本发明专利技术提供一种数字化钢厂炼钢连铸工序控件型虚拟设备的制造方法，属于数字化钢厂仿真技术领域，该方法步骤包括：配置软件开发环境、构建控件型虚拟设备库的整体结构、构建设备类的结构、描述各控件型虚拟设备的工艺流程、制造控件型虚拟设备库；本发明专利技术采用CsGL技术开发出3D模型，并且暴露出时间接口，通过向该时间接口传递时间参数，形象、直观、准确地将炼钢连铸生产过程表现出来；针对于每次仿真得到的不同结果，3D模型动画的播放速度可以进行自适应调整；采用控件的形式进行制造，保证了整个控件型虚拟设备组与数字化钢厂低耦合，从而实现了控件型虚拟设备组使用的通用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字化钢厂仿真
，特别涉及。
技术介绍
1、数字化钢厂简介利用计算机仿真技术开发出数字化钢厂，是一门前沿的技术。利用数字化钢厂模拟炼钢连铸的生产过程，在作业计划、调度计划释放前对计划质量和稳定性进行评估，找出计划的薄弱环节和生产过程中可能出现的瓶颈设备，并根据仿真结果对作业计划、调度计划进行完善，这已经成为整个炼钢生产过程的一个重要组成部分。因此，建立炼钢连铸生产过程计算机仿真模型并开发计算机仿真系统，即数字化钢厂，能够提高钢铁企业的劳动生产率，降低生产成本。炼钢连铸生产过程是钢铁产品生产的关键环节，其生产过程及生产组织方式具有以下特点(1)生产过程复杂，不确定因素多；( 生产过程高温、连续，实时性要求高；(3) 用户合同品种多、批量大小不一。其生产过程和生产组织方式决定了炼钢连铸生产计划与调度问题属于规模大、约束多、强耦合的整数规划问题，目标函数和约束条件往往难以用明确的函数关系表达，传统的基于数学模型的优化方法很难求解这类问题，而人工编制方法由于人的处理能力有限，更无法保证炼钢连铸作业计划、调度计划的质量和稳定性。2、数字化钢厂的虚拟设备简介数字化钢厂采用计算机仿真技术，所得到的仿真结果均是以数据的形式表现出来，过于抽象。而将仿真结果通过虚拟设备进行模拟实际过程动作，可以形象、直观地表现出数字化工厂的运行情况。数字化钢厂所得到的仿真结果，大部分都是表现为时刻和事件的对应关系，即某设备的某工序在某时刻进行，持续一定长度的时间。而虚拟设备均具有相应的时间参数接口，因此将仿真所得到的仿真结果数据通过参数接口传递给虚拟设备，虚拟设备将进行与仿真结果相对应的动作。每次仿真所得到的结果可能是不相同的，则虚拟设备的动作速度将根据每次仿真得到的仿真结果进行自适应的调整。目前已有的炼钢连铸方面的系统，其设备模型动画主要存在如下缺陷(1)文献——刘讳，孙亮亮，俞胜平，柴天佑.炼钢-连铸动画仿真系统设计与开发 ，控制工程，2010，17 ) :537-546.所介绍的炼钢连铸仿真系统的动画界面是采用2D技术，动画的动作简单，播放速度只能依照固定值进行，不能进行自适应调整。(2)文献——俞胜平，吕瑞霞，庞新富，郑秉霖，柴天佑.基于虚拟现实的炼钢连铸调度仿真系统.中南大学学报，2009，40 (增刊一)277483.所介绍的仿真系统是基于虚拟现实技术的3D全景动画，采用的开发软件是3D MAX和Flexsim，缺点是3D动画部分由于采用3D MAX进行开发，故而会造成动画部分耗资源严重，对整个系统造成不必要的负担， 而且3D全景动画不够直观，不利于使用者观察工艺细节和生产过程的进展情况。(3)上述两个文献的设备动画模型均不是控件形式，所以造成了和整个系统之间的耦合程度高，故而不利于重用。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供，该制造方法采用了 CsGL技术，即在C#环境下，采用OpenGL函数接口建立以设备类为单位的模型和描述工艺过程。炼钢连铸工序包含的设备为炼钢阶段的转炉(BOF)和电弧炉(EAF)、精炼部分的 LF精炼炉、RH精炼炉、连铸部分的连铸机(CC)。本专利技术的数字化钢厂炼钢连铸工序控件型虚拟设备的制造方法，包含如下步骤步骤一、配置软件开发环境在Visual Studio 2008环境下，采用基于C# 的 CsGL(C sharp graphics library) 库进行开发。步骤二、构建控件型虚拟设备库的整体结构一个控件型虚拟设备作为一个设备类，所有的设备类构成一个设备库，即所有设备类集合一起打包封装到DLL文件中，仅暴露每个设备类的工艺过程的主阶段起讫时刻的时间接口。步骤三、构建设备类的结构设备类包括OpenGL绘制环境的初始化、窗体重绘函数、时间函数和主绘制函数；所述OpenGL绘制环境的初始化包括光照和背景色的初始化、平面光滑模式的初始化、定义正面、深度测试以及抗锯齿；所述窗体重绘函数包括视口变换、对正投影的设置，并且在以上两项设置之后，将模型视图矩阵作为当前操作矩阵，同时将该矩阵赋值为单位矩阵，为主绘制函数对模型视图矩阵的操作做好准备；所述时间函数通过一个全局变量的递增，模拟时间变量。步骤四、建立各控件型虚拟设备的模型在OpenGL中，应用三维计算机图形学，用基本图形的组合搭建各控件型虚拟设备；1)建立转炉(BOF)炉体的模型、模拟转炉(BOF)炉体内钢水液面建立转炉(BOF)炉体的模型其炉体采用圆柱体(gluCylinderO函数)、圆环(gluDiskO 函数)、球体(glutSolidSphereO 函数)、圆环面(glutSolicTTorus ()函数)等基本立体图形进行搭建；各基本图形在模型构建空间中的位置坐标，采用平移 (glTranslatefO函数)、旋转(glRotatefO函数)、缩放(glScalefO函数)等进行变换；模拟转炉(BOF)炉体内钢水液面；首先，使用若干个同轴，且高度足够，底面半径等差的圆柱面，模拟出一个位于炉体内部的“实心”圆柱体；其次，通过立体几何计算，将这若干个圆柱面的高度进行调整，以使其与转炉炉底的圆弧面相匹配；然后，使用一个截面将 “实心”圆柱的上部截除，截面以下的圆柱面保留，以模拟钢水，控制截面的上升、下降和倾斜，则可以模拟钢水液面的上升、下降和倾斜，注意，截面仅对“钢水”有效，对转炉炉体等无效；再次，在转炉进行吹炼时，需要在钢水液面的中心位置表现出一个冲击坑，使用正弦函数在半个周期内的特性模拟若干个圆柱面的高度即可；最后，可以通过设置这若干个圆柱面的材料属性，完成对于钢水颜色渐变效果的模拟。2)建立电弧炉(EAF)的模型、模拟电弧炉(EAF)炉体内钢水液面建立电弧炉(EAF)的模型其炉体采用圆柱体(gluCy 1 inder 0函数)、圆环 (gluDiskO 函数)、球体(glutSolidSphereO 函数)、圆环面(glutSolidTorus ()函数)等基本立体图形进行搭建；各基本图形在模型构建空间中的位置坐标，采用平移 (glTranslatefO函数)、旋转(glRotatefO函数)、缩放(glScalefO函数)等进行变换；模拟电弧炉(EAF)炉体内钢水液面；首先，使用若干个同轴，且高度足够，底面半径等差的圆柱面，模拟出一个位于炉体内部的“实心”圆柱体；其次，利用平移函数 glTranslatefO将各个圆柱面在空间的位置进行调整，并通过立体几何计算，将这若干个圆柱面的高度进行重新设值，以使其与转炉炉底的圆弧面相匹配且各个圆柱面顶面处在一个水平面上；再次，使用一个截面将“实心”圆柱的上部截除，截面以下的圆柱面保留，以模拟钢水，控制截面的上升、下降和倾斜，则可以模拟钢水液面的上升、下降、倾斜以及炉内原料通电融化的过程，注意，截面仅对“钢水”有效，对转炉炉体等无效；最后，可以通过设置这若干个圆柱面的材料属性，完成对于钢水颜色渐变效果的模拟。3)建立LF精炼炉的模型、模拟LF精炼炉炉体内钢水液面建立LF精炼炉的模型其炉体采用圆柱体(gluCyl inder 0函数)、圆环 (gluDiskO 函数)、球体(glutSolidSphereO 函数)、圆环面(glutSolidTorus ()函数本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种数字化钢厂炼钢连铸工序控件型虚拟设备的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、配置软件开发环境：在Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２００８环境下，采用基于Ｃ＃的ＣｓＧＬ（Ｃ ｓｈａｒｐ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｌｉｂｒａｒｙ）库进行开发；步骤二、构建控件型虚拟设备库的整体结构每个控件型虚拟设备作为一个设备类，所有的设备类构成一个设备库，即所有设备类集合一起打包封装到ＤＬＬ文件中，仅暴露每个设备类的工艺过程的主阶段起讫时刻的时间接口；步骤三、构建控件型虚拟设备类的结构控件型虚拟设备类包括ＯｐｅｎＧＬ绘制环境的初始化、窗体重绘函数、时间函数和主绘制函数；所述ＯｐｅｎＧＬ绘制环境的初始化包括光照和背景色的初始化、平面光滑模式的初始化、定义正面、深度测试以及抗锯齿；所述窗体重绘函数包括视口变换、对正投影的设置，并且在以上两项设置之后，将模型视图矩阵作为当前操作矩阵，同时将该矩阵赋值为单位矩阵，为主绘制函数对模型视图矩阵的操作做好准备；所述时间函数通过一个全局变量的递增，模拟时间变量；步骤四、建立各控件型虚拟设备的模型在ＯｐｅｎＧＬ中，应用三维计算机图形学，用基本图形的组合搭建各控件型虚拟设备：１）建立转炉（ＢＯＦ）炉体的模型、模拟转炉（ＢＯＦ）炉体内钢水液面；２）建立电弧炉（ＥＡＦ）的模型、模拟电弧炉（ＥＡＦ）炉体内钢水液面；３）建立ＬＦ精炼炉的模型、模拟ＬＦ精炼炉炉体内钢水液面；４）建立ＲＨ精炼炉的模型、模拟ＲＨ精炼炉炉体及真空室内钢水液面；５）建立连铸机（ＣＣ）的模型、模拟连铸机（ＣＣ）钢水；对上述每个控件型虚拟设备的模型均做剖面（ｇｌＣｌｉｐＰｌａｎｅ（）函数）；步骤五、描述各控件型虚拟设备的工艺流程将各控件型虚拟设备的工艺过程分成若干个主阶段，每一个主阶段分成若干个子阶段，再分别根据各控件型虚拟设备的具体特性描述其工艺流程；步骤六、制造控件型虚拟设备库将各控件型虚拟设备类，打包封装到一个动态链接库中，构成控件型虚拟设备库，仅暴露主阶段起讫时刻的参数接口。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘士新，孙超，叶玮，张兆磊，康毅，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89
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