多媒体在热处理炉控制中的应用方向阳机械部第二设计研究院（杭州３１００２２）摘要介绍了多媒 体技术在热处理炉微机控制系统中的应用以及热处理炉多媒体硬件的组成和软件系统。关键词计算 机，工业控制，热处理炉，多媒体１前言随着计算机的飞速发展，近一二十年来，特别是进入９０ 年代，世界正日益明确而具体地朝着信息社会的方向迈进。对此，有人借助于著名的爱因斯但公式 ：Ｅ＝ｍＣ２，赋予新的内容，即令Ｅ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）代表 信息环境，ｍ（ｍｕｌｔｉｔｎｅｄｉａ）代表多媒体，一个Ｃ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）代表计算机 ，另一个Ｃ（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）代表通信。这样，Ｅ＝ｍＣ２充分描述了信息环境的 组成，也说明了多媒体在信息环境中的重要作用。９０年代是多媒体发展与普及的年代，是我国科 学技术跻身国际高科技的机会，值得广泛的关注）经过几年来的努力，第１代产品已经在市场上站 稳了脚跟，取得了效益。为了进一步提高系统性能，又决定开发第２代多媒体集散式微机控制系统 ，并运用了先进的模糊控制技术，该项目在１９９６年被立为部级科研项目。方向阳：男、１９７ ０年生，学士，工程师，主要从事工业炉窑计算机控制系统的研究和开发工作。Ａｐｐｌｉｃａｔ ｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＨｅａｔＴｒｅａｔｉｎｇＦｕｒｎ ａｃｅＦａｎｇＸｉａｎｇｙａｎｇ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａ ｐｐｌｙｉｎｇｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｈｅａｔｔｒｅａｔｉｎｇｆｕ ｒｎａｃｅｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅｃｏ ｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔ ｗａｒｅａｒｅｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ，［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｉｎｄｕｓ ｔｒｉａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ｈｅａｔｔｒｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ，ｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉ ａ２热处理炉多媒体系统硬件组成２．１系统结构热处理炉多媒体控制系统集数字、文字、图形、 动画、语言、音乐、存储和通讯等多种技术于一体。主机采用研华工控机ＩＰＣ～６１０，用数字 量多媒体系统硬件主要包括主机及输入输出设备和通讯网络，用ＤＩ／ＤＯ实时采集和输出火焰信 号，用Ａ／Ｄ采集热电偶信号，用ＲＳ～４２２／４８５通讯卡通过通讯网络和各下位机（智能仪 表）进行实时通讯，用显示器（ＴＶＧＡ）显示当前时刻的各类采样值和历史记录值，并用菜单、 图形、文字等信息与用户对话。用大容量硬盘实时保存各类参数，具有断电后自动恢复的功能，用 打印机输出记录结果（可选），用声霸卡和一对合格进行语言和音乐报警。系统硬件构成见图１。 ２．２通讯网络通讯网络和数字量Ｉ／Ｏ是系统硬件的重要组成部分。上位机（主机）通过ＲＳ～ ４２２通讯卡把命令友迭到通讯网络上，下位机在实施闭环控制的问时不断检测网络上的信息，当 检到某条命令的站号与自己的站号相同时就接受该命令并作相应处理，然后又把处理结果反馈给上 位机，这样，上位机就完成了一次通讯任务。上位机在实施控制的同时不断和各下位机联系，实时 采集和发送各类信号，起到管理下位机的作用。通讯协议由不同的仪表决定，上位机可根据不同的 通讯软件进行工作，对用户来说通讯是透明的。ＲＳ～４２２网络采用５芯屏蔽电缆，接线方式如 图２所示，以ＩＰＣ～６１０主机和ＯｍＲｏｎ温控表为例：图２ＲＳ～４２２网络接线方式２． ３数字量Ｉ／Ｏ和模拟量Ａ／Ｄ数字量Ｉ／Ｏ信号是计算机采集火焰状态和执行火焰输出命令的媒 体，主机内负责信号转换的是ＰＣＬ－７２０卡，它具有３２路输入和３２路输出。输入口接ＰＣ ＬＤ－７８０接线端子板，输出口接ＰＣＬＤ－８８５继电器端子板，输出信号通过电器柜把信号 传到烧嘴控制器，热电偶把温度号转换成微电压信号，再经ＰＣＬＤ－７８９板放大和滤彼后传送 给计算机内的ＰＣＬ－８１８卡．８１８卡负责Ａ／Ｄ转换，把电压信号转换成计算机可识别的数 字信号。计算机在进行控制时不断地采集温度信号，可达到１００次／ｓ，精确到０．１℃。３多 媒体软件热处理炉控制系统的软件既满足了工业控制的实时性要求，又采用了多媒体技术使人机界 面十分友好。我们运用Ｗｉｎｄｏｗｓ编制用户界面，包括图形、菜单、动画和语音等，用Ｃ语言 编制控制算法，软件运行既美观、动听又迅速、精确。３．１文字文字是人机交互的最基本媒体， 为了适应国内广大用户的需要，我们的软件全部采用汉字提示。虽然汉字操作系统可提供用户使用 汉字，但是在汉字操作系统下程序的执行速度明显减慢，并且影响了程序的可靠性和稳定性，所以 不符合工控的要求。为此，我们开发了在西文操作系统下显示各种汉字的程序，包括来体、楷体、 仿宋体等，并可用程序设定字体、大小、间距和颜色。程序编成函数形式，可供控制程序随处调用 。这样既满足了速度的要求又增强了程序的可靠性。软件中的各种操作都有汉字菜单提示，用户不 必死记操作手册，必要时还有带文字的小窗口提示用户输入参数。图３是曲线画面中的操作提示菜 单：图３操作提示菜单画面用鼠标在某功能项上点一下等同于在键盘上按一下相应的热键。例如， 操作者用鼠标在菜单上点一下“火焰图”或按一下Ｆ６，整个炉子的结构画面就出现在屏幕上。３ ．２数字热处理炉控制系统结构复杂，数据量大。为了使操作者实时监测各种情况，我们用表状态 列出各类数据，有各烧嘴的实测温度、设定温度、偏差和输出功率等，还有炉膛压强、进风压强、 煤气压强和压缩空气压强等。实时检测，动态显示，操作者还可随时修改报警限度。３．３图形视 觉是人类最重要的感觉器官，图形信息是人们由客观世界获得信息的主要来源，人们早已看到图形 所提供的直观作用，远不是语言和文字的描述所能达到的。热处理炉控制系统软件是在图形模式下 运行的。ＴＶＧＡ显示器可以显示１０２４×７６０点阵的彩色图形。计算机的实时控制信息用图 形来表达显得非常直观，使操作者一目了然。图４中的温度曲线清晰地显示了设定温度和实测温度 的记录情况。但是静态的图形并不能表达烧嘴的火焰变化，所以我们又引入了动画技术。图４设定 温度与实测温度画面３．４动画动画是动态的图形，显示器显示的信息随着被测信号的变化而变化 。在工业控制系统中的动画要求迅速直观。我们用Ｗｉｎｄｏｗｓ的环境开发了图形和动画，显示 非常形象化，操作者可在屏幕上监视各烧嘴的火焰状态：大火、小火或熄火。动画的显示和烧嘴实 际的输出情况是同步的。为了使操作者可以在计算机上控制烧嘴的输出，屏幕上有大火和小火按钮 ，还有自动／手动切换的开关。只需用鼠标在相应位置上点一下，开关或按钮就会作出相应的变化 。这种多媒体的动画操作使我们实现了在计算机上轻松操作烧嘴输出的功能，达到了国内领先水平 。如图５所示的火焰动画、按钮动画和熄火指示动画。图５火焰、按钮、熄火指示动画３．５声音 把声音信号转化为数字量进行存储和播放是多媒体在９０年代的新发展。随着数字信号处理器（Ｄ ＳＰ）的迅速发展，对音频信号的处理已由８位升到１６位甚至２０位了，具备了高保真的音响效 果，由于音频信号（如２２ｋＨｚ）转化后数据量非常大，所以在存储前必须经过数据压缩（如４ ：１），在播放时需进行解压。因此声音信号的处理技术是和数据压缩技术密切相关的。Ｗｉｎｄ ｏｗｓ环境下可对声音信号进行录音编辑、播放、压缩和存储。其中编辑声者又可用放大、平滑、 反转、插入和切割等。我们把需要的报警信号通过Ｗｉｎｄｏｗｓ录入，经适当编辑后再压缩，然 后制成许多文件存储起来。在控制程序运行时，当需要某种报警时，可从硬盘上读取相应文件，再 经声霸卡信号调理，通过两只音箱（左右声道）输出立体声报警。控制程序在运行时检测到某个烧 嘴熄火了。就通过音箱说出“×号烧嘴熄火！”，提醒操作者注意，同时自动关闭油阀和气阀。当 遇到某个热电偶的测定温度超过了设定范围时就说“×号热电偶超温！”，并用红色显示温度，这 种多媒体的报警效果使用户倍感亲切，乐于接受，最重要的是能及时发现问题，在系统程序的开始 我们采用语音介绍和音乐伴奏的方式使操作者在有声有色的环境中循序渐进。４应用与前景我院自 己开发和设计的第一代热处理炉多媒体计算机控制系统已经应用于北京巴威公司的１７ｍ炉和武汉 钢炉厂的２５ｍ炉，取得了显著的效果，受到用户的好评，为我院赢得了效益。今年工业炉所承担 的机械部的科研项目《热处理炉微机模糊控制系统》中包含了第２代多媒体控制系统的开发研究。 该系统一经推出立即受到用户的欢迎，已经被上海电站辅机厂、上海汽轮机厂、天津三达公司和广 东Ｆ·Ｗ公司等多家单位订购，前景十分可观。热处理炉多媒体控制系统的开发成功从一个崭新的 角度开辟了工业炉控制技术的新篇章。多媒体在热处理炉控制中的应用@方向阳$机械部第二设计 研究院计算机，工业控制，热处理炉，多媒体介绍了多媒体技术在热处理炉微机控制系统中的应用 以及热处理炉多媒体硬件的组成和软件系统。性。软件中的各种操作都有汉字菜单提示，用户不必 死记操作手册，必要时还有带文字的小窗口提示用户输入参数。图３是曲线画面中的操作提示菜单 ：图３操作提示菜单画面用鼠标在某功能项上点一下等同于在键盘上按一下相应的热键。例如，操 作者用鼠标在菜单上点一下“火焰图”或按一下Ｆ６，整个炉子的结构画面就出现在屏幕上。３． ２数字热处理炉控制系统结构复杂，数据量大。为了使操作者实时监测各种情况，我们用表状态列 出各类数据，有各烧嘴的实测温度、设定温度、偏差和输出功率等，还有炉膛压强、进风压强、煤气压强和压缩空气压强等。实时检测，动态显示，操作者还可随时修改报警限度。３．３图形视觉是人类最重要的感觉器官，图形信息是人们由客观世界获得信息的主要来源，人们早已看到图形所提供的直观作用，远不是语言和文字的描述所能达到的。热处理炉控制系统软件是在图形模式下运
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