电熔镁砂是制造、冶金、化工、电气、航天航空等行业所需的重要战略资源。生产电熔镁砂的设备为三相交流电熔镁炉,是一种典型的高耗能设备,其电能成本占生产成本的60%以上。电熔镁炉的电流控制系统通过调整三相电极与熔池液面之间的距离来控制三相电极电流,使之在熔化电流的目标值范围内并将炉内菱镁矿石全部转化为电熔镁砂。单吨电熔镁砂的耗能即单吨能耗,取决于熔化电流,将三相电极电流稳定地控制在最佳熔化电流允许范围内是降低电熔镁砂产品能耗的关键。由于电熔镁砂熔化温度高达三千度左右,因此采用埋弧方式进行熔炼,其熔炼特性随熔化过程改变,采用已有控制方法难以将电流控制在最佳熔化电流允许范围内。为了研究高性能的电流控制算法,需要建立精确反映实际熔炼过程动态特性的仿真模型,并进行实时仿真。每个炉次的熔炼过程长达十个小时,需要利用熔炼过程输入输出实时数据建立反映整个熔炼过程的电流模型,有必要研发熔炼过程的实时仿真软件。本文在自然科学基金重点项目“流程工业优化控制与安全运行知识自动化系统设计方法与应用研究”的资助下,基于“端-边-云”协同的思想,研发了电熔镁砂熔炼过程实时仿真软件,结合电熔镁砂半实物仿真平台,利用熔炼过程输入输出数据实现了整个熔炼过程电流模型的在线校正和实时仿真。本文主要工作如下:1、针对常规仿真系统难以利用整个工业过程的输入输出实时数据实现整个工业过程动态仿真的难题,采用“端-边-云”协同思想设计了电熔镁砂熔炼过程实时仿真软件架构。其中,“云”利用若干炉次的整个熔炼过程输入输出数据实现熔炼过程电流模型云端校正,“边”利用本炉次的熔炼过程实时数据实现电流模型边缘端校正,使电流模型能够反映当前时刻熔炼过程电流变化动态特性。“端”利用当前熔炼过程输入输出实时数据实现对电流模型的实时仿真,并对仿真效果进行监控与评价。2、设计了由云端存储及管理模块、基于大数据的云端模型校正模块、边缘端模型校正模块和模型仿真及效果监控模块四部分组成的电熔镁砂熔炼过程实时仿真软件。其中云端存储及管理模块用于将工业现场实时采集的整个熔炼过程输入输出数据存储至云端数据库并实现电流模型以及模型校正算法的云端存储及管理。基于大数据的云端模型校正模块从云端数据库中读取整个熔炼过程输入输出数据实现对电流模型的云端校正。边缘端模型校正模块用于从云端数据库中读取本炉次的熔炼过程实时数据实现对电流模型的边缘端校正。模型仿真及效果监控模块利用当前熔炼过程输入输出实时数据实现电流模型实时仿真及仿真效果的监控与评价。3、利用HTML、Python、MATLAB等完成仿真软件的开发。“云”侧和“边”侧模块利用MariaDB数据库和Python实现云端存储及电流模型校正程序开发;“端”侧模块利用Python+MATLAB实现模型实时仿真程序开发,利用JQuery+Flask实现模型仿真效果监控和评价程序开发,使用TCP socket实现“云-边”及“边-端”之间的数据通信。4、完成了所开发软件的实验验证。开展了所开发的实时仿真软件“云-边”结合模型校正和“端”侧的电流模型实时仿真功能的实验验证。实验结果表明,本文所开发的仿真软件可以用于验证电流模型是否能够准确反映当前熔炼过程动态特性,进而验证了基于“端-边-云”的电熔镁砂熔炼过程实时仿真软件的可用性和有效性。