电熔镁砂是一种熔点高、抗氧化性和抗渣性强的高级耐火材料,被广泛用于航空航天、核工业、冶金等领域。电熔镁砂生产工艺复杂,外界扰动频繁,对控制算法的要求较高,而传统的PLC控制器运算能力低且难以实现先进控制理论中的复杂控制算法,嵌入式控制器的普及与应用为这一难题提供了良好的解决方案。针对电熔镁炉熔炼过程,东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室开发了支持运行优化控制方法的电熔镁炉嵌入式控制系统,并设计和开发了专用嵌入式操作系统。但是,现阶段,该系统软件方面也存在一些问题,如控制程序不能实现自动下载;系统升级和裁剪之后,原有驱动不可用,驱动移植性差;最初的监控程序以测试为目的,缺乏功能完备的实时监控程序。因此,需要在专用嵌入式操作系统之上构建一个实用性和功能性强的软件平台作为支撑。嵌入式控制系统算法的验证和实际应用需要一个监控软件平台支撑,软件平台可以实现控制程序自动下载、实时数据采集和处理、实时过程监控。因算法采用基于模型的设计技术开发,代码自动生成,并对参数和接口进行了封装,在方便控制算法开发的同时加大了运行监控的难度。同时电熔镁砂生产过程中监控参数变量多,环境恶劣,数据采样周期短,在系统的实时性、稳定性方面也提出了苛刻的要求。本文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究”的支持下,结合电熔镁炉控制系统研究现状,针对PLC控制系统难以实现复杂控制算法的问题,以及生产过程对控制系统实时性、拓展性、稳定性等方面的需求,利用嵌入式技术,完成了电熔镁炉嵌入式监控软件平台的设计与开发,为算法的验证和实际应用提供一个可靠稳定的支撑平台,同时也为工业现场提供了一个实时监控软件平台。本文主要工作有以下几个方面:(1)分析了现阶段嵌入式控制系统软件存在的问题,对监控软件平台进行了需求分析,结合存在的问题和实际需求,构建一个嵌入式监控软件平台。(2)对监控软件平台的各个功能模块进行了详细的设计。深入研究了 RTAI系统中设备驱动的实现原理以及Simulink/RTW的实时接口技术;详细分析了 RTW机制下嵌入式C代码的结构和封装,以及控制程序和实时监控程序的底层通信机制。(3)基于嵌入式监控软件平台的功能架构设计,逐一完成各个功能模块的开发。针对控制程序不能下载的问题,通过串口通信技术实现了控制程序的自动下载,完善了算法开发流程;利用LXRT机制开发了实时数据接口和设备驱动,实现了数据的实时采集和处理,解决了驱动程序因兼容性不可用的问题;基于MBX和RPC机制开发了实时监控程序,实现了实时过程监控,为算法验证和实际应用提供支撑。(4)对电熔镁炉嵌入式监控软件平台的各个功能模块进行了详细的测试,并进行了硬件在回路测试。