高炉炉型CAD软件的开发和应用.pdf_大学文库

第 16 卷增刊 1 9 94 年 1 0 月北京科技大学学报 J o u rn a l o f U n i v e r s i ty o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y Be iii n g V ol . 1 6 o e t . 1 9 9 4 高炉炉型 C A D 软件的开发和应用杜平平 )l 卫华诚 2) 李世良 1’ ( 1) 首钢设计总院 ; 2) 首钢第一冶炼厂 ) 摘要本文通过对高炉炉型 c A D 软件及应用的分析 , 总结了开发专业 c A D 软件几个不容忽视的关键问题 , 并针对开发和应用专业 C A D 软件 , 提出了一些开发策略和原则。关键词 c A D 软件 , 高炉 , 软件 D e v e l o P m e n t a n d A P P li e a t i o n o f C A D S o f t w a r e i n B l a s t F u r n a e e P r o fi l e 肠尸in P l’n 不V e i H u ac h e n g L i S h 立故 n g A B S T R A C T T h e a r t i e l e a n a l y s e d t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p il e a t i o n o f t h e C A D s o f t w a r e f o r b l a s t f u r n a e e p r o fi l e , s u m r i z e d s o m e p r o b l e m s w h i e h s h o u ld n o t b e i g n o r e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f s p e e i a li z e d C A D s o f t w a r e , a n d p r e s e n t e d s o m e p r i n e i p l e s a n d s t r a t a g e m f o r d e v e l o p i n g s p e - e i a li z e d C A D s o f t w a r e i n t h e lig h t o f f u r t h e r d e v e l o p m e n t a n d a p p li e a t i o n o f t h e s p e e i a li z e d C A D s o f t w a r e · K E Y W O R D S C A D s o f t w a r e d e v e l o P m e n t , b l a s t f u r n a e e p r o fll e , s o f t w a r e C A D 技术的应用已成为设计领域的发展方向。作为加快设计进度 , 提高设计质量的一种有效途径和方法 , 正被广泛地应用于各种领域。高炉 C A D 软件是一个集工程数据库管理、设计、数据处理为一体的工艺辅助设计软件。本文针对进一步开发专业 C A D 软件应注意的问题 , 提出一些开发原则和策略。 1 炉型 C A D 软件总体规划 1 . 1 开发炉型 C A D 软件的目标高炉炉型的合理与否 , 对炼铁生产技术经济指标有极其重要的影响 , 因此高炉炉型一为 19 94 一。 7 一 18 收稿第一作者男 . 27 岁 , 工程师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. s3. 051

杜平平等：高炉炉型CAD软件的开发和应用 ·75· 直是国内外炼铁工作者十分关心的课题，但是炉型的确定因素又比较多，例如原料成分、冶炼条件、操作制度等，仅设计计算中主要确定参数有十七八个，而且有的参数还相互制约，需要在计算中不断地调整。按传统设计方法，一个炉型方案完成设计约需15，其中数据准备和手工计算时间占 50%,若采用CAD技术，建立炉型参数数据库、炉型设计经验知识库，用计算机完成大量有效数据的检索、查询及归类报表的工作，则只需要20~30min,将手工计算转变为计算机程序，则设计计算只需要3~4mi,而将手工绘制方案图改为计算机自动绘制方案图只需20 ~30min。这样采用CAD技术辅助设计炉型，效率大为提高，若遇上方案及原始条件的改变，用CAD技术可节约更多的时间，而且数据精确。针对传统设计模式存在的问题，本着缩短设计周期，提高设计效率、设计质量，以及方便操作和易学的目标，确定了高炉炉型CAD软件的开发规划，并采用符合设计人员习惯的程序流程，同时确定了软件的主要功能模块。 (1)数据库系统模块。实现国内外高炉炉型参数数据库的存储、录人、检索、及提取报表打印的功能，同时能将新的方案设计数据存人数据库中，供后续设计阶段用。 (2)设计计算系统。将手工设计所用的计算公式、图表转化为计算机程序，并依据主要参数的相互关系及方案设计初始条件，反复迭代运算，给出所需的结果。 (3)自动绘图系统。根据设计计算的结果和方案图的要求，由计算机自动绘出所要的方案图，并且可以存储和打印输出。 (4)方案选优系统。在计算机上调出所有的设计方案，包括图表和方案图及有关的技术经济指标，可以用人工干预的方式来选择最优的方案，也可以由计算机按照预置的几种方式来自动选择所要的方案。 (5)方案完善系统。 1.2软硬件环境的选择为了使高炉炉型CAD软件有较大的应用范围，同时又有一个与开发目标相协调的开发环境，我们选用的硬件为： ·IBM-PC/AT386及兼容微机 ·LQ1600K,AR2463,3070等打印机软件环境为： ·MICROSTATION图形支撑系统 ·DOS3.3以上 ·FOXBASE关系型数据库 ·XSDOS汉字系统 ·Borlande C2.0 ·MICROSTATION图形支撑系统其中用FOXBASE开发数据库管理系统：用TURBO C开发设计计算系统、自动绘图系统、方案选优系统；用MICROSTATION开发了方案完善系统。 2炉型CAD软件开发实旋 2.1炉型软件的可靠性编程在CAD软件的设计过程中，常会出现机器内存容量限制作业的规模，采用的编程语言影响运算的精度及数据的处理能力等，使软件计算的数据出错或图形显示、打印出现缺陷

杜平平等 : 高炉炉型 C A D 软件的开发和应用直是国内外炼铁工作者十分关心的课题 , 但是炉型的确定因素又比较多 , 例如原料成分、冶炼条件、操作制度等 , 仅设计计算中主要确定参数有十七八个 , 而且有的参数还相互制约 , 需要在计算中不断地调整。按传统设计方法 , 一个炉型方案完成设计约需 1 d5 , 其中数据准备和手工计算时间占 5 0 % , 若采用 C A D 技术 , 建立炉型参数数据库、炉型设计经验知识库 , 用计算机完成大量有效数据的检索、查询及归类报表的工作 , 则只需要 20 一 30 m in , 将手工计算转变为计算机程序 , 则设计计算只需要 3一 4 m in , 而将手工绘制方案图改为计算机自动绘制方案图只需 20 ~ 30 m in 。这样采用 C A D 技术辅助设计炉型 , 效率大为提高 , 若遇上方案及原始条件的改变 , 用 C A D 技术可节约更多的时间 , 而且数据精确。针对传统设计模式存在的问题 , 本着缩短设计周期 , 提高设计效率、设计质量 , 以及方便操作和易学的目标 , 确定了高炉炉型 C A D 软件的开发规划 , 并采用符合设计人员习惯的程序流程 , 同时确定了软件的主要功能模块。 ( 1) 数据库系统模块。实现国内外高炉炉型参数数据库的存储、录人、检索、及提取报表打印的功能 , 同时能将新的方案设计数据存人数据库中 , 供后续设计阶段用。 ( 2) 设计计算系统。将手工设计所用的计算公式、图表转化为计算机程序 , 并依据主要参数的相互关系及方案设计初始条件 , 反复迭代运算 , 给出所需的结果。 ( 3) 自动绘图系统。根据设计计算的结果和方案图的要求 , 由计算机自动绘出所要的方案图 , 并且可以存储和打印输出。 ( 4) 方案选优系统。在计算机上调出所有的设计方案 , 包括图表和方案图及有关的技术经济指标 , 可以用人工干预的方式来选择最优的方案 , 也可以由计算机按照预置的几种方式来自动选择所要的方案。 ( 5) 方案完善系统。 1 · 2 软硬件环境的选择为了使高炉炉型 C A D 软件有较大的应用范围 , 同时又有一个与开发目标相协调的开发环境 , 我们选用的硬件为 : · I B M 一 P C / A T 3 8 6 及兼容微机 · L Q 1 6 0 0 K , A R 2 4 6 3 , 3 0 7 0 等打印机软件环境为 : · M IC R O S T A T IO N 图形支撑系统 · 以) 5 .3 3 以上 · F O X B A S E 关系型数据库 · X S IX ) S 汉字系统 · oB r l a n d c C 2 . 0 · M I C R O S T A T IO N 图形支撑系统其中用 F O X B A S E 开发数据库管理系统 ; 用 T U R B O C 开发设计计算系统、自动绘图系统、方案选优系统 ; 用 M IC RO S T A T I O N 开发了方案完善系统。 2 炉型 C A D 软件开发实旋 .2 1 炉型软件的可靠性编程在 C A D 软件的设计过程中 , 常会出现机器内存容量限制作业的规模 , 采用的编程语言影响运算的精度及数据的处理能力等 , 使软件计算的数据出错或图形显示、打印出现缺陷

·76· 北京科技大学学报在本软件中数据库系统和设计计算系统是整个系统可靠性关键。 (1)炉型数据库系统的可靠性设计炉型CAD系统软件中，要建立国内、外一百多座高炉炉型的参数数据库，数据结构的选择成为整个系统可靠性的基础，为此我们仔细分析了高炉炉型数据库所有的特征。如：数据属性、数据的数值范围、数据小数点的精确位数等，并在数据结构中采用了比手工设计更高一级的精度。在炉型数据库的原始数据输入模块中，设计了数据校验功能从而有效地保证了以后提取数据的正确性。 (2)设计计算模块的可靠性编程由于高炉炉型设计计算的公式为幂级数和指数函数，因此在程序编码时，我们采用了双精度的浮点数，这样使设计计算的精度大大高于手工计算。同时，又将计算结果与原始数据库中相近的炉型数据作比较，让设计人员进行判断和确认，有效地预防了用户在输入初始设计条件时，如：少输入一个零或小数点错位等而导致大的差错；在编制数学计算模型上，充分理解设计人员的意图，明确其物理意义，选用合适的计算公式。 (3)绘制图形可靠性依据设计人员的使用制图标准和专业习惯，使计算机的绘制图形尽可能地标准、规范，充分考虑到可能出现的图形畸变。例如标准尺寸的文本太小，导致图形打印不出来或文本太大，造成图面布局不合理等。 2.2炉型软件中的维护性编程在炉型软件的编制中，我们特别注意了整个软件实际中的资料整理与保存，如：设计过程的文字叙述资料、建立的数据库结构、引用的数学模型，程序的总体结构设计，算法设计及上机测试记录等。此外在程序编码中，对重要的模块、接口参数作了必要的说明和注释。事实证明，这些工作在修改和维护程序中起了很大作用。 2.3炉型软件的运行效率编程运行效率是指三个方面，一个处理时间，指单位时间内能完成的工作；二是运行时间，指在批处理状态下运行一个软件所要的时间；三是响应时间，即信息检索时间从用户请求到计算机给出结果所用的时间。在炉型软件的设计中，主要是数据检查和图形生成耗费的时间较多，因此我们在编程中，尽量采用扩展内存，将数据文件装入扩展内存中，提高了计算机的存取速度，因而在软件设计完成后比初期在速度上提高了4~5倍。 3炉型CAD软件的特点及应用效果 (1)功能齐全，符合设计实用投入到首钢新3号高炉的炉型的方案设计中，仅用了3的时间就辅助设计人员完成了原手工设计要两周才能完成的任务。 (2)高质量的用户界面整个软件采用流行的菜单驱动，实现了西文状态下全汉字提示菜单

· 7 6 · 北京科技大学学报在本软件中数据库系统和设计计算系统是整个系统可靠性关键。 ( )l 炉型数据库系统的可靠性设计炉型 C A D 系统软件中 , 要建立国内、外一百多座高炉炉型的参数数据库 , 数据结构的选择成为整个系统可靠性的基础 , 为此我们仔细分析了高炉炉型数据库所有的特征。如 : 数据属性、数据的数值范围、数据小数点的精确位数等 , 并在数据结构中采用了比手工设计更高一级的精度。在炉型数据库的原始数据输人模块中 , 设计了数据校验功能从而有效地保证了以后提取数据的正确性。 ( 2) 设计计算模块的可靠性编程由于高炉炉型设计计算的公式为幂级数和指数函数 , 因此在程序编码时 , 我们采用了双精度的浮点数 , 这样使设计计算的精度大大高于手工计算。同时 , 又将计算结果与原始数据库中相近的炉型数据作比较 , 让设计人员进行判断和确认 , 有效地预防了用户在输人初始设计条件时 , 如 : 少输入一个零或小数点错位等而导致大的差错 ; 在编制数学计算模型上 , 充分理解设计人员的意图 , 明确其物理意义 , 选用合适的计算公式。 (3 ) 绘制图形可靠性依据设计人员的使用制图标准和专业习惯 , 使计算机的绘制图形尽可能地标准、规范 , 充分考虑到可能出现的图形畸变。例如标准尺寸的文本太小 , 导致图形打印不出来或文本太大 , 造成图面布局不合理等。 2 . 2 炉型软件中的维护性编程在炉型软件的编制中 , 我们特别注意了整个软件实际中的资料整理与保存 , 如 : 设计过程的文字叙述资料、建立的数据库结构、引用的数学模型 , 程序的总体结构设计 , 算法设计及上机测试记录等。此外在程序编码中 , 对重要的模块、接口参数作了必要的说明和注释。事实证明 , 这些工作在修改和维护程序中起了很大作用。 2 . 3 炉型软件的运行效率编程运行效率是指三个方面 , 一个处理时间 , 指单位时间内能完成的工作 ; 二是运行时间 , 指在批处理状态下运行一个软件所要的时间 ; 三是响应时间 , 即信息检索时间从用户请求到计算机给出结果所用的时间。在炉型软件的设计中 , 主要是数据检查和图形生成耗费的时间较多 , 因此我们在编程中 , 尽量采用扩展内存 , 将数据文件装人扩展内存中 , 提高了计算机的存取速度 , 因而在软件设计完成后比初期在速度上提高了 4 ~ 5 倍。 3 炉型 C A D 软件的特点及应用效果 ( 1) 功能齐全 , 符合设计实用投人到首钢新 3 号高炉的炉型的方案设计中 , 仅用了 3d 的时间就辅助设计人员完成了原手工设计要两周才能完成的任务。 ( 2) 高质量的用户界面整个软件采用流行的菜单驱动 , 实现了西文状态下全汉字提示菜单