工廠自動控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計研究

摘 要：近年來，我國鋼鐵資源需求量的不斷增大，使鋼鐵工廠生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。對于鋼鐵工廠來說，其自動化水平直接關(guān)系到鋼鐵的生產(chǎn)效率，因此，有必要對鋼鐵工廠的自動控制系統(tǒng)進行科學的設(shè)計。而在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中，軟件設(shè)計是其重要組成部分，只有確保軟件設(shè)計合理，才能使自動控制系統(tǒng)具備更加強大的控制功能。為此，本文便對工廠自動控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計進行深入的研究，以此實現(xiàn)對軟件的合理設(shè)計，提高工廠自動化控制水平。

關(guān)鍵詞：鋼鐵工廠；高爐；自動控制系統(tǒng)；軟件設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.106

0 引言

在鋼鐵工廠中，高爐是非常重要的控制設(shè)備之一，由于高爐的作業(yè)是持續(xù)性的，因此必須要通過自動控制系統(tǒng)來對高爐進行控制，以此確保高爐作業(yè)安全。鑒于此，本文以某鋼鐵工廠的高爐自動控制系統(tǒng)為例，對該自動控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計進行深入的研究，通過采用PLC擴展模塊來對工廠自動控制系統(tǒng)中軟件的設(shè)計思路、高爐生產(chǎn)工藝及其軟件控制進行了分析，并對工廠自動控制系統(tǒng)中不同功能用途的軟件設(shè)計進行了研究。

1 工廠自動控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計思路

鋼鐵工廠在利用高爐進行作業(yè)時，需要通過自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)高爐的自動化控制。對于自動控制系統(tǒng)中的軟件來說，需要確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備開放性的特點，同時軟件的功能應(yīng)豐富，以實現(xiàn)對高爐設(shè)備的全面控制，提高高爐的生產(chǎn)效率，并最大限度的節(jié)約能源，進而推動鋼鐵工廠的發(fā)展。經(jīng)過分析可以了解到，在高爐自動化控制系統(tǒng)中，其最明顯的優(yōu)勢在于分散性，這是因為系統(tǒng)的整個網(wǎng)絡(luò)體系呈現(xiàn)出多分支結(jié)構(gòu)，并且各個分支都能夠?qū)崿F(xiàn)主站和網(wǎng)絡(luò)之間的連接，這不僅會使電纜的敷設(shè)量更少，而且也有助于自動化控制系統(tǒng)的維護，以達到節(jié)省開支的目的。由于高爐自動控制系統(tǒng)的復雜性較高，其共包括多個子系統(tǒng)，由于這些子系統(tǒng)的功能不同，這也使設(shè)計人員在進行軟件設(shè)計時，常常會根據(jù)不同子系統(tǒng)的用途來進行獨立設(shè)計，這就造成系統(tǒng)軟件難以對眾多的子系統(tǒng)進行一體化控制，進而增加了自動控制系統(tǒng)的操作難度。對于高爐自動控制系統(tǒng)軟件來說，可分成監(jiān)控、控制兩大功能模塊。監(jiān)控功能模塊負責對高爐生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)視，而控制功能模塊則負責對用戶發(fā)出的控制命令進行接收。主體系統(tǒng)在進行一體化控制時，需要通過儀表、電氣與計算機來共同完成，而監(jiān)視功能、操作功能與集中控制功能則是借助于軟件來實現(xiàn)的。

2 工廠自動控制系統(tǒng)中控制軟件的設(shè)計研究

為了對工廠自動控制系統(tǒng)中控制軟件的設(shè)計進行深入的研究，本文以高爐自動控制系統(tǒng)作為例，以此分析其具體設(shè)計思路。

（1）自動控制系統(tǒng)的配置分析。在該高爐電氣自動控制系統(tǒng)中，通過軟件設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備之間的控制功能，用戶可以通過軟件來控制各種機械設(shè)備，并查看機械設(shè)備的運行狀態(tài)，了解其運行參數(shù)是否處于正常水平。自動控制系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)來實現(xiàn)上位機與下位機之間的連接的，考慮到用戶在通過軟件進行數(shù)據(jù)傳輸時會出現(xiàn)數(shù)據(jù)量大的情況，因此需要采用以太網(wǎng)來滿足數(shù)據(jù)傳輸要求。同時，為了確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的可靠性，還應(yīng)通過現(xiàn)場總線方式來連接PLC系統(tǒng)與遠程站點。

（2）煤氣凈化控制軟件設(shè)計。在煤氣凈化控制軟件設(shè)計中，系統(tǒng)要能夠定期對高爐煤氣設(shè)備進行除塵凈化，以提高煤氣的凈水能力，使煤氣在運輸過程中能夠具備高質(zhì)量。在軟件進行設(shè)計時，利用編程技術(shù)進行了煤氣凈化控制模塊的設(shè)計，該模塊會發(fā)出電信號來控制驅(qū)動機將煤氣導入到布袋中，然后借助于重力作用來對煤氣中的灰塵進行過濾，煤氣在經(jīng)過除塵過濾后，布袋中的灰塵會不斷積累，此時，操作人員便可將布袋摘除后進行灰塵清理，在軟件中還包括反吹和卸灰兩種控制按鈕，并包括定時卸灰與手工卸灰兩種控制模式。

（3）煤風爐控制軟件設(shè)計。在高爐作業(yè)中，熱風爐是其重要組成設(shè)備之一，通過熱風或冷風的輸送實現(xiàn)加溫與降溫。

為了達到加溫與降溫要求，需要自動化控制系統(tǒng)中的控制軟件能夠同時對超過三臺的熱風爐進行控制，并具備手動、半自動與全自動三種控制模式，控制按鈕應(yīng)包括送風、燜爐與燃燒三種。其中，送風按鈕能夠向高爐進行沖壓控制，而燃燒按鈕則能夠向高爐進行降壓控制，燜爐則能夠?qū)Ω郀t中的溫度進行恒定控制。

（4）監(jiān)控軟件設(shè)計。在對該高爐自動化控制系統(tǒng)的軟件進行設(shè)計時，需要確保軟件具備實時監(jiān)控功能，以使工作人員能夠通過軟件來對鋼鐵生產(chǎn)過程中的相關(guān)現(xiàn)象進行觀察。同時，軟件還要對作業(yè)過程的各類參數(shù)進行記錄，并將這些參數(shù)反饋給操作人員，以使操作人員能夠通過這些參數(shù)來判斷機械設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常。在軟件設(shè)計中，需要對工藝界面進行重點設(shè)計，各類數(shù)據(jù)的排列應(yīng)直觀簡潔，這樣有助于操作人員對機械設(shè)備運行狀態(tài)的判斷。此外，監(jiān)控軟件還應(yīng)具備預警功能，當高爐作業(yè)過程中發(fā)生故障或參數(shù)超出正常值時，監(jiān)控軟件會通過相應(yīng)參數(shù)的采集來自動判斷高爐運行狀態(tài)，并根據(jù)運行狀態(tài)判斷結(jié)果來發(fā)出警告，以此提醒操作人員做出及時響應(yīng)。

3 結(jié)語

科學技術(shù)的發(fā)展，使人們越來越意識到現(xiàn)代化信息技術(shù)的重要性，這也使自動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計工作變得越來越重要，控制軟件功能也由此越來越豐富。因此，系統(tǒng)設(shè)計人員必須要對軟件設(shè)計予以高度的重視，并根據(jù)鋼鐵企業(yè)的實際情況來優(yōu)化軟件設(shè)計流程，以此確保鋼鐵生產(chǎn)過程中各類機械設(shè)備運行的高效性，推動鋼鐵行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

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作者簡介：蘇焱（1983-），男，云南昆明人，本科，助理工程師，主要研究方向：自動控制、軟件開發(fā)、系統(tǒng)運維。