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金属冶炼中计算机控制系统设计应用范文

时间:2022-03-21 03:40:58

金属冶炼中计算机控制系统设计应用

摘要:为了提高金属冶炼与信息传输速率,本文选取DCS/PLC作为核心控制器,利用智能设备/仪表等装置采集金属冶炼现场数据,通过标准总线/非标准总线传输至处理层,利用人机界面组态开发设备操控功能模块,构建了计算机云平台控制系统。系统仿真结果表明,本系统的智能水滴算法可以提高冶炼速率,且云平台具有提高数据传输功效。

关键词:金属冶炼;云平台;速率

在科学技术不断发展的时代背景下,改变了传统制造业,以信息化技术作为行业竞争力,各大企业相继推出冶金控制系统[1]。利用该系统控制各个冶金环节,根据实际情况,配置参数,调节参数比例,按照生产阶段不同分别下达控制命令,以此达到提高金属冶炼速率的目的[2]。本文借助计算机云平台开发一套控制系统,从而实现高效金属冶炼。

1产品结构

在搭建控制系统过程中,首先考虑构建冶炼工艺模型,选取2个字母作为产品标识,根据冶金工艺复杂性,本文构建如图1所示的两种产品结构。图1中左侧产品定义:组件级操作工艺级别设置为1,走向为叶子指向根,每个工艺级别值分别增加1个单位,左侧产品工艺级别设置为2。图1中右侧产品定义:该类型产品与左侧产品类似,同样沿着叶子向根方向布设,产品工艺级别为3。通常情况下,如果产品的工艺流程只有一个控制操作,则认为该产品属于简单类型产品,控制操作比较简单,生产时间较短。如果工艺流程操作步骤在2个或者2个以上,则认为该产品输入复杂类型产品,控制操作难度较大,需要耗费大量时间加工生产。

2计算机云平台控制系统设计

为了提高复杂类型产品加工质量,加快产品生产效率,本文借助计算机云平台,设计了一套控制系统。

2.1系统架构设计

本系统按照云平台系统开发要求,开发了一套基于B/S的控制系统,该系统分为3个层次,即交互层、处理层、交互层。该系统在DCS/PLC核心控制器的作用下,利用智能设备/仪表等装置采集金属冶炼现场数据,通过标准总线/非标准总线传输至处理层,利用人机界面组态开发设备操控功能模块,对采集到的数据进行处理,通过数据分析结果,下达控制命令。其中,系统控制功能的实现,是利用第三方MES系统、第三方ERP系统、OPCUA实现系统控制,通过业务流接口、过程数据接口、实时数据接口建立数据传输。

2.2系统功能设计

本文设计的金属冶炼控制系统由4个功能模块构成,包括可视化模块、控制模块、数据采集模块、数据计算模块。①可视化模块。该功能模块指的是人机交互界面,通过计算机显示屏显示数据采集信息、数据处理信息、命令下达情况、现场设备运行情况等信息,实现可视化管理。②控制模块。该功能模块通过系统接口实现信息的发送和接收,用来判断金属冶炼现场生产情况,下发控制命令,该命令的下发与计算模块运行结果密切相关,依据计算功能模块提供的数据信息作出准确判断,从而保证金属冶炼生产线得以正常运行。③数据采集模块。该功能模块主要是利用金属冶炼现场硬件设备采集相关数据信息,通过标准总线传输至系统控制中心。④数据计算模块。该功能模块是对采集到的数据信息进行计算,通过分析计算结果,分别下达生产现场各个设备操作命令。在整个系统中,该功能模块是为控制功能模块提供数据信息。

2.3算法设计

本文在以往研究基础上,采用智能水滴算法编写金属冶炼控制算法,达到优化系统控制算法的目的。(1)智能水滴算法原理。假设智能水滴算法中水滴在运动环境中为离散状态,采用G(N,E)图来表示,每个水滴从初始土壤位置沿着图边缘移动。在移动过程中,土壤数量会发生变化,水滴从一个节点运动到下一个节点,如果能够保证运动路径的完整性,那么就可以完成算法的迭代。(2)算法应用。按照上述算法原理,开发金属冶炼系统算法。首先,定义智能水滴算法参数,包括动态参数和静态参数。其次,在设计算法迭代过程中,不改变静态参数,完成一次迭代操作以后,动态参数恢复到系统初始化状态。在实际应用中,定义生成设备运动轨迹图,按照冶炼工艺编写生产加工流程,选取合适的路径,将多个节点连接到一起,形成完整路径。

3系统仿真实验分析

本系统采用虚拟架构方式构建系统仿真实验环境,在系统应用层下达控制命令,通过观察金属冶炼现场运行情况,验证系统设计方案可靠性。本文以数据信息传输、金属冶炼控制两项功能进行仿真分析。(1)数据信息传输功能实验分析。该项功能的测试是以传统网络传输方式作为对照组,探究云平台数据传输效果是否有所提升。通过观察数据传输仿真结果可知,除了数据采集、系统响应两个阶段耗费的时间相近,在其它工艺流程中,与传统网络相比,云平台数据传输耗费的时间更少一些。仿真结果表明,本系统的云平台可以有效提高数据传输速率。(2)金属冶炼控制功能实验分析。通过对比系统算法改进前后的金属冶炼控制速率,判断本系统是否可以在运行速通过观察图2可知,与传统冶炼控制方式相比,智能水滴控制方式在数据计算、数据分析两个阶段消耗的时间较少,并且在其它冶炼环节两项控制方式耗时相同。因此,本系统的智能水滴算法优势更大一些,在提高金属冶炼效率的同时,降低了冶炼成本。

4总结

本文在传统金属冶炼控制方式的基础上,借助计算机云平台开发了一套控制系统。该系统由可视化、控制、数据采集、数据计算4个功能模块构成,通过智能水滴算法进行控制。结果表明,本系统的云平台可以有效提高数据传输速率,且智能水滴算法在金属冶炼效率提升方面优势更大一些。

参考文献

[1]汪昕宇,付俊英,王蕴琪,等.基于阿里IOT云平台的智能厨房油烟机控制系统设计与实现[J].电脑与电信,2017(10):68-70.

[2]梁涛,侯振国,邹继行,等.基于云计算平台的风电场SCADA系统的设计与应用[J].高技术通讯,2018(1):8-14.

作者:杨小霞 单位:甘肃能源化工职业学院

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