確定工藝參數(shù)以及組織生產(chǎn)。生產(chǎn)過程控制子模塊的功能是監(jiān)視每個(gè)仿真設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行情況，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，根據(jù)外部調(diào)度發(fā)送的信息，進(jìn)行生產(chǎn)過程指揮，根據(jù)生產(chǎn)過程的控制要求調(diào)整生產(chǎn)過程，將一些生產(chǎn)過程的信息和生產(chǎn)結(jié)果通過生產(chǎn)過程通訊通知調(diào)度。算法模型庫存放了轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中使用到的各種算法模型；該模型庫對(duì)各種模型進(jìn)行統(tǒng)一管理，模型可靈活替換，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核可以根據(jù)不同的情況使用不同的模型；算法模型庫的統(tǒng)一管理可使轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)模擬不同的工藝過程，模型的可替換性可使系統(tǒng)方便地使用第三方提供的模型來提高系統(tǒng)精度。生產(chǎn)過程跟蹤子模塊的功能是仿真物流跟蹤、生產(chǎn)過程的分析統(tǒng)計(jì)和轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)中能源等的利用率統(tǒng)計(jì)。時(shí)鐘管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)在時(shí)間軸上推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)仿真時(shí)鐘及轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)時(shí)間場(chǎng)景。日志管理子模塊的功能是記錄仿真過程發(fā)生的主要事件。生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊的功能是將生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)的以廣播的形式向外部發(fā)送。生產(chǎn)過程仿真子模塊是轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核中的主要部分，該模塊以構(gòu)成轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程的各個(gè)主要設(shè)備為線索，以轉(zhuǎn)底爐冶煉原理工藝和模型為基礎(chǔ)模擬轉(zhuǎn)底爐還原過程的基本行為。生產(chǎn)過程仿真子模塊包括爐體功能塊、布料機(jī)功能塊、預(yù)熱區(qū)功能塊、還原區(qū)功能塊、熔分區(qū)功能塊、冷卻區(qū)功能塊和排料機(jī)功能塊；仿真的轉(zhuǎn)底爐主要對(duì)象包括爐體、布料機(jī)、預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)、熔分區(qū)、冷卻區(qū)和排料機(jī)。其中，爐體功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐爐體的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)速度、水封液位等；布料機(jī)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)布料機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括布料口的數(shù)量、各布料口的位置、布料速度、布料量等；預(yù)熱區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括溫度、爐壓等；還原區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn) 對(duì)轉(zhuǎn)底爐還原區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、爐壓、各煤氣噴嘴的參數(shù)(數(shù)量、壓力、流量、耗量、溫度)、各空氣噴嘴的參數(shù)(數(shù)量、壓力、流量、溫度)等；熔分區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐熔分區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、爐壓、各煤氣噴嘴的參數(shù)(數(shù)量、壓力、流量、耗量、溫度)、各空氣噴嘴的參數(shù)(數(shù)量、壓力、流量、溫度)等；冷卻區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐冷卻區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括溫度、爐壓等；排料機(jī)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)排料機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括排料機(jī)電流、排料速度、排料量、溫度
坐寸O監(jiān)控顯示模塊的功能是提供轉(zhuǎn)底爐仿真的可視化界面，以圖形化的形式對(duì)轉(zhuǎn)底爐仿真過程進(jìn)行顯示。監(jiān)控顯示模塊包括生產(chǎn)信息接收子模塊、生產(chǎn)過程顯示子模塊；其中，生產(chǎn)信息接收子模塊的功能是通過局域網(wǎng)絡(luò)接收生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊發(fā)布的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，獲得目前轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)狀況和各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；生產(chǎn)過程顯示子模塊的功能是將接收的信息以圖形化的形式進(jìn)行顯示。監(jiān)控顯示與仿真過程完全分離，僅通過局域網(wǎng)絡(luò)用定義好的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。用戶交互接口模塊的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)與用戶或轉(zhuǎn)底爐信息管理系統(tǒng)等應(yīng)用的交互。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、根據(jù)轉(zhuǎn)底爐的冶金原理和工藝進(jìn)行仿真，通過對(duì)算法模型庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，使仿真系統(tǒng)可以仿真廣泛的轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程，不僅可以仿真轉(zhuǎn)底爐熔融還原的生產(chǎn)過程，還可以模擬轉(zhuǎn)底爐直接還原的生產(chǎn)過程；同時(shí)，還可以對(duì)銅渣、鎳渣、選金尾礦渣、鋼廠粉塵和污泥等各種低品質(zhì)含鐵原料的還原過程進(jìn)行仿真，這使得對(duì)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程的研究更加有效。2、通過對(duì)轉(zhuǎn)底爐還原裝置的建模，將不同的轉(zhuǎn)底爐的差異部分變?yōu)榭奢斎氲膮?shù)，例如轉(zhuǎn)底爐的噸位、中徑、爐膛內(nèi)寬、爐膛內(nèi)高、爐底有效寬度、爐底面積、還原區(qū)個(gè)數(shù)、燃?xì)鈬娮靷€(gè)數(shù)等，實(shí)際仿真的轉(zhuǎn)底爐裝置由這些參數(shù)決定，因此本發(fā)明仿真的轉(zhuǎn)底爐還原裝置有很好的通用性。3、本發(fā)明可用來支持冶金煉鐵生產(chǎn)計(jì)劃編排、轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)調(diào)試、冶金產(chǎn)品提升方案測(cè)試等工作。


圖I是轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以仿真一般轉(zhuǎn)底爐的生產(chǎn)過程為例，對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
用戶根據(jù)實(shí)際工廠情況，通過計(jì)劃調(diào)度仿真器的設(shè)備參數(shù)管理子模塊設(shè)定或選擇數(shù)據(jù)庫已有的設(shè)備參數(shù)管理；通過計(jì)劃管理子模塊輸入或選擇數(shù)據(jù)庫已有的要仿真的轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)計(jì)劃；通過生產(chǎn)過程通訊子模塊將設(shè)備參數(shù)和轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核的生產(chǎn)過程通訊子模塊。轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核根據(jù)設(shè)備參數(shù)定義生產(chǎn)設(shè)備，然后將各個(gè)轉(zhuǎn)底爐設(shè)備準(zhǔn)備就緒，通過生產(chǎn)過程通訊子模塊向計(jì)劃調(diào)度仿真器發(fā)送轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)開始的消息；計(jì)劃調(diào)度仿真器通過物流調(diào)度子模塊向轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核發(fā)送原料——混合物料球團(tuán)。轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核 接收到混合物料球團(tuán)后，開始仿真轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程控制子模塊開始對(duì)生產(chǎn)過程仿真的各個(gè)生產(chǎn)階段進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核收到混合物料球團(tuán)后，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)布料階段，選擇算法模型庫中相應(yīng)的布料制度，布料機(jī)將混合物料球團(tuán)連續(xù)地裝入爐體的布料區(qū)。隨著轉(zhuǎn)底爐爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，混合物料球團(tuán)進(jìn)入的預(yù)熱區(qū)，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)預(yù)熱階段，預(yù)熱區(qū)功能模塊跟蹤混合物料球團(tuán)溫度和爐膛溫度等參數(shù)。隨著轉(zhuǎn)底爐爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，混合物料球團(tuán)進(jìn)入的還原區(qū)，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)還原階段，還原區(qū)功能模塊根據(jù)混合物料球團(tuán)成分和溫度，選擇算法模型庫中相應(yīng)的溫度計(jì)算模型計(jì)算還原區(qū)的設(shè)定溫度，根據(jù)設(shè)定溫度設(shè)置各煤氣噴嘴的流量和空氣噴嘴的流量，同時(shí)跟蹤爐膛溫度變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各煤氣噴嘴的流量和空氣噴嘴的流量，以使實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定溫度。隨著轉(zhuǎn)底爐爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，混合物料球團(tuán)進(jìn)入的熔分區(qū)，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)熔分階段，熔分區(qū)功能模塊根據(jù)混合物料球團(tuán)成分和溫度，選擇算法模型庫中相應(yīng)的溫度計(jì)算模型計(jì)算熔分區(qū)的設(shè)定溫度，根據(jù)設(shè)定溫度設(shè)置各煤氣噴嘴的流量和空氣噴嘴的流量，同時(shí)跟蹤爐膛溫度變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各煤氣噴嘴的流量和空氣噴嘴的流量，以使實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定溫度。隨著轉(zhuǎn)底爐爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，混合物料球團(tuán)進(jìn)入的冷卻區(qū)，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)冷卻階段，冷卻區(qū)功能模塊跟蹤混合物料球團(tuán)溫度和爐膛溫度等參數(shù)。隨著轉(zhuǎn)底爐爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，混合物料球團(tuán)進(jìn)入排料區(qū)，生產(chǎn)過程仿真子模塊啟動(dòng)排料階段，排料機(jī)將排料區(qū)中還原后的混合物料球團(tuán)排出，送至后續(xù)工序處理。整個(gè)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程仿真中，爐體功能模塊根據(jù)工藝要求設(shè)定爐底轉(zhuǎn)速，爐底連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并始終跟蹤爐體設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)工藝要求，實(shí)時(shí)調(diào)整爐底轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)底爐是連續(xù)生產(chǎn)的，當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃的產(chǎn)量完成后，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核的生產(chǎn)過程通訊子模塊向計(jì)劃調(diào)度仿真器發(fā)送生產(chǎn)結(jié)束消息，同時(shí)將各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備復(fù)位。若有多個(gè)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)計(jì)劃，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核通過生產(chǎn)過程通訊子模塊向計(jì)劃調(diào)度仿真器發(fā)送轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)開始的消息，對(duì)下一生產(chǎn)計(jì)劃的生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真。整個(gè)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程仿真中，始終伴隨著流場(chǎng)、壓力場(chǎng)、濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的計(jì)算，計(jì)算以質(zhì)量守恒、動(dòng)量平衡、能量平衡、化學(xué)組分平衡和化學(xué)元素質(zhì)量守恒等原理為基礎(chǔ)，不同的區(qū)段采用不同的計(jì)算模型。整個(gè)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程仿真中，時(shí)鐘管理子模塊在時(shí)間軸上推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)仿真時(shí)鐘及轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)時(shí)間場(chǎng)景；日志管理子模塊記錄各個(gè)生產(chǎn)階段開始結(jié)束、設(shè)備動(dòng)作以及消息的收發(fā)情況；生產(chǎn)過程跟蹤子模塊對(duì)生產(chǎn)中的原材料、煤氣等能源消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣和余熱。 整個(gè)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程仿真中，生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊將生產(chǎn)過程中的階段情況，設(shè)備動(dòng)作，各區(qū)段的溫度、爐壓、煤氣噴嘴流量、空氣噴嘴流量，消息接收情況，仿真時(shí)鐘等內(nèi)容動(dòng)態(tài)以廣播的形式向外部發(fā)布；監(jiān)控顯示模塊的生產(chǎn)過程顯示子模塊以圖形化的方式對(duì)生產(chǎn)信息接收子模塊接收的生產(chǎn)信息進(jìn)行顯示。以上生產(chǎn)信息也提供給用戶交互接口模塊供轉(zhuǎn)底爐信息管理等應(yīng)用使用。
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)硬件包括計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器、轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器，監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)，用戶交互計(jì)算機(jī)；服務(wù)器之間、服務(wù)器與計(jì)算機(jī)之間均由Ethernet局域網(wǎng)絡(luò)連接；應(yīng)用模塊包括計(jì)劃調(diào)度仿真器、轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核、監(jiān)控顯示模塊、用戶交互接口模塊；其中，計(jì)劃調(diào)度仿真器和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器上，監(jiān)控顯示模塊部署在監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)上，用戶交互接口模塊部署在用戶交互計(jì)算機(jī)上；計(jì)劃調(diào)度仿真器通過數(shù)據(jù)庫接口與部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊；轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核通過數(shù)據(jù)庫接口與部署在轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，通過TCP/IP協(xié)議與計(jì)劃調(diào)度仿真器、監(jiān)控顯示模塊、用戶交互接口模塊進(jìn)行通訊；監(jiān)控顯示模塊通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊；用戶交互接口模塊通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊，功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)與用戶或轉(zhuǎn)底爐信息管理系統(tǒng)應(yīng)用的交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的計(jì)劃調(diào)度仿真器的功能是模擬生產(chǎn)廠調(diào)度的角色，為系統(tǒng)建立了轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)的運(yùn)行環(huán)境；計(jì)劃調(diào)度仿真器包括計(jì)劃管理子模塊、設(shè)備參數(shù)管理子模塊、物流調(diào)度子模塊和生產(chǎn)過程通訊子模塊；其中，計(jì)劃管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的編制、修改、保存和管理；設(shè)備參數(shù)管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐各設(shè)備的參數(shù)的建立、修改和保存；物流調(diào)度子模塊的功能是仿真轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中所有物料的調(diào)度和管理；生產(chǎn)過程通訊子模塊的功能是仿真調(diào)度與轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程之間的交互。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，其特征在于，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)仿真；轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核包括生產(chǎn)過程通訊子模塊、生產(chǎn)過程控制子模塊、生產(chǎn)過程仿真子模塊、算法模型庫、生產(chǎn)過程跟蹤子模塊、時(shí)鐘管理子模塊、日志管理子模塊和生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊；其中，生產(chǎn)過程通訊子模塊的功能是仿真轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程與調(diào)度之間的交互，它通過抽象各種生產(chǎn)命令定義了一系列消息，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核根據(jù)消息的內(nèi)容定義生產(chǎn)設(shè)備、確定工藝參數(shù)以及組織生產(chǎn)。生產(chǎn)過程控制子模塊的功能是監(jiān)視每個(gè)仿真設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行情況，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，根據(jù)外部調(diào)度發(fā)送的信息，進(jìn)行生產(chǎn)過程指揮，根據(jù)生產(chǎn)過程的控制要求調(diào)整生產(chǎn)過程，將一些生產(chǎn)過程的信息和生產(chǎn)結(jié)果通過生產(chǎn)過程通訊通知調(diào)度；算法模型庫存放了轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程中使用到的各種算法模型；該模型庫對(duì)各種模型進(jìn)行統(tǒng)一管理，模型可靈活替換，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核可以根據(jù)不同的情況使用不同的模型；算法模型庫的統(tǒng)一管理可使轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)模擬不同的工藝過程，模型的可替換性使系統(tǒng)方便地使用第三方提供的模型來提高系統(tǒng)精度；生產(chǎn)過程跟蹤子模塊的功能是仿真物流跟蹤、生產(chǎn)過程的分析統(tǒng)計(jì)和轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)中能源等的利用率統(tǒng)計(jì)；時(shí)鐘管理子模塊的功能是實(shí)現(xiàn)在時(shí)間軸上推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，維護(hù)仿真時(shí)鐘及轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)時(shí)間場(chǎng)景；日志管理子模塊的功能是記錄仿真過程發(fā)生的事件；生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊的功能是將生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)的以廣播的形式向外部發(fā)送。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的生產(chǎn)過程仿真子模塊以構(gòu)成轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)過程的各個(gè)設(shè)備為線索，以轉(zhuǎn)底爐冶煉原理工藝和模型為基礎(chǔ)模擬轉(zhuǎn)底爐還原過程的基本行為；生產(chǎn)過程仿真子模塊包括爐體功能塊、布料機(jī)功能塊、預(yù)熱區(qū)功能塊、還原區(qū)功能塊、熔分區(qū)功能塊、冷卻區(qū)功能塊和排料機(jī)功能塊；仿真的轉(zhuǎn)底爐對(duì)象包括爐體、布料機(jī)、預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)、熔分區(qū)、冷卻區(qū)和排料機(jī)；其中，爐體功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐爐體的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)速度、水封液位；布料機(jī)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)布料機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括布料口的數(shù)量、各布料口的位置、布料速度、布料量；預(yù)熱區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括溫度、爐壓；還原區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐還原區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、爐壓、各煤氣噴嘴的參數(shù)、各空氣噴嘴的參數(shù)；熔分區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐熔分區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括設(shè)定溫度、實(shí)際溫度、爐壓、各煤氣噴嘴的參數(shù)、各空氣噴嘴的參數(shù)；冷卻區(qū)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)底爐冷卻區(qū)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括溫度、爐壓；排料機(jī)功能塊模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)排料機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)變化的跟蹤和管理，包括排料機(jī)電流、排料速度、排料量、溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的監(jiān)控顯示模塊的功能是提供轉(zhuǎn)底爐仿真的可視化界面，以圖形化的形式對(duì)轉(zhuǎn)底爐仿真過程進(jìn)行顯示；監(jiān)控顯示模塊包括生產(chǎn)信息接收子模塊、生產(chǎn)過程顯示子模塊；其中，生產(chǎn)信息接收子模塊的功能是通過局域網(wǎng)絡(luò)接收生產(chǎn)信息發(fā)布子模塊發(fā)布的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，獲得目前轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)狀況和各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；生產(chǎn)過程顯示子模塊的功能是將接收的信息以圖形化的形式進(jìn)行顯示；監(jiān)控顯示與仿真過程完全分離，僅通過局域網(wǎng)絡(luò)用定義好的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。
全文摘要
一種基于計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)，屬于煉鐵的生產(chǎn)仿真技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)硬件包括計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器、轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器，監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)，用戶交互計(jì)算機(jī)；服務(wù)器之間、服務(wù)器與計(jì)算機(jī)之間均由Ethemet局域網(wǎng)絡(luò)連接；應(yīng)用模塊包括計(jì)劃調(diào)度仿真器、轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核、監(jiān)控顯示模塊、用戶交互接口模塊；其中，計(jì)劃調(diào)度仿真器和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上，轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核和關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在轉(zhuǎn)底爐仿真服務(wù)器上，監(jiān)控顯示模塊部署在監(jiān)控顯示計(jì)算機(jī)上，用戶交互接口模塊部署在用戶交互計(jì)算機(jī)上；計(jì)劃調(diào)度仿真器通過數(shù)據(jù)庫接口與部署在計(jì)劃調(diào)度服務(wù)器上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接，通過TCP/IP協(xié)議與轉(zhuǎn)底爐仿真內(nèi)核進(jìn)行通訊。優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)底爐仿真系統(tǒng)的通用性，不僅可以仿真轉(zhuǎn)底爐熔融還原的生產(chǎn)過程，還可以模擬轉(zhuǎn)底爐直接還原的生產(chǎn)過程。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102622465SQ20121001105
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者于立業(yè), 傅登明, 吳少波, 徐化巖, 曾玉嬌, 蘇勝石, 賈天云, 馬湧 申請(qǐng)人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院