一種結晶器液位自動控制仿真系統及方法技術方案

本發明專利技術涉及一種結晶器液位自動控制仿真系統及方法，所述系統包括操作控制臺、信息處理裝置、顯示裝置；所述操作控制臺為人機交互設備；所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機；所述顯示裝置為大屏幕顯示器或虛擬現實設備；所述操作控制臺與信息處理裝置中的可編程控制器PLC相連接，所述可編程控制器PLC與所述上位機相連接，所述上位機與所述顯示裝置相連接。所述系統及方法，不需要復雜危險的真實仿真系統，所述系統嚴格按照真實結晶器功能設計，模擬對象豐富，仿真數據可靠、真實感強，可以有效培訓結晶器控制人員。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及虛擬仿真
，尤其涉及一種結晶器液位自動控制仿真系統。
技術介紹
連鑄工藝中，由于實際操作易發生人身安全事故，使得對操作人員的培訓有很大不便。為了使工作人員熟練操作，鋼廠普遍采用自動化真實試驗臺，但是，這種實驗平臺造價昂貴、運行成本高、模擬訓練功能單一、實踐環節人員數量受限，因此，需要提供一種更加安全、節約的仿真系統。
技術實現思路
鑒于上述的分析，本專利技術旨在提供一種結晶器液位自動控制仿真系統，用以解決現有自動化真實仿真系統所存在的問題。本專利技術具體實施例中，SV代表設定值，PV代表實際值。本專利技術的目的主要是通過以下技術方案實現的：一種結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述系統包括操作控制臺、信息處理裝置、顯示裝置；所述操作控制臺為人機交互設備；所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機；所述顯示裝置為大屏幕顯示器或虛擬現實設備；所述操作控制臺與信息處理裝置中的可編程控制器PLC相連接，所述可編程控制器PLC與所述上位機相連接，所述上位機與所述顯示裝置相連接。所述操作控制臺為觸摸屏，包括用于輸入操作指令參數的觸摸控制模塊和用于顯示操作結果參數的信息顯示模塊。所述觸摸屏包括：用于供操作人員輸入PID控制參數和結晶器控制參數的數值輸入區域；用于顯示輸出參數的數值顯示區域；其中，PID控制參數包括：比例、積分、微分參數；結晶器控制參數包括：鋼坯寬度、鋼坯厚度、結晶器液位SV、鋼坯拉速參數；輸出參數包括：冷卻水流量、出口坯殼厚度、塞棒開度SV、塞棒開度PV、結晶器液位PV參數。所述可編程控制器PLC用于接收操作控制臺輸入的控制指令，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進行PID調節得到塞棒開度，其中，結晶器液位PV的初始值為0。所述PLC調用對象模型處理塞棒開度和鋼坯拉速參數，得到反饋的結晶器液位PV和出口坯殼厚度，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進一步進行PID調節，直到結晶器液位PV穩定到結晶器液位SV附近，調節結束。PLC將塞棒開度、鋼坯拉速、結晶器液位PV參數發送給上位機，供上位機控制虛擬設備的動作。PLC向操作控制臺反饋冷卻水流量、出口坯殼厚度、塞棒開度SV、塞棒開度PV、結晶器液位PV參數。所述PLC還包括異常/故障判斷模塊，用于根據設定的結晶器各運行參數閾值，判斷是否出現異常、故障狀態，設定觸發異常、故障狀態后的運行狀態。所述上位機為圖形工作站。所述圖形工作站模塊借助虛擬仿真軟件實現三維虛擬設備，包括中間包、中間包塞棒、結晶器系統、彎曲段、扇形段、引錠桿等三維虛擬模型，其中，中間包塞棒根據塞棒開度參數動作，結晶器液位根據結晶器液位PV參數動作，鑄坯動作根據拉速參數動作。所述顯示裝置顯示的是實際現場操作人員所能觀察到的結晶器設備動作場景。一種根據上述結晶器液位自動控制仿真系統的仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：操作人員通過操作控制臺的觸摸屏登入界面啟動仿真系統，開始裝連鑄工藝操作流程；操作人員在操作控制臺中輸入PID控制參數包括比例、積分、微分參數與結晶器控制參數包括鋼坯寬度、鋼坯厚度、結晶器液位SV、鋼坯拉速參數；PLC接收輸入的控制指令，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進行PID調節得到塞棒開度；所述PLC調用對象模型處理塞棒開度和鋼坯拉速參數，得到反饋的結晶器液位PV，進一步進行PID調節，直到結晶器液位PV穩定到結晶器液位SV附近；上位機根據塞棒開度、鋼坯拉速、結晶器液位PV控制塞棒開度、拉速、結晶器液位使能模塊控制相應虛擬設備模塊動作，在場景顯示器顯示對應三維動作過程。本專利技術有益效果如下：本專利技術提供了一種結晶器液位自動仿真控制系統及方法，不需要復雜危險的真實仿真系統，所述系統嚴格按照真實結晶器功能設計，模擬對象豐富，仿真數據可靠、真實感強，可以有效培訓結晶器控制人員。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本專利技術的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。圖1為本專利技術具體實施例的原理框圖；圖2為本專利技術具體實施例的虛擬設備正視圖；圖3為本專利技術具體實施例的虛擬設備側視圖。具體實施方式下面結合附圖來具體描述本專利技術的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本專利技術的實施例一起用于闡釋本專利技術的原理。如附圖圖1所示，本專利技術公開了一種結晶器液位自動控制仿真系統，所述系統包括：操作控制臺、信息處理裝置、顯示裝置；所述操作控制臺為觸摸屏；所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機；所述顯示裝置為大屏幕顯示器或虛擬現實設備；所述操作控制臺與信息處理裝置中的可編程控制器PLC相連接，所述可編程控制器PLC與所述上位機相連接，所述上位機與所述顯示裝置相連接。具體地，所述觸摸屏集成控制功能和顯示功能于一身，包括用于輸入操作指令參數的觸摸控制模塊和用于顯示操作結果參數的信息顯示模塊。所述觸摸屏包括：1)登入界面，用于操作人員輸入賬號和密碼，作為擴展功能，以后系統將增加不同權限操作；2)登出界面，用于注銷當前用戶；3)主界面，登錄后的界面，其上有信息圖標，觸控按鈕，數值輸入、數值顯示，動畫顯示區域；具體地，觸控按鈕可以打開其他界面，包括用戶界面，登出界面；數值輸入區域用于供操作人員輸入控制參數，具體地，所述控制參數包括：PID控制參數包括：比例、積分、微分參數；結晶器控制參數包括：鋼坯寬度、鋼坯厚度、結晶器液位SV、鋼坯拉速參數；數值顯示區域用于根據PLC的反饋，顯示冷卻水流量、出口坯殼厚度、塞棒開度SV、塞棒開度PV、結晶器液位PV參數，其中，塞棒開度SV為PLC調節的塞棒開度值，PV隨SV變化。在一個優選實施例中，數值顯示區域以時間變化曲線的形式顯示出口坯殼厚度、塞棒開度、結晶器液位PV參數。在一個優選實施例中，PID控制參數和結晶器控制參數可以通過實體操作按鈕、旋鈕、開關等元器件輸入。所述操作控制臺還包括異常/故障情況的提示/報警模塊。所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機，PLC與上位機通過網絡接口進行連接。所述可編程控制器PLC用于信號的輸入、輸出和處理，用于接收操作控制臺輸入的控制指令，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進行PID調節得到塞棒開度；所述PLC調用對象模型處理塞棒開度和鋼坯拉速參數，得到反饋的結晶器液位PV和出口坯殼厚度，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進一步進行PID調節，直到結晶器液位PV穩定到結晶器液位SV附近，調節結束；同時，PLC將塞棒開度、鋼坯拉速、結晶器液位PV參數發送給上位機，供上位機控制虛擬設備的動作。同時，向操作控制臺反饋冷卻水流量(一般為定值)、出口坯殼厚度、塞棒開度SV、塞棒開度PV、結晶器液位PV參數。所述PLC還包括異常/故障判斷模塊，用于根據設定的結晶器各運行參數閾值，判斷是否出現異常、故障狀態，設定觸發異常、故障狀態后的運行狀態。一方面將異常、故障狀態發送給上位機，由上位機實現虛擬設備動作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述系統包括操作控制臺、信息處理裝置、顯示裝置；所述操作控制臺為人機交互設備；所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機；所述顯示裝置為大屏幕顯示器或虛擬現實設備；所述操作控制臺與信息處理裝置中的可編程控制器PLC相連接，所述可編程控制器PLC與所述上位機相連接，所述上位機與所述顯示裝置相連接。

【技術特征摘要】
1.一種結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述系統包括操作控制臺、信息處理裝置、顯示裝置；所述操作控制臺為人機交互設備；所述信息處理裝置包括可編程控制器PLC、上位機；所述顯示裝置為大屏幕顯示器或虛擬現實設備；所述操作控制臺與信息處理裝置中的可編程控制器PLC相連接，所述可編程控制器PLC與所述上位機相連接，所述上位機與所述顯示裝置相連接。2.根據權利要求1所述的結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述操作控制臺為觸摸屏，包括用于輸入操作指令參數的觸摸控制模塊和用于顯示操作結果參數的信息顯示模塊。3.根據權利要求2所述的結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述觸摸屏包括：用于供操作人員輸入PID控制參數和結晶器控制參數的數值輸入區域；用于顯示輸出參數的數值顯示區域；其中，PID控制參數包括：比例、積分、微分參數；結晶器控制參數包括：鋼坯寬度、鋼坯厚度、結晶器液位SV、鋼坯拉速參數；輸出參數包括：冷卻水流量、出口坯殼厚度、塞棒開度SV、塞棒開度PV、結晶器液位PV參數。4.根據權利要求3所述的結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，所述可編程控制器PLC用于接收操作控制臺輸入的控制指令，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進行PID調節得到塞棒開度；所述PLC調用對象模型處理塞棒開度和鋼坯拉速參數，得到反饋的結晶器液位PV和出口坯殼厚度，根據PID參數及結晶器液位SV與結晶器液位PV的差值進一步進行PID調節，直到結晶器液位PV穩定到結晶器液位SV附近，調節結束。5.根據權利要求4所述的結晶器液位自動控制仿真系統，其特征在于，PLC將塞棒開度、鋼坯拉速、結晶器液位PV參數發送給上位機，供上位機控制虛擬設備的動作。PLC向操作控制臺反饋冷...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐肖偉，彭尊，張潤，
申請(專利權)人：北京金恒博遠冶金技術發展有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11