工廠自動控制系統中的軟件設計研究

摘 要：近年來，我國鋼鐵資源需求量的不斷增大，使鋼鐵工廠生產規模不斷擴大。對于鋼鐵工廠來說，其自動化水平直接關系到鋼鐵的生產效率，因此，有必要對鋼鐵工廠的自動控制系統進行科學的設計。而在自動控制系統設計中，軟件設計是其重要組成部分，只有確保軟件設計合理，才能使自動控制系統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中的軟件設計進行深入的研究，以此實現對軟件的合理設計，提高工廠自動化控制水平。

關鍵詞：鋼鐵工廠；高爐；自動控制系統；軟件設計

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備之一，由于高爐的作業是持續性的，因此必須要通過自動控制系統來對高爐進行控制，以此確保高爐作業安全。鑒于此，本文以某鋼鐵工廠的高爐自動控制系統為例，對該自動控制系統中的軟件設計進行深入的研究，通過采用PLC擴展模塊來對工廠自動控制系統中軟件的設計思路、高爐生產工藝及其軟件控制進行了分析，并對工廠自動控制系統中不同功能用途的軟件設計進行了研究。

1 工廠自動控制系統中的軟件設計思路

鋼鐵工廠在利用高爐進行作業時，需要通過自動控制系統來實現高爐的自動化控制。對于自動控制系統中的軟件來說，需要確保系統結構具備開放性的特點，同時軟件的功能應豐富，以實現對高爐設備的全面控制，提高高爐的生產效率，并最大限度的節約能源，進而推動鋼鐵工廠的發展。經過分析可以了解到，在高爐自動化控制系統中，其最明顯的優勢在于分散性，這是因為系統的整個網絡體系呈現出多分支結構，并且各個分支都能夠實現主站和網絡之間的連接，這不僅會使電纜的敷設量更少，而且也有助于自動化控制系統的維護，以達到節省開支的目的。由于高爐自動控制系統的復雜性較高，其共包括多個子系統，由于這些子系統的功能不同，這也使設計人員在進行軟件設計時，常常會根據不同子系統的用途來進行獨立設計，這就造成系統軟件難以對眾多的子系統進行一體化控制，進而增加了自動控制系統的操作難度。對于高爐自動控制系統軟件來說，可分成監控、控制兩大功能模塊。監控功能模塊負責對高爐生產工藝的各個環節進行實時監視，而控制功能模塊則負責對用戶發出的控制命令進行接收。主體系統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，而監視功能、操作功能與集中控制功能則是借助于軟件來實現的。

2 工廠自動控制系統中控制軟件的設計研究

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

（1）自動控制系統的配置分析。在該高爐電氣自動控制系統中，通過軟件設計能夠實現系統與設備之間的控制功能，用戶可以通過軟件來控制各種機械設備，并查看機械設備的運行狀態，了解其運行參數是否處于正常水平。自動控制系統是通過以太網來實現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據傳輸時會出現數據量大的情況，因此需要采用以太網來滿足數據傳輸要求。同時，為了確保數據在傳輸過程中的可靠性，還應通過現場總線方式來連接PLC系統與遠程站點。

（2）煤氣凈化控制軟件設計。在煤氣凈化控制軟件設計中，系統要能夠定期對高爐煤氣設備進行除塵凈化，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量。在軟件進行設計時，利用編程技術進行了煤氣凈化控制模塊的設計，該模塊會發出電信號來控制驅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）煤風爐控制軟件設計。在高爐作業中，熱風爐是其重要組成設備之一，通過熱風或冷風的輸送實現加溫與降溫。

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，燜爐則能夠對高爐中的溫度進行恒定控制。

（4）監控軟件設計。在對該高爐自動化控制系統的軟件進行設計時，需要確保軟件具備實時監控功能，以使工作人員能夠通過軟件來對鋼鐵生產過程中的相關現象進行觀察。同時，軟件還要對作業過程的各類參數進行記錄，并將這些參數反饋給操作人員，以使操作人員能夠通過這些參數來判斷機械設備的運行狀態是否正常。在軟件設計中，需要對工藝界面進行重點設計，各類數據的排列應直觀簡潔，這樣有助于操作人員對機械設備運行狀態的判斷。此外，監控軟件還應具備預警功能，當高爐作業過程中發生故障或參數超出正常值時，監控軟件會通過相應參數的采集來自動判斷高爐運行狀態，并根據運行狀態判斷結果來發出警告，以此提醒操作人員做出及時響應。

3 結語

科學技術的發展，使人們越來越意識到現代化信息技術的重要性，這也使自動控制系統的軟件設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，系統設計人員必須要對軟件設計予以高度的重視，并根據鋼鐵企業的實際情況來優化軟件設計流程，以此確保鋼鐵生產過程中各類機械設備運行的高效性，推動鋼鐵行業的技術發展。

參考文獻：

[1]趙倩，王琨琦，聶銘君，陳曉麗，王利春，郭文忠，薛緒掌.集裝箱植物工廠自動控制系統建立[J]. 農機化研究，2016，38（10）：217-222.

[2]李中鵬，賈鶴鳴，徐林通，裴慧玲，唐凱濤，苗苗.植物工廠控制系統的功能分析和總體設計[J].科技創新與生產力，2018（02）：24-26+31.

[3]王俐，楊蘇楨.軟件機器人自動控制系統[J].南昌大學學報（工科版），2001（01）：69-73.

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、系統運維。