豐磊 任彥

（1內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

（2內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司薄板坯連鑄連軋廠 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

(3內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

基于OPC技術(shù)的KR脫硫過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

豐磊1，2任彥3

（1內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

（2內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司薄板坯連鑄連軋廠 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

(3內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

文章在分析我國脫硫數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了軟件開發(fā)的背景及意義，重點(diǎn)闡述了軟件的主要功能及技術(shù)難點(diǎn)，其中包括KR脫硫L2級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC、煉鋼排程MES、化驗(yàn)室系統(tǒng)之間的通訊，人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

KR脫硫L2級(jí)；數(shù)據(jù)通訊；數(shù)據(jù)庫；設(shè)計(jì)

引言

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。當(dāng)前鋼鐵企業(yè)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢(shì)是以關(guān)系數(shù)據(jù)庫與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為核心，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，為企業(yè)的整體信息化應(yīng)用提供有效的數(shù)據(jù)管理和深層次的數(shù)據(jù)挖掘，從海量數(shù)據(jù)中提取、分析有價(jià)值的信息，支持企業(yè)決策[1]。我國鋼鐵企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新能力、企業(yè)的市場(chǎng)開拓能力以及市場(chǎng)快速響應(yīng)能力等方面與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。

1.包鋼薄板廠KR脫硫L2級(jí)系統(tǒng)管理現(xiàn)狀

我廠的爐前冶煉數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)起步較晚，基本上屬于憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手工操作的水平，現(xiàn)場(chǎng)操作人員往往憑經(jīng)驗(yàn)決定脫硫劑的加入量、脫硫時(shí)間等工藝操作參數(shù)，這樣很難保證脫硫操作工藝的穩(wěn)定，無法確保產(chǎn)品質(zhì)量，更不能有效地降低脫硫劑、能源的消耗；雖然脫硫過程已實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化控制，但是各種檢測(cè)儀表（如稱量、溫度等）的KR脫硫生產(chǎn)數(shù)據(jù)仍停留在人工手動(dòng)記錄階段，嚴(yán)重制約著企業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

改造后薄板廠爐前冶煉的生產(chǎn)分為三級(jí)，一級(jí)（L1）是基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)，控制電氣設(shè)備（PLC，傳感器等）運(yùn)行；二級(jí)（L2）是生產(chǎn)過程級(jí)，負(fù)責(zé)取數(shù)、傳數(shù)的過程控制；三級(jí)（MES）是生產(chǎn)計(jì)劃級(jí)，是實(shí)施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段[2]。KR脫硫L2級(jí)系統(tǒng)處于三層中承上啟下的中間環(huán)節(jié)，可見它的重要性。

KR脫硫L2級(jí)系統(tǒng)是爐前冶煉系統(tǒng)的重要組成部分，它的投入使用，在提高產(chǎn)品質(zhì)量方面和協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)爐與煉鐵廠之間的生產(chǎn)節(jié)奏、穩(wěn)定生產(chǎn)方面都起到了非常重要的作用[3]。

2.包鋼薄板廠KR脫硫L2級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 軟件簡(jiǎn)介

該服務(wù)器運(yùn)行在Windows Server 2008 R2 Standaard操作系統(tǒng)下，安裝有開發(fā)工具軟件Microsoft Visual Studio 2010；通訊軟件Kepware Products，數(shù)據(jù)庫軟件Oracle 11g，以及程序運(yùn)環(huán)境軟件Microsoft.net framework 4.0。

該系統(tǒng)軟件的主要功能如下：

①進(jìn)行脫硫生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤。進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤記錄。

②進(jìn)行生產(chǎn)過程操作提示指導(dǎo)。KR脫硫過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向操作工提示當(dāng)前處理時(shí)序及下一步的處理時(shí)序。

③進(jìn)行重要的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和重要的事件監(jiān)視。

④進(jìn)行冶金模型計(jì)算。通過模型的計(jì)算，計(jì)算出脫硫劑加入量、攪拌頭高度、速度等生產(chǎn)重要參數(shù)，并且通過操作工確認(rèn)后下傳到基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。

⑤通過與MES計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊實(shí)現(xiàn)，完成生產(chǎn)計(jì)劃的接收，并轉(zhuǎn)發(fā)生產(chǎn)實(shí)績(jī)給MES計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

⑥通過與化驗(yàn)中心計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊實(shí)現(xiàn)，完成化驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收。

⑦通過與BOF（轉(zhuǎn)爐）過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，完成重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳遞。

⑧進(jìn)行生產(chǎn)報(bào)表處理。產(chǎn)生KR脫硫報(bào)表、生產(chǎn)的班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)。

圖1是薄板廠KR脫硫區(qū)域數(shù)據(jù)交換示意圖，其中，KR脫硫L2級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC、煉鋼排程MES、化驗(yàn)室是雙向數(shù)據(jù)交換，和BOF（轉(zhuǎn)爐）系統(tǒng)是單向數(shù)據(jù)傳送。下面分別詳細(xì)介紹KR脫硫L2級(jí)和各個(gè)區(qū)域的通訊過程。

圖1 薄板廠KR脫硫區(qū)域數(shù)據(jù)交換示意圖

2.2 KR脫硫L2級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC的通訊

以往PLC和二級(jí)的通訊經(jīng)驗(yàn)是經(jīng)過基礎(chǔ)級(jí)WINCC畫面?zhèn)魉?，結(jié)果導(dǎo)致WINCC畫面響應(yīng)速度太慢，時(shí)常出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，隨著OPC技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了二級(jí)系統(tǒng)和基礎(chǔ)級(jí)PLC之間的數(shù)據(jù)通訊的瓶頸問題，因此我們也采用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)L2級(jí)和基礎(chǔ)級(jí)PLC的數(shù)據(jù)交換。在KR脫硫L2級(jí)服務(wù)器上安裝KEPServerEX軟件，KEPServerEX提供的西門子Siemens TCP/IP驅(qū)動(dòng)能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)OPC Server接口，將西門子TCP/IP以太網(wǎng)設(shè)備連接到OPC Client應(yīng)用程序中，簡(jiǎn)單、可靠，KEPServerEX和基礎(chǔ)級(jí)PLC的通訊實(shí)現(xiàn)后，用C#編寫應(yīng)用程序從OPC Server中取數(shù)，保存到后臺(tái)Oracle數(shù)據(jù)庫中，以完成各種KR脫硫的實(shí)時(shí)控制，以及數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印工作。

2.3 KR脫硫L2級(jí)和煉鋼排程MES、BOF（轉(zhuǎn)爐）以及化驗(yàn)室的通訊

KR脫硫L2級(jí)和煉鋼排程MES、BOF、以及化驗(yàn)室的通訊均是通過DBLINK的方式進(jìn)行的，使用DBLINK可以便捷的建立本地?cái)?shù)據(jù)庫與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交換通道。KR脫硫L2級(jí)與MES系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊是在后臺(tái)自動(dòng)傳輸完成的，主要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有制造命令號(hào)、鋼種信息、以及鐵水信息等；而與化驗(yàn)室的數(shù)據(jù)傳輸則通過DBLINK的讀取方式開發(fā)了脫硫檢化驗(yàn)通訊程序進(jìn)行化驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取，并顯示在人機(jī)界面上，供操作人員查詢。

2.4 KR脫硫L2級(jí)生產(chǎn)過程控制的實(shí)現(xiàn)

脫硫L2級(jí)生產(chǎn)過程控制是本系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)，脫硫生產(chǎn)過程的控制包括后臺(tái)KR脫硫跟蹤程序的開發(fā)以及前臺(tái)人機(jī)接口程序的開發(fā)兩部分：

KR脫硫跟蹤程序是在服務(wù)器上運(yùn)行的，是本系統(tǒng)的核心程序，所有的數(shù)據(jù)庫操作以及模型計(jì)算都是該程序控制的，是KR脫硫過程控制的核心。

人機(jī)接口畫面程序的開發(fā)是該系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn)，是系統(tǒng)軟件的門面，要求能夠滿足所有工藝的要求，還要體現(xiàn)出系統(tǒng)的可操作性。本系統(tǒng)共開發(fā)了15個(gè)具體的操作畫面，如表1所示。

表1 KR脫硫過程控制系統(tǒng)前臺(tái)畫面一覽

在人機(jī)接口畫面中，操作人員主要進(jìn)行對(duì)灌操作，鐵水灌的到達(dá)離開操作、以及脫硫過程中的攪拌扒渣的控制操作。

3.結(jié)束語

脫硫L2級(jí)過程控制系統(tǒng)的成功上線使我廠脫硫生產(chǎn)由原來的手動(dòng)錄入數(shù)據(jù)升級(jí)為計(jì)算機(jī)自動(dòng)傳輸，且所有功能都已實(shí)現(xiàn)，且沒有明顯的報(bào)錯(cuò)信息，只是按照工藝人員的要求，對(duì)報(bào)表的樣式及字段設(shè)置進(jìn)行了必要的修改和完善；這樣充分利用了計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)管理方面的查找方便、檢索迅速、存儲(chǔ)量大、可靠性高、壽命長(zhǎng)、保密性好等優(yōu)點(diǎn)[4]。

包鋼薄板廠KR脫硫L2級(jí)系統(tǒng)上線運(yùn)行以來，一直平穩(wěn)正常運(yùn)行，操作人員反映良好，提高了爐前冶煉的生產(chǎn)效率，提升了我廠信息化管理水平。

[1]邢超.基于OPC技術(shù)的高爐實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].包頭:內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2013.

[2]劉介.連鑄及爐外精煉自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2006.

[3]寧漢吉.濟(jì)鋼LF精煉爐L2級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西安:西安理工大學(xué)，2010.

[4]王亮.通鋼薄板坯連鑄機(jī)二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽:東北大學(xué)，2010.

TP15

A

1009-5624（2016）05-0012-03

豐磊（1982—），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，在讀碩士，高級(jí)信息系統(tǒng)管理師，從事工作：包綱薄板廠計(jì)算機(jī)中心工程師。

任彥（1977—），女，漢族，遼寧鞍山人，博士，副教授，從事工作：先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制。