基于虚拟现实的磨矿过程控制实时仿真系统的设计与开发

摘要

磨矿作业是选矿生产过程中的重要工序,如何实现其自动控制和优化控制是工程界的热点问题。为了降低先进控制技术在现场调试的成本和风险,建立以虚拟被控对象和真实控制系统组成的磨矿过程优化控制仿真实验系统具有重要现实意义。磨矿过程流程复杂、设备繁多且互相关联、操作危险性大,为了促进相关人员熟悉生产工艺并且能够更直接和更逼真地观察各种优化控制技术的控制效果,本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台,将虚拟现实技术与OPC通信技术相结合,进行基于虚拟现实的磨矿过程控制实时仿真系统的设计与开发。
　　 本文的主要工作如下:
　　 1)进行了基于虚拟现实的磨矿过程控制实时仿真系统的总体设计,包括功能设计、系统构架设计、硬件结构设计、软件结构设计、通信结构设计。
　　 2)根据磨矿的实际现场,建立磨矿设备和外围场景的三维模型。主要包括:球磨机、旋流器、螺旋分级机、厂房车间、地形、天空等。并采用多种优化方法,对模型进行优化,提高渲染速度,保证动画的实时性。
　　 3)根据磨矿的工艺流程与现场实际情况,搭建磨矿的虚拟视景场景。采用三维动画配以声音的形式来模拟现场的生产状态,增加漫游功能,使观察者可以到达虚拟场景中的任意位置来观察磨矿的生产状态。
　　 4)采用VC++6.0来编写OPC客户端。与磨矿过程优化控制仿真实验系统进行实时数据通讯,用获取的实时数据来控制磨矿设备的动画,并制作虚拟仪表来显示实时数据。
　　 5)将上述的三维模型技术,虚拟视景场景技术,OPC通信技术相结合,搭建了基于虚拟现实的磨矿过程控制实时仿真系统,通过实验验证了所开发系统的有效性和可行性。