步進式加熱爐仿真系統設計
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應用系統中包括系統總控模塊、裝入模塊、步進梁移動模塊和抽出模塊共四個模塊，其中系統總控模塊是應用系統的主體，負責監控整個系統的狀態，管理、調度加熱爐動態裝鋼、步進梁移動和抽鋼三個進程的執行;裝入模塊主要實現裝入位置的確定，啟動裝入模型計算等功能;步進梁移動模塊負責對板坯位置的跟蹤和計算;抽出模塊主要啟動抽出模型計算板坯的出爐溫度，以及出爐后的數據清理。
如果想要模擬加熱爐的生產過程，必須要了解實際生產中步進梁動作與裝鋼、抽鋼動作之間存在的連鎖關系，如表1所示，這種關系在某種程度上影響了加熱爐的生產節奏，仿真系統必須要模擬這種實際生產的節奏才能夠達到比較理想的動態模擬效果。
表1 加熱爐動作連鎖關系
在仿真系統中連鎖關系表現為狀態的變化，每個動作是否可以執行首先要判定其它兩個動作的狀態，在滿足連鎖關系的前提下才可以執行，否則必須等待。連鎖關系只是判定是否可以動作的一個基本前提，在滿足這個基本前提的情況下還要根據實際的仿真情況判定是否可以動作，以裝入為例，除了要滿足連鎖關系中步進梁不能移動之外，還要判斷畫面中裝鋼標志是否可裝、加熱爐爐尾段是否有足夠的位置可以裝入等限制條件。除了要滿足動作條件之外，在動作判定的先后順序上也要滿足一定的原則，在這三個動作中裝鋼、抽鋼的優先級比較高應該首先判定，步進梁移動的優先級較低，只有在不能裝入和抽出的時候才判定步進梁是否可以移動。仿真系統只有在合理地調度、監控這三者之間關系的基礎上才能夠比較真實地模擬加熱爐的生產過程。
系統總控功能是工作頻率最為頻繁的服務程序，設定每1s啟動一次，并且在仿真程序啟動后自動運行，開始對系統狀態進行監控。之所以如此頻繁地啟動系統總控程序是因為系統的狀態隨時都有可能發生變化，要在盡量早的時間內啟動相應處理過程，更加逼真地模擬加熱爐生產情況。
2.2.2 模型系統
模型系統包括裝入模型處理進程，周期處理進程和抽鋼模型處理進程。
周期處理進程是模型系統的核心同時也是一個模型集合，如圖3所示，包括板坯溫度計算模型，剩余在爐時間計算模型，必要爐溫計算模型和爐溫設定模型等，每種模型都可以采用不同的計算方法或者控制策略。其中板坯溫度計算，不僅可以采用指數模型，還可以采用一維差分模型，甚至是二維差分模型[3]。對于爐氣溫度預報可以采用按段末目標溫度預報，也可以按出爐目標溫度預報。這些控制策略和模型算法都可以做成不同的模塊，通過參數配置決定執行哪種方法。
在加熱爐仿真系統中，由于板坯在動態地裝入、移動和抽出，所以模型的測試不再是對單個模型的靜態測試，而是對整個模型控制系統的動態測試，不僅可以測試單個模型的計算效果，同時還可以測試模型間的相互影響。
為了模擬實際生產中的爐氣溫度、抽出目標溫度修正等情況，仿真系統中也提供了類似的方法，如圖4所示，通過修改這些參數以及抽出節奏的方式，測試模型的計算效果。
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