摘 要：近年來，我國(guó)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(kuò)大。對(duì)于鋼鐵工廠來說，其自動(dòng)化水平直接關(guān)系到鋼鐵的生產(chǎn)效率，因此，有必要對(duì)鋼鐵工廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。而在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)是其重要組成部分，只有確保軟件設(shè)計(jì)合理，才能使自動(dòng)控制系統(tǒng)具備更加強(qiáng)大的控制功能。為此，本文便對(duì)工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的合理設(shè)計(jì)，提高工廠自動(dòng)化控制水平。

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

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(dòng)控制系統(tǒng)來對(duì)高爐進(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)為例，對(duì)該自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究，通過采用PLC擴(kuò)展模塊來對(duì)工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中軟件的設(shè)計(jì)思路、高爐生產(chǎn)工藝及其軟件控制進(jìn)行了分析，并對(duì)工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中不同功能用途的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1 工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)思路

鋼鐵工廠在利用高爐進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要通過自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高爐的自動(dòng)化控制。對(duì)于自動(dòng)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(diǎn)，同時(shí)軟件的功能應(yīng)豐富，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)而推動(dòng)鋼鐵工廠的發(fā)展。經(jīng)過分析可以了解到，在高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，其最明顯的優(yōu)勢(shì)在于分散性，這是因?yàn)橄到y(tǒng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系呈現(xiàn)出多分支結(jié)構(gòu)，并且各個(gè)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(huì)使電纜的敷設(shè)量更少，而且也有助于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的維護(hù)，以達(dá)到節(jié)省開支的目的。由于高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性較高，其共包括多個(gè)子系統(tǒng)，由于這些子系統(tǒng)的功能不同，這也使設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，常常會(huì)根據(jù)不同子系統(tǒng)的用途來進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，這就造成系統(tǒng)軟件難以對(duì)眾多的子系統(tǒng)進(jìn)行一體化控制，進(jìn)而增加了自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作難度。對(duì)于高爐自動(dòng)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(fù)責(zé)對(duì)高爐生產(chǎn)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，而控制功能模塊則負(fù)責(zé)對(duì)用戶發(fā)出的控制命令進(jìn)行接收。主體系統(tǒng)在進(jìn)行一體化控制時(shí)，需要通過儀表、電氣與計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)的。

2 工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制軟件的設(shè)計(jì)研究

為了對(duì)工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究，本文以高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)作為例，以此分析其具體設(shè)計(jì)思路。

（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置分析。在該高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過軟件設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)備，并查看機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，了解其運(yùn)行參數(shù)是否處于正常水平。自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接的，考慮到用戶在通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)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(shí)，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(chǎng)總線方式來連接PLC系統(tǒng)與遠(yuǎn)程站點(diǎn)。

（2）煤氣凈化控制軟件設(shè)計(jì)。在煤氣凈化控制軟件設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)要能夠定期對(duì)高爐煤氣設(shè)備進(jìn)行除塵凈化，以提高煤氣的凈水能力，使煤氣在運(yùn)輸過程中能夠具備高質(zhì)量。在軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，利用編程技術(shù)進(jìn)行了煤氣凈化控制模塊的設(shè)計(jì)，該模塊會(huì)發(fā)出電信號(hào)來控制驅(qū)動(dòng)機(jī)將煤氣導(dǎo)入到布袋中，然后借助于重力作用來對(duì)煤氣中的灰塵進(jìn)行過濾，煤氣在經(jīng)過除塵過濾后，布袋中的灰塵會(huì)不斷積累，此時(shí)，操作人員便可將布袋摘除后進(jìn)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(shí)卸灰與手工卸灰兩種控制模式。

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

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

（4）監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)。在對(duì)該高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保軟件具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，以使工作人員能夠通過軟件來對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過程中的相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行觀察。同時(shí)，軟件還要對(duì)作業(yè)過程的各類參數(shù)進(jìn)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(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。在軟件設(shè)計(jì)中，需要對(duì)工藝界面進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，各類數(shù)據(jù)的排列應(yīng)直觀簡(jiǎn)潔，這樣有助于操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷。此外，監(jiān)控軟件還應(yīng)具備預(yù)警功能，當(dāng)高爐作業(yè)過程中發(fā)生故障或參數(shù)超出正常值時(shí)，監(jiān)控軟件會(huì)通過相應(yīng)參數(shù)的采集來自動(dòng)判斷高爐運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)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(shí)響應(yīng)。

3 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到現(xiàn)代化信息技術(shù)的重要性，這也使自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(jì)人員必須要對(duì)軟件設(shè)計(jì)予以高度的重視，并根據(jù)鋼鐵企業(yè)的實(shí)際情況來優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)流程，以此確保鋼鐵生產(chǎn)過程中各類機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的高效性，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)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(dòng)控制、軟件開發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)維。