工业软件控制系统单元化结构设计应用探讨(2)

当几个控制单元并行控制时，某个控制单元空闲下来时，再次启动不由上一个环节传递控制字标识，而是捕捉进入生产流程中特定对象群体（或全部对象）中每一个对象的状态信息，找到第一个满足需要被本单元加工要求的对象，加载该对象并开始工作，直到工作完成，释放这个对象。因此，并行控制的几个单元可以同时工作。

有些生产流程允许控制对象重复加工或作为废品剔除，重复加工则根据对象的状态字信息，自动返回等待序列，再次加工，剔除则进入剔除控制单元，离开生产线。

当控制字状态字设置使用充分合理，各个控制单元之间通过控制字和状态字传递信息，整个控制系统可以高效有序的运转，这时，主控单元的作用主要是形式上将各个控制单元结合起来，保证结构完整。出现特例时，由主控单元处理。

5 控制系统的优化设计

在设计控制系统结构时，尽可能多使用并行控制方式。

串行控制方式下，一个控制环节停止工作，至少前序流程将停止工作。而并行方式，仅仅是降低了生产效率，系统流程不会停下来。很明显，采用何种控制方式更多的受设备功能限制，但在设备条件允许的情况下，软件系统应使设备最大限度发挥能力。

一个控制系统设计，应满足较好的维护、监控性能，以及良好的运行稳定性能。尽可能细致的划分控制单元并采用控制字状态字的方式，可以做到全程监控，及时直接的发现生产流程中存在的问题。以控制字状态字作为各单元间接口数据，使的各控制单元的工作处于满足条件即启动，加载控制对象，完成工作即释放对象这样一种状态，条件明确单一，使得系统测试简单有效，最大限度发现并减少影响系统运行的因素，提高控制系统运行稳定性能。系统需要时，全流程控制对象状态字的应用也为高级系统提供了全面的实时数据。

 6 实施案例

按照上述控制系统设计原则，我们设计了高炉上料控制系统。图1所示是一个高炉上料系统槽下部分的示意图，在这个系统中，存放在料仓中的多种原料按照一定的配比和顺序分批次循环输送到高炉顶部。

图1 高炉上料系统示意图

ａ、ｂ、ｃ等多种含铁原料存放在各自矿仓中，ｄ、ｅ为焦炭（燃料）存放在焦炭仓中。在高炉上料时以料批循环的形式周期上料，每批料可以是矿批（以O表示）或焦批（以Ｃ表示），其中矿批由ａ、ｂ、ｃ三种料以每批不同的配比组成，焦批由ｄ或ｅ或ｄ、ｅ混合组成，一个上料循环一般由至少四批料组成或更多，如两个矿批插入一个焦批，再接续另外两个矿批，一个焦批，以符号表示为OOCOOC。料批组成、排放顺序及配料重量等信息存储在备料表中，备料表设置料批指针，随料批循环前移返回。

上料时，总要提前准备好将要输送的料批，一般提前备好两个焦批两个矿批。准备矿批时首先将所需a、b、c料种按配料重量排放到各自的矿称斗，下部的中间矿斗一旦有排空的，立即将a、b、c料种按规定的顺序排放到空的中间斗中，等待排放。焦批的准备少一个环节，直接排放到焦炭称量斗等待排放。按料批循环需要上某批料时，打开对应的矿中斗或焦称斗，将料排放到皮带上输送至高炉顶部。为加快上料速度且不造成料批的混淆，在上料皮带上，上一批料离开料斗一段距离后，下一批料就开始排放。

在设计这个系统时，每个矿称斗、焦称斗、中间斗的装料、排料控制设计为独立的控制单元。每批料作为控制对象，其中矿批进入到中间斗前，每个料种又是独立的控制对象。向称斗中备料的计量是模拟量控制，参与称斗的装料控制。

 为控制循环上料，设计有专门的指针控制单元。

称斗装料控制字有允许装料、开始装料、正在装料、装料完成、故障状态等。

称斗排料控制字有允许排料、开始排料、正在排料、排料完成、故障状态等。

中间斗的装料控制字有允许装料、开始装料、正在装料、料满、故障状态等。

中间斗的排料控制字有允许排料、开始排料、正在排料、料空、故障状态等。

料批的状态字有料批号、允许准备、料在称斗中、中斗中、皮带上的位置，以及料正在排放到上述三个设备过程中等信息，附加的信息还有配料种类、重量、排放时间等。

新的一批准备备料时，所需矿料和焦炭以新的控制对象进入备料序列，从备料表中读取备料信息写入各自料种状态字中。包括料批号、料种类别、重量等。随着备料进行，使用的矿仓号、中斗号，排放时间等都是状态信息。

为了加快备料进程，在不同料仓中的同一种料的控制是并行控制，其它流程为串行控制。通过控制字及状态字，各控制单元协调工作，主控单元从结构上将各个控制单元及外围设备的控制组织在一起，并对预设的特例情况如料批表的变化，人工干预等进行处理。

胡宝成（1967-）

男，副高工，主要从事冶金自动化系统的设计开发，曾获中钢协科技进步二等奖。