步进式加热炉生产过程仿真系统设计与实现

　　0 引言

　　热轧加热炉是整个热轧生产中的一个重要生产工序[1]，加热炉对板坯的加热质量直接影响到之后各道工序的生产质量。随着现代技术的发展，产品品种不断增多，用户对产品质量的要求日益提高，因此，加热炉过程控制系统的控制策略和数学模型一直是人们关心的重要研究课题，对其进行不断的改进已成为提高热轧产品质量和产量的重要途径之一。

　　但是长期以来对加热炉过程控制模型的仿真基本上是建立在静态模拟的基础上，而加热炉是一个动态系统，静态模拟不能够反映板坯在加热炉中动态的加热过程，现场技术人员往往通过在线修改模型、在线测试的方法来分析模型存在的问题，调整模型的精度。这样做存在着比较大的风险，特别是对于新模型的投入风险不能够完全控制，容易造成系统瘫痪。为了减少模型的投入风险和实现动态仿真，我们开发出一套步进式加热炉动态过程仿真系统，其目的是为工艺人员提供一个离线的动态加热炉模型开发、测试、仿真试验平台;为科研人员提供研究加热炉新模型的动态模拟研发平台;减少模型参数调整以及新模型投入风险。

　　1 热轧加热炉生产过程

　　加热炉仿真系统基于4座步进式加热炉，生产的原料为板坯，如图1所示。

　　整个加热炉区主要包括上料辊道、装钢机、4座步进式加热炉、抽钢机和出炉辊道。来料由上料辊道运送到加热炉装入侧[2]，通过装钢机装入加热炉开始加热，之后由步进梁移动板坯到加热炉出口完成加热过程，抽钢机抽出板坯放到出炉辊道上送往轧线。

　　加热炉生产过程仿真系统就是要模拟加热炉的生产过程，将加热炉模型加载到仿真系统中，为模型的调试、研发提供一个动态的仿真平台。

　　2 仿真系统构成

　　2.1 开发与运行环境

　　整个加热炉生产过程仿真系统采用Microsoft Windows开发平台，其中前台人机交互界面采用Visual Basic开发，后台采用Visual C++开发，中间件采用Plature99，此系统可以运行在Windows 2000 Server，Windows NT与Windows XP平台上，在开发过程中采用了面向对象的开发技术，代码复用率高，核心部分代码可以直接移植到工业应用环境中。

　　2.2 结构与功能

　　仿真系统结构如图2所示。

　　整个仿真系统由应用系统、模型系统、画面系统、数据库系统、中间件系统五个部分组成。各个部分都封装成独立的模块，每个模块相互之间通过标准的中间件接口函数访问，采用这种方式可以最大程度地隔离各功能模块，使各模块功能单一，接口清晰，相互之间不会影响，最大限度地提高了系统的鲁棒性。