氧氣底吹銅熔煉技術(shù)仿真平臺研究與開發(fā).pdf

1、氧氣底吹銅熔煉過程是整個煉銅工藝中的重要環(huán)節(jié)及組成部分，此環(huán)節(jié)能否生產(chǎn)出高品質(zhì)銅锍直接影響到最終產(chǎn)出精礦品質(zhì)。本文以某銅冶煉廠具體橫向項目為依托，結(jié)合現(xiàn)場具體工藝及相關(guān)數(shù)據(jù)，對氧氣底吹爐銅熔煉過程進行了深入研究，通過對銅熔煉過程建模和對仿真平臺架構(gòu)設(shè)計，開發(fā)了面向氧氣底吹爐銅熔煉過程的仿真實驗平臺。
　　本文建立的實驗仿真平臺是通過調(diào)節(jié)控制量，即添加的物料成分，定量分析底吹爐最終生產(chǎn)指標（品位、鐵硅比）的變化，本文具體工作如下:<

2、br>　　(1)建立了底吹爐內(nèi)物流機理模型
　　依據(jù)底吹爐內(nèi)物質(zhì)化學反應(yīng)動態(tài)特性，基于物料平衡原理和能量平衡原理，以入料成分流率為輸入，最終生產(chǎn)指標品位和鐵硅比為輸出，建立了底吹爐內(nèi)化學反應(yīng)機理模型。
　　(2)設(shè)計了底吹爐物流仿真實驗系統(tǒng)
　　仿真實驗系統(tǒng)總體設(shè)計包括總體功能設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計和通訊程序設(shè)計。其中總體功能包括系統(tǒng)管理、動態(tài)模擬、變步長仿真、人機交互、數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)設(shè)計包括系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。通訊接口設(shè)

3、計包括軟件之間通訊接口設(shè)計和軟件與外部設(shè)備PLCS7-400的通訊接口設(shè)計。
　　硬件設(shè)施包括可編程控制器和仿真用計算機，軟件包括人機界面（HMI）設(shè)計軟件，模型程序和通訊程序編譯軟件。
　　人機界面設(shè)計力求功能齊全易操作，其中底吹爐工藝界面設(shè)計要逼近實際現(xiàn)場底吹爐，達到良好的可視化效果。
　　模型程序依據(jù)機理模型進行適當簡化，做到求解方便易修改。
　　通訊方式的選擇要滿足實際工業(yè)現(xiàn)場的需求，能夠勝任大批量數(shù)據(jù)同

4、時進行實時數(shù)據(jù)交換，做到無滯后，無阻塞。
　　(3)開發(fā)了底吹爐物流仿真實驗系統(tǒng)
　　實驗系統(tǒng)開發(fā)包括模型程序開發(fā)，人機界面開發(fā)，兩者通訊程序開發(fā)和軟件平臺與外界設(shè)備通訊。
　　模型程序作為現(xiàn)場底吹銅熔煉過程的虛擬對象，其模型由Matlab編譯和求解，置于PC1中。Matlab編譯模型采用命令行方式，用函數(shù)調(diào)用的方式建立模型程序，用Matlab自帶ode45求解一階微分方程組，最后用數(shù)學計算求得最終指標品位及鐵硅比。<

5、br>　　平臺界面由WinCC編譯，置于PC2中，包括起始界面、用戶管理界面、工藝界面、參數(shù)設(shè)置界面和趨勢顯示界面。起始界面完成系統(tǒng)管理和語言選擇兩個功能;用戶管理界面完成用戶管理、介紹、界面選擇和控制方式選擇等功能;工藝界面合成了一個底吹爐圖，還有畫面切換和輸入?yún)?shù)設(shè)置的功能;參數(shù)設(shè)置界面完成畫面切換和各參數(shù)設(shè)置功能;趨勢圖顯示界面輸出趨勢曲線。
　　Matlab和WinCC兩者數(shù)據(jù)交換采用通訊速度快，適合大批量數(shù)據(jù)同時進行數(shù)據(jù)

6、交換的OPC技術(shù)，通信程序由客戶機Matlab實現(xiàn)。在通訊之前要對兩臺電腦進行DCOM設(shè)置，然后由客戶端Matlab對WinCC發(fā)起會話、交換數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)斷開，主要設(shè)置函數(shù)有opcda、connect和addgroup，這樣才正式開始兩者數(shù)據(jù)通訊。通訊分為模型校正時的數(shù)據(jù)通訊和實時交換時的數(shù)據(jù)通訊，兩者的主要區(qū)別是采樣時間UpdataRate的不同。
　　軟件平臺與外界設(shè)備通訊過程如下:PLC從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，借助step7將要傳遞