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1、星科冶金生产（炼钢）仿真实训与考核系统介绍一、 系统简介1. 产品概述(炼钢生产仿真实训室)炼钢生产仿真实训系统包括：铁水预处理、转炉炼钢、LF精炼、板坯连铸完整工艺流程。采用虚拟现实技术实现了操作与虚拟场景的完全互动；在物理模型、工艺模型和经验模型驱动下实现符合真实炼钢工艺过程训练。2. 主要研发技术路线(1) 按照企业真实生产工艺仿真开发：工艺流程、自动化控制系统、生产场景按照有代表性的企业完整生产线进行仿真制作。(2) 操控系统仿真：自动化系统的监控环境与硬件操作设备按照真实生产流程制作。(3) 模型开发分为物理模型和工艺模型：物理模型例如阀门开度与流量的关系、电机转速与设备运行距离模型
2、等；工艺模型例如炼钢过程的化学变化模型。(4) 虚拟场景：生产环境的三维建模、主要生产设备三维建模。(5) 虚拟现实程序开发：在三维建模基础上，结合物理模型进行程序编制，形成符合实际的互动与信息反馈。(6) 操控结果控制：通过网络仿真操控与虚拟场景形成信息交互，通过工艺模型的计算分析形成仿真结果，仿真结果要求逼近生产工艺实际。(7) 评价体系：操作过程通过物理模型获得反馈信息，经过工艺模型分析计算得到结果：产量、产品质量、产品能耗和操控的规范，作为虚拟仿真系统的评价标准。3. 适用范围(1) 替代行业院校的生产实习和专业实训：行业学校实训目前存在缺乏训练环境，即使有的学校建设了模拟环境，往往运
3、行成本昂贵很难投入使用；学生生产实习更加困扰学校，企业不愿意接收，只能看不能动使实习失去了意义。炼钢生产仿真实训正是为解决行业院校的困境所研发的。（实训现场）(2) 作为企业岗位培训的手段：企业与学校不同，员工培训没有必要包括完成的工艺流程训练，而是针对重点岗位的重点工艺环节进行精细化仿真，例如：转炉操作训练根据操作人员是实际操作和原料辅料的参数时时反映出喷溅、反干等异常工况，并真实反应钢水成份等。（炼钢车间现场）（虚拟系统操作）4. 应用情况目前多家冶金行业院校作为教学辅助系统、综合实训环境、现场实习替代取得良好效果。经过多次行业专家论证，在现有系统基础上改进提高逐步应用于企业职工岗位培训、
4、行业技能鉴定、行业技能大赛等。二、 系统组成板坯连铸LF精炼转炉炼钢铁水预处理如图所示，炼钢虚拟仿真系统包括以下工艺环节:1. 铁水预处理2. 转炉炼钢3. LF精炼4. 板坯连铸三、 系统功能1. 教学辅助功能教师在进行专业教学过程中，可以结合虚拟仿真系统进行边操作边教学，硬件系统搭建上考虑了教学环节，采用两台投影设备，同时进行操作和场景监控；教师还可以预先进行操作，将操作过程的屏幕录制作为教学课件。（投影）2. 学生单兵训练学生针对教师选择的实训项目（通过教师机的选择菜单进行选择）人一组针对任何一个工艺环节进行操作训练，与综合实训不同的是用监控终端的键盘取代操作硬件环境（多个界面需要随时切
5、换），根据掌握程度进行反复训练。（学生练习台）3. 综合实训结合实训台进行综合操控实训，可以对工艺环节的连续实训，也可以针对某个工艺环节的反复实训；既可以练习方式的实训，也可以进行操作考核。操控环境完全仿真生产实际。4. 评价体系在综合实训系统中具备考核评价体系：根据学生单位时间生产量、吨钢成本消耗、产品质量、操作记录等定量对操作者的操作过程进行评价，形成评价报表进行统计打印。(实训考核报表)四、 系统特点1. 工厂属性虚拟仿真系统来源于先进生产工艺过程的完整仿真。虚拟被控对象、仿真的操作软件、真实的操作硬件、符合实际的工艺模型构成逼近生产实际的虚拟操控仿真系统。2. 教学属性(1) 适合于教
6、学、练习和综合实训，实现了一机多用，解决了冶金专业学生培养遇到的缺乏实训设备和实习企业的难题。（系统操作图）(2) 配套大量教学课件：结合虚拟仿真的各个工艺环节，及行业专家与专业教师的支持，利用FLASH技术和3D技术制作了大量课件作为系统辅助教学工具。（喂丝装置FLASH课件）(3) 提供教案生成平台和素材库：适合于教师根据教学习惯进行课件自助制作的专用教案生成平台，并提供了大量视频、3D动画、FLASH动画、图片等素材，在教案生成平台中任意调用。(炼钢教案）(4) 建立了完整的评价和分析体系：根据学生单位时间生产量、吨钢成本消耗、产品质量、操作记录等定量对操作者的操作过程进行评价，形成评价
7、报表进行统计打印。3. 行业支持(1) 企业背景：该系统主要研发人员来自于济钢多年一线生产工作经验。(2) 与企业紧密合作：与济钢、武钢、莱钢等大型钢铁企业达成合作协议，由企业专家提供工艺和现场经验数据支持。(3) 行业主管协会支持：公司与中国钢铁协会培训中心和有色金属行业培训中心达成战略合作协议，组织行业专家进行前期论证、中期检查、后期验收，保证了系统实用性。4. 技术先进，流程完善(1) 技术先进：该系统研发包括：生产场景3D描述、关键设备的虚拟建模技术、虚拟现实编程技术、操控网络仿真编程技术、硬件模块开发与通讯技术，结合生产工艺建模与现场经验才能完成符合生产实际的方针培训系统开发。(2)
8、 参与项目开发除了公司专职研发人员，集合了院校仿真技术专家、企业设计院的工艺模型专家、现场工艺技术人员等。保证项目高校开发的关键是我们建立了完善的技术路线和研发流程，保障了虚拟仿真实训系统研发的高效率、高品质、高仿真度、高实用性。五、 星科冶金生产（炼钢）仿真实训与考核系统清单名称内容工艺分解配置数量炼钢主控操作台铁水预处理操作台预处理烟罩上升、预处理烟罩下降、铁水罐车前进、铁水罐车后退、扒渣机左右、扒渣机前后1组(2个)炼钢操作台转炉倾动手柄、控制权选择、左挡火门开、左挡火门关、右挡火门开、右挡火门关、烟罩上升、烟罩下降、钢包车前进、钢包车后退、渣罐车前进、渣罐车后退1组(3个)LF精炼操作
9、台电极电源启动、电极电源停止、电极联动升、电极联动降、电极U相升、电极U相降、电极V相升、电极V相降、电极W相升、电极W相降、左车前进、左车后退、右车前进、右车后退1组(2个)连铸操作台大包滑动水口、中间包塞棒、铸机拉速、大包臂选择、大包台左旋转、大包台右旋转、大包台上升、大包台下降、大包盖左旋转、大包盖右旋转、大包盖上升、大包盖下降、中间包车选择、中间包车前进、中间包车后退、中间包上升、中间包下降、中间包左行、中间包右行、换大包水口、换中包水口1组(3个)铁水预处理操作及仿真计算机系统铁水预处理监控操作主操作界面、铁水脱硫工艺流程界面1套铁水预处理虚拟仿真倒铁水工位、预处理工位、扒渣机工位转
10、炉操作及仿真计算机系统转炉监控操作转炉倾动主操作界面、氧枪操作界面、辅机操作界面、操作允许界面、数据设定界面、投料主控画面界面、转炉投料界面、钢包投料界面、炉后投料界面1套转炉虚拟仿真炉前控制工位、炉后控制工位、倒钢工位、倒渣工位转炉炉况监控喷溅数据曲线、反干数据曲线、炼水温度曲线、氧枪曲线、铁水加料成份曲线LF精炼操作及仿真计算机系统LF精炼监控操作加热界面、加料界面、高压界面、弧流曲线界面、弧压曲线界面、取样记录界面、硫曲线界面、钢包车界面1套LF精炼虚拟仿真钢包到站工位、钢包精炼工位、控制室工位连铸操作站控制系统连铸监控操作主操作画面、监控画面、二冷配水界面1套连铸虚拟仿真大包台工位、中间包工位、一次切割工位、二次切割工位连铸机动态轻夺下监控操作浇铸过程数据采集界面、浇铸动态热跟踪界面、跟踪片温度变化历程界面、动态轻夺下显示界面、系统配置界面、系统运行提示信息界面实训配置系统参数设定、计划下达、教师信息管理、学生信息管理、数据库维护、成本考核设定、报表生成1套
