CN103217909B - 一种数字化钢厂设备控制仿真系统 - Google Patents

Abstract

一种数字化钢厂设备控制仿真系统，属于炼钢连铸技术领域。包括用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式的用户指令转换器、对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作的设备逻辑控制器、用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面的工厂模块，用于接受用户指令转换器发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互的信号执行器。本发明采用数字化工厂方式与钢厂设备进行交互方式，通过可视化界面设计工厂布局并对其进行导入和导出，实现兼容外置设备。

Description

一种数字化钢厂设备控制仿真系统

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，特别涉及一种数字化钢厂设备控制仿真系统。

背景技术

对于生产调度计划较为复杂的工厂，对设备的控制、对钢厂生产计划的调度仍由人来参与制定，这种控制更多的取决于操作者的经验，一旦疏忽大意将造成不可逆转的损失。

目前在生产过程中，有人利用数字化工厂产生动态仿真画面的特点来对实际生产过程进行模拟，但这种方法能事先发现生产计划的缺陷，但却往往只是在生产活动之前进行生产过程的仿真或是在生产活动后进行生产活动的重现，很难实现在生产过程中指导生产的目的。一方面是因为数字化工厂很难与灵活的外部监控信号很好的兼容，另一方面，即使可以很好的兼容外部信号，先有后的数字化工厂也很难实现自身对信号的处理加工，因为数字化工厂的功能在开发时就己经被确定，在使用时难以改变。

传统的数字化工厂所展示的工厂布局往往难于修改，在实际生产过程中每一个工厂都要使用针对自己开发的适合自己工厂布局的一套数字工厂，这使得数字工厂的普及变得十分困难，对于工厂布局的修改往往停留在数字化工厂的开发阶段，用户难以按照自己的意愿方便的对工厂布局进行改变。

除此之外现行的数字工厂模块间的接口对于用户是不可见的，这进一步的限制了数字工厂的通用性，用户只能依靠数字工厂的开发者所规定的方法来操作数字工厂，不能自由的增加外置设备，更不能在己经搭建完毕的工厂上按照自己的所愿意提供的格式提供指导数字工厂运转的信息，这种死板的接口模式也进一步局限了它的发展趋势。

因此，目前尚无法使用数字化工厂与实际钢厂内的设备进行交互，对实际钢产设备进行控制。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可与实际钢厂内设备进行交互、通过调整生产计划或钢厂内设备的布局己达到对实际工厂设备进行控制的目的。

本发明的技术方案是这样实现的:一种数字化钢厂设备控制仿真系统，包括:

用户指令转换器:用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式;

设备逻辑控制器:对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作;

工厂模块:用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字钢厂的运行画面:其中，工厂模块进一步包括:

设备监控器:用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距;

工厂管理器:(1)用于管理工厂的设备位置信息、设备的旋转角度信息、设备的名称和行车设备的跨距信息;(2)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数;(3)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块增加一种设备;(4)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块删除一种设备;(5)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置;(6)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度;

计时器:用于根据工厂管理器的输出，向绘制模块提供时间参数;

绘制模块:用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行面面;对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制;

若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘;

信号执行器:用于接受用户指令转换器发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际工厂与虚拟工厂的交互及用户与虚拟工厂的交互。

所述的设备逻辑控制器还进一步包括:

模型管理器:用于建立实体设备，包括双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台的3D模型，并对上述的3D模型进行拆解并保存;

动作管理器:用于使经模型管理器拆解后的3D模型进行动作，动作类型包括:转炉设备的动作包括空闲、加料、冶炼、溅渣和排渣操作;双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉的动作类型均包括:空闲、钢包进站、精炼炉处理、钢包出站、等待钢包被行车调走;回转台动作类型包括:空闲;在内侧无钢包的情况下，空回转台外侧等待接受首个钢包;在内侧无钢包的情况下，回转台将外侧满钢包转入内侧;在外侧无钢包的情况下，一个钢包在回转台内侧浇铸;在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台内侧等待;在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台由内侧转向外侧;回转台内侧钢包浇铸完毕，外侧有满钢包;回转台内侧钢包正在浇铸，外侧有满钢包;行车的动作类型包括:空闲、空载运行和吊钢包运行。

所述的信号执行器进一步包括:

流程控制器:用于接受用户指令转换器发来的用户指令，将指令按执行顺序发送给信号处理器;

信号处理器:(1)用于接受流程控制器发来的用户指令，控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息;(2)用于接受钢厂的实际信号，按照存储在信号处理器内的、用户自定义的处理该信号的方法来控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息;(3)用于根据设备监控器、工厂管理器的输出，与设置在信号处理器内部的、由用户自定义的报警条件进行比较，若满足，则报警。

所述的对3D模型进行拆解，具体拆解过程如下:

将双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉均做如下拆分:拆分为炉盖、精炼钢水罐车、钢包、设备支架、升降装置;

将转炉做如下拆分:拆分为钢包车、渣罐车、钢包、倾动装置及设备支架、转炉炉体及托圈、左炉门和右炉门;

将行车做如下拆分:拆分为行车端梁、行车右端梁、行车主梁、钢丝绳、滑轮组、吊机、钢包;

将回转台做如下拆分:拆分为连铸台、钢包和设备底座。

所述的帧率优化算法过程如下:

使数字工厂界面满帧运行一段时间，在其间对工厂中所有的设备的最大运动速度进行采样得到速度集合S;取集合S中元素的中位数Vmiddle，计算帧率调整函数f(v)，公式如下:

$f\left(v\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{v\_\mathrm{middle}}& v<v\_\mathrm{middle}\\ 1& v\&GreaterEqual;v\_\mathrm{middle}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，v为当前重绘下设备的最大速度;

把一秒中的用户自定义的最大重绘次数等分成N组;

统计摄像机视角内的设备的各个组件的运动速度，得出当前重绘下设备的最大运动速度v;

将得到的最大运动速度v带入公式(1)，来判断当前帧是否需要绘制，公式如下:

若满足如下公式则重绘:

$(T_{\mathrm{current}}-T_{\mathrm{begin}})\mathrm{mod}\left(\frac{T}{N}\right)<f\left(v\right)\&times;\left(\frac{T}{N}\right)---\left(2\right)$

式中，T_current为当前时间，T_begin为标记时间段的开始时间，T为标记时间段的长度，N为时间段的分组数;

若不满足公式(2)则跳过本次重绘。

本发明的优点:本发明提供一种采用数字化工厂方式与钢厂设备进行交互的系统。数字工厂可以通过可视化界面设计工厂布局并对其进行导入和导出。本发明的系统可以方便的兼容外置设备，用户只需要按照自己的意愿编写相应功能控制指令，就可以实现拓展数字化工厂功能的目的，大大增加了数字化工厂的可拓展性。使数字化工厂可以在实时监控并重现工厂生产活动的过程中对其工厂中的一些调度问题进行判断，从而达到纠正优化不适当的生产过程，促进生产的目的。

数字化工厂提供一种语法相对简单的语言，使用者可以通过本语言结合响应的设备所提供的操作与监听方法来方便的完成外部信号的识别，通过编写一些监听脚本，数字化工厂可以及时的检测工厂内部的问题并向外发送信息。使本数字化工厂不但作为一种仿真系统，更可以作为一种信息处理系统。

应用重绘方法后，重绘次数明显减少，为其他的并行任务节省资源，有很大的实际意义。

数字化工厂可以方便的通过外部信号监听脚本来识别外部信号，实时显示工厂的生产情况，并根据相应的监控发现工厂生产过程中出现或将要出现的问题，并及时的将相关问题反馈给需要处理问题的相关人员。

在脚本系统的支持下，本数字化工厂还可以作为一个接口自由可拓展的控件出现，方便的接受其他信号的控制，在检验与生产调度有关的优化算法时，可以通过内建的监控脚本发现调度过程中出现的关键错误，由于本数字化工厂所实现的是一种3D全景仿真，与2D的演示系统相比从更加全面的信息的基础上发现问题。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的钢厂设备控制系统结构框图;

图2为本发明一种实施方式的确定有限状态自动机的构造图;

图3为本发明一种实施方式的双向精炼炉的效果图;

图4为本发明一种实施方式的双向精炼炉的3D模型拆解图;

图5为本发明一种实施方式的精炼炉的效果图;

图6为本发明一种实施方式的转炉的效果图;

图7为本发明一种实施方式的转炉的3D模型拆解图;

图8为本发明一种实施方式的行车的效果图;

图9为本发明一种实施方式的行车的3D模型拆解图;

图10为本发明一种实施方式的RH精炼炉的效果图;

图11为本发明一种实施方式的RH精炼炉的3D模型拆解图;

图12为本发明一种实施方式的回转台的效果图;

图13为本发明一种实施方式的回转台的3D模型拆解图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。

本实施方式给出一种数字化钢厂设备控制仿真系统，如图1所示。包括:用户指令转换器104、设备逻辑控制器101、工厂模块102和信号执行器103，其中，设备逻辑控制其进一步包括模型管理器和动作管理器，工厂模块进一步包括设备监控器、工厂管理器、计时器和绘制模块，下面对这些模块作详细的说明:

(1)用户指令转换器:使用者可以通过操作平台向钢厂模块发送驱动钢厂运动的命令，此命令经过脚本编译器的解释，产生执行器所能识别的命令，完成用户与数字钢厂之间的交互。该转换器包括语法分析、语义分析和中间代码生成。

首先钢厂设备控制系统为用户提供的输入接口，用户在该装置内以指令的形式输入实际钢厂的设备信息及设备的动作信息，其次，该转换器采用构造确定有限状态自动机(DFA，deterministic finite automaton)的方法(如图2所示)进行词法分析、使用了LL(l)分析法进行语法分析。

由于现在的编译技术己经非常完善，故不给出详细的实现过程，只给出用户指令转换器为用户提供的输入指令用的脚本语言语法列表。

下面给出脚本语言的文法定义，法规则中的终结符非终结符如表1和表2所示:

表1位非终结符列表

表2为终结符列表

再给出转换规如表3所示:

表3位规则集表

注:

1.上述语法符合LL(l)分析法的基本要求，可以采用此法进行语法分析，推导从Z开始。

2.变量控制模块中，wl，w2，w3分别表示运算符号的集合，在本钢厂仿真系统中，采用wl{+，-}＞w2{*，/,％}＞w3{＝＝,＞，＜，＞＝，＜＝}＞{＝}的规则构造运算体系，若有额外需求，可以通过以下规则方便的扩展:

若存在A-＞BC，C-＞w_xBC，C-＞～，B-＞DE，E-＞w_zDE，E-＞～，此时满足w_z＞w_x

若想增加一种运算，其优先级为w_y＜w_z＜w_x，则需要执行以下两步:

a)将A-＞BC，C-＞w_xBC中的B改为F。

b)增加F-＞BH，H-＞w_yGH，H-＞～。

3.本实施方式中的用户指令转换器并不在语法分析阶段进行类型检查，若进行函数调用时(包括对最小动作集合与自定义函数的调用)出现参数类型不匹配的情况，将在运行时提示。

在本数字化钢厂中，用户指令转换器按照上述规则。以LL(l)分析法和有限自动机解释上述命令，在语法分析的同时进行语义分析，产生流程控制器所能识别的信号，这里给出语义分析规则如下表，其中由方括号标注的语句为流程控制器所能识别的操作(流程控制器所能识别的操作将在对信号执行器的介绍中给出)有的操作可能有多个参数，以空格标明，临时变量是在解释某一种推导的情况下临时生成的变量，这些变量的变量名互不冲突，而且可以转换为任意一种变量类型。上表中的“推导非终结符XX”是指按照LL(l)分析法的分析，命令可以被确定为由若干语法规则推演的结果，由于每个非终结符的推导式己经被确定，故可以由其己经确定的推导式继续进行推导，从而生成完整的命令列表，如表4所示:

表4命令列表

通过语法、语义分析产生编译后的代码传递给信号执行器。

(2)信号执行器进一步包括:

流程控制器:用于接受用户指令转换器发来的用户指令，将指令按执行顺序发送给信号处理器。如流程控制器接受来自用户指令转换器的三个按顺序排列的指令片段为PUSHl、EXEF2、POP，此时2中所保存的为操作钢厂的标志&SETHCLENGTH&l为需要设置的跨距长度，则流程控制器就会将1中的数据和执行操作2的命令发送给信号处理器，由信号处理器操作设备监控器修改行车的跨距，完成用户的一次操作。

下面给出流程控制器所能识别的信号表，如表4所示:

表4为流程控制器所能识别的信号表

信号处理器:(1)用于接受流程控制器发来的用户指令，如根据SETHCPOS和GETHCPOS指在设备监控器中设置或取得行车的位置。(2)用于接受钢厂的实际信号(如暂停生产信号)，按照存储在信号处理器内的、用户自定义的处理该信号的方法(如本实施方式中定义的若实际工厂停止生产，则数字钢厂的仿真生产过程也停止这一方法)来取消计时器对重绘模块所提供的时间参数的变化(3)用于根据设备监控器、工厂管理器的输出(如数字钢厂中多行车的位置信息)，与设置在信号处理器内部的、由用户自定义的报警条件(如本实施方式中设置的两行车之间的距离不能太近的这一约束)进行比较，若满足，则报警。

(3)工厂模块进一步包括:

设备监控器:用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距;

工厂管理器:(1)用于管理工厂的设备位置信息(如20、25、0表示设备在数字钢厂中的坐标为20、25、0)、设备的旋转角度信息(如90表示设备在XY平面旋转90度)、设备的名称(BOFl，BOF2表示两个不同名称的转炉设备)和行车设备的跨距信息(如30表示行车在三维空间中的跨距是30个单位长度)这些数据可以以设备名称作为主键以一个表的形式保存在工厂管理器之中，对相关数据的查询和修改都从这个表入手;(2)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号(如某设备开始工作、某设备停止工作、某设备发生故障等)，控制计时器停止计时(如遇到整个工厂停止工作的信号)或者继续运行(如遇到整个工厂开始工作的信号)或者复位或者置数;(3)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号(如在新的一轮生产计划中有新设备加入)，在工厂模块增加一种设备(如LF精炼炉，RH精炼炉，转炉，行车，回转台中的一种);(4)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号(如钢厂中有一台设备不参与此轮生产)，在工厂模块删除一个设备(如为LF精炼炉，RH精炼炉，转炉，行车，回转台中的一种);(5)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置;(6)用于根据接收到的用户指令或工厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度(如行车设备，获得的坐标为当前行车跨所处的位置)；计时器:用于根据工厂管理器的输出(停止计时、继续开始计时、复位、置位)，向绘制模块提供时间参数(1000表示从数字钢厂开始运行开始计算己经过去1000砂)。与计时器有关的操作为:计时器停止计时，计时器继续运行，计时器复位，计时器置数，计时器停止计时即暂停数字工厂中的时间流逝，使数字工厂停止运作，计时器继续运行即撤销计时器停止计时的操作，计时器复位即计时器所提供的时间从零开始，计时器置数即用户提供一个具体的时间点，将计时器提供的时间与用户提供的时间同步。

对设备监控器、工厂管理器和计时器三者所提供的操作总结如下:

表5设备监控器和工厂管理器所提供的操作集合

绘制模块:用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行画面;对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制;

若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘;

所述的帧率优化算法过程如下:

使数字工厂界面满帧运行一段时间，在其间对工厂中所有的设备的最大运动速度进行采样得到速度集合s;取集合s中元素的中位数v_middle，计算帧率调整函数f(v)，公式如下:

$f\left(v\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{v\_\mathrm{middle}}& v<v\_\mathrm{middle}\\ 1& v\&GreaterEqual;v\_\mathrm{middle}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，v为当前重绘下设备的最大速度;

把一秒中的用户自定义的最大重绘次数等分成N组;

统计摄像机视角内的设备的各个组件的运动速度，得出当前重绘下设备的最大运动速度v;

将得到的最大运动速度v带入公式(1)，来判断当前帧是否需要绘制，公式如下:

若满足如下公式则重绘:

$(T_{\mathrm{current}}-T_{\mathrm{begin}})\mathrm{mod}\left(\frac{T}{N}\right)<f\left(v\right)\&times;\left(\frac{T}{N}\right)---\left(2\right)$

式+，T_current为当前时间，T_begin为标记时间段的开始时间，T为标记时间段的长度，N为时间段的分组数;

若不满足公式(2)则跳过本次重绘。

T与N是人为限定的，如在最大帧率为15的情况下，可以设N=3，则T＝0.3333s，在一个单位的T内最多可以出现5次重绘，经过命中检测，每组的重绘次数可能会小于5次，达到了减小重绘次数的目的。本方法在存在固定相机用以监视单个设备运作的情况下能起到很好的降低帧数的作用。

(4)设备逻辑控制器还进一步包括:

模型管理器:作用是管理数字化工厂设备的模型信息。它有两方面的功能:用于建立实体设备，包括双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台的3D模型;对上述的3D模型进行拆解并保存。

本实施方式采用3DMAX软件建立双向精炼炉3D模型、精炼炉3D模型、转炉3D模型、行车3D模型、RH精炼炉3D模型和回转台3D模型，6种设备的3D模型建立完毕后，需要对模型进行拆解导出，方便利用分离的模型组织动画，进行拆解时，应当遵循以下规则:

(1)固定不动的部分(如精炼炉的设备支架、转炉的倾动装置及设备支架)需要拆解成为独立一部分;

(2)有不同运动方式的组件拆解成不同的模型，如行车的端梁和吊机。

将双向精炼炉(如图3所示)和精炼炉(如图5所示)拆分，如图4所示:拆分为炉盖401、精炼钢水罐车402、钢包404、设备支架405、升降装置403;

将RH精炼炉(如图10所示)均做如下拆分，如图11所示:炉盖1102、精炼钢水罐车1104、钢包1105、设备支架1103、升降装置1101。

将转炉(如图6所示)做如下拆分，如图7所示:拆分为

钢包车704、渣罐车703、钢包706、倾动装置及设备支架707、转炉炉体及托圈702、左炉门701和右炉门705。

将行车(如图8所示)做如下拆分，如图9所示:拆分为:

拆分为行车左端梁901、行车右端梁902、行车主梁903、钢丝绳905、滑轮组907、吊机908、钢包904。

将回转台(如图12所示)做如下拆分:拆分为连铸台1301、钢包1302、钢包1303和设备底座1304，如图13所示。

动作管理器:用于管理设备的动作信息，通过实现每种设备具体的动作，来使模型管理器中的模型具有意义，在上述模型分割原则的前提下，使用如下的动作分割方法:

对于工厂的各个工位均有操作流程并有对应的编码，但该事件编码通常是不易于进行动画演示的，故应进行重新分割并进行细化，以便动画模型的控制和制作。

每个工位首先必须分成两个部分:静态部分和动态部分。

其中动态部分是指刚体部分。

在刚体部分中，对会发生相对位移的不同部分独立分割成一个部件。

需要注意的是，在工件运行全过程中出现在该工位的所有形体(有些会中间出现一段时间然后消失)都必须考虑为工件的一个部分。

在工位在确定被分割成对应部件以后，可以开始进行事件分割。事件分割在系统的方案设计过程中起着非常关键的作用，合理且符合实际的分割会给3D部件控制和仿真计划数据的分析带来很大的便利，故需要按照一定原则进行分析和分割。原则如下:

(1)以做刚体运动的部件开始时间和结束时间作为事件的开端和结束;

(2)一个事件的时间开区间内不能有任何的实体消失(撤离)或加入;

(3)两个或两个以上刚体运动部件区间若重叠，以具有更显著差异的刚体运动为准，将其他刚体运动区间分解在两个事件中;

(4)所有以初始静态动画呈现的外部事件一律不额外增加事件，均以统一的空闲态表示;

(5)两个工位之间若有工件衔接和联系的，两个工位的对应事件必须在时间上无缝对接。

(6)若多个事件是连续的，而且他们运行时长的比例是确定的，即可将他们合并成一个事件。

如上所述，对于数字化钢厂，设备所要实现的动作为如表6所示:

表6为数字化钢厂所要实现的动作表

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种数字化钢厂设备控制仿真系统，包括：

用户指令转换器(104)：用于将用户提供的指令转换为可被信号执行器接受的信号格式；

其特征在于：还包括：

设备逻辑控制器(101)：对双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台设备进行3D模拟，并对上述设备的外观进行拆分，赋予动作；

工厂模块(102)：用于接受用户指令或者钢厂内设备传递的实际信号，对数字化钢厂中的设备信息进行修改并绘制数字化钢厂的运行画面：其中，工厂模块进一步包括：

设备监控器：用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，调用设备逻辑控制器输出的经拆分后的设备模型及设备动作类型，使工厂模块内的设备增加一种动作、告知用户设备当前正在进行的动作、告知用户行车所处的位置、告知工厂模块行车的跨距、设置行车设备的跨距；

工厂管理器：(1)用于管理钢厂的设备位置信息、设备的旋转角度信息、设备的名称和行车设备的跨距信息；(2)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数；(3)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，在工厂模块增加一种设备；(4)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，在工厂模块删除一种设备；(5)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，在工厂模块中修改设备的位置；(6)用于根据接收到的用户指令或钢厂内设备传递的实际信号，告知用户设备坐标和旋转角度；

计时器：用于根据工厂管理器的输出，向绘制模块提供时间参数；

绘制模块：用于根据计时器输出的时间参数，绘制钢厂在当前时间参数下的运行画面；对于任一设备的任一视角，根据设备的运动幅度，采用帧率优化算法来判断当前帧是否需要绘制；

若有必要则重绘，若没有必要，则跳过此次重绘；

信号执行器(103)：用于接受用户指令转换器(104)发出的用户指令，控制工厂管理器和设备监控器，实现实际钢厂与数字化钢厂的交互及用户与数字化钢厂的交互。

2.根据权利要求1所述的数字化钢厂设备控制仿真系统，其特征在于：所述的设备逻辑控制器还进一步包括：

模型管理器：用于建立实体设备，包括双向精炼炉、精炼炉、转炉、行车、RH精炼炉、回转台的3D模型，并对上述的3D模型进行拆解并保存；

动作管理器：用于使经模型管理器拆解后的3D模型进行动作，动作类型包括：转炉设备的动作包括空闲、加料、冶炼、溅渣和排渣操作；双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉的动作类型均包括：空闲、钢包进站、精炼炉处理、钢包出站、等待钢包被行车调走；回转台动作类型包括：空闲；在内侧无钢包的情况下，空回转台外侧等待接受首个钢包；在内侧无钢包的情况下，回转台将外侧满钢包转入内侧；在外侧无钢包的情况下，一个钢包在回转台内侧浇铸；在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台内侧等待；在外侧无钢包的情况下，一个浇铸完毕的空钢包在回转台由内侧转向外侧；回转台内侧钢包浇铸完毕，外侧有满钢包；回转台内侧钢包正在浇铸，外侧有满钢包；行车的动作类型包括：空闲、空载运行和吊钢包运行。

3.根据权利要求1所述的数字化钢厂设备控制仿真系统，其特征在于：所述的信号执行器进一步包括：

流程控制器：用于接受用户指令转换器发来的用户指令，将指令按执行顺序发送给信号处理器；

信号处理器：(1)用于接受流程控制器发来的用户指令，控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息；(2)用于接受钢厂的实际信号，按照存储在信号处理器内的、用户自定义的处理该信号的方法来控制工厂管理器的设备信息和设备位置信息、控制计时器停止计时或者继续运行或者复位或者置数、控制设备监控器调用的设备信息及设备动作信息；(3)用于根据设备监控器、工厂管理器的输出，与设置在信号处理器内部的、由用户自定义的报警条件进行比较，若满足，则报警。

4.根据权利要求2所述的数字化钢厂设备控制仿真系统，其特征在于：所述的对所述的3D模型进行拆解，具体拆解过程如下：

将双向精炼炉、精炼炉和RH精炼炉均做如下拆分：拆分为炉盖、精炼钢水罐车、钢包、设备支架、升降装置；

将转炉做如下拆分：拆分为钢包车、渣罐车、钢包、倾动装置及设备支架、转炉炉体及托圈、左炉门和右炉门；

将行车做如下拆分：拆分为行车左端梁、行车右端梁、行车主梁、钢丝绳、滑轮组、吊机、钢包；

将回转台做如下拆分：拆分为连铸台、钢包和设备底座。

5.根据权利要求1所述的数字化钢厂设备控制仿真系统，其特征在于：所述的帧率优化算法过程如下：

使数字化钢厂界面满帧运行一段时间，在其间对钢厂中所有的设备的最大运动速度进行采样得到速度集合S；取集合S中元素的中位数v_middle，计算帧率调整函数f(v)，公式如下：

$f\left(v\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{v}{v\_\mathrm{middle}}& v<v\_\mathrm{middle}\\ 1& v\&GreaterEqual;v\_\mathrm{middle}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，v为当前重绘下设备的最大速度；

把一秒中的用户自定义的最大重绘次数等分成N组；

统计摄像机视角内的设备的各个组件的运动速度，得出当前重绘下设备的最大运动速度v；

将得到的最大运动速度v带入公式(1)，来判断当前帧是否需要绘制，公式如下：若满足如下公式则重绘：

$(T_{\mathrm{current}}-T_{\mathrm{begin}})\mathrm{mod}\left(\frac{T}{N}\right)<f\left(v\right)\&times;\left(\frac{T}{N}\right)---\left(2\right)$

式中，T_current为当前时间，T_begin为标记时间段的开始时间，T为标记时间段的长度，N为时间段的分组数；

若不满足公式(2)则跳过本次重绘。