紫金桥实时数据库在轧钢加热炉加热工艺在线优化控制系统中的作用

一、概述

　　近十年来，随着节能工作进一步开展，作为能耗大户的钢铁企业必然需要做出更多的努力来实现节能降耗的目的。在钢厂的节能改造中耗能较多的设备首当其冲，轧钢使用的加热炉就是这样一种设备，其热效率一般只有20%-30%，大量热量散失。对于加热炉的节能措施，余热回收利用不失为一种有效的办法，但是提高加热炉的热品质是一个更为治本的方法。加热炉加热工艺在线优化控制系统就是为了提高加热品质降低燃料消耗而研发的。

　　加热炉加热工艺在线优化控制系统在软件部分包括许多环节，从数据获取、数据存储到各种数学模型建立、专家系统的应用。在本文中将要介绍的是在这一系统中起到重要作用的实时数据库平台具体实现了哪些功能。

二、设计目标

　　建立一套完整的实时数据平台，实现与上层应用软件紧密协作，并达成如下目标：

　　1.采集加热炉系统设备的运行数据。

　　2.建立加热炉设备运行信息实时数据库，存储事故易发设备和重点关键设备运行情况的实时、历史信息。如：生产装置过程参数、事件信息、异常信息等。

　　3.实现与上层应用系统的无缝连接，完成数据平台与上层应用系统的多个进程的数据交换和通讯。实时数据库在为上层应用系统提供数据支持的同时协助实现进程间调度关系。

　　4.将从上下两层获得的数据经过处理和组织以图形、报表、曲线等方式形象直观地表达出来。

　　5.相关人员在授权情况下，可在办公室的个人PC机上可通过浏览器访问、查询现场各种实时和历史信息。

　　6.实时报警，在设备出现异常时，能及时、准确地调出相关数据进行分析，为及时诊断和消除设备故障隐患提供必要的数据支持。

三、数据平台功能

　　实时数据库平台功能分为三个层次：设备数据获取、应用系统数据支持、人机交互数据访问。

　　1．底层设备数据获取

　　自动汇总现场各生产设备（主要包括：高压离心风机、炉底提升/平移、推钢机/出钢机、汽化冷却系统、空气换热器）的运行情况，保存历史数据。实时产生报警信息并存储报警记录，共享相关数据，为上层应用系统的诊断处理提供数据基础。

　　2．应用系统数据支持

　　快速向上层应用系统反映其关注的重点数据值，保存经各模块计算得出的中间数据，及时的将上层决策反馈给底层控制系统，同时为各应用模块提供计算功能启动开关。

　　3．人机交互数据访问

　　形成流程图、报表、运行趋势、报警等，提供数据查询、设置参数等功能。为了保证数据安全可以建立数据访问对象安全区，每个用户可访问的数据对象及可执行的操作是由其拥有的安全区及分配的权限决定的。可以将主机上所有允许访问画面发布到公司局域网上，使管理人员可以在局域网内远程浏览、设置数据。

四、实施方案

　　1.平台构成

　　数据采集、管理：主要对运行生产数据进行采集，根据不同的控制系统采用不同的数据接口。同时对数据进行保存和管理。

　　应用集成：为上层应用提供快速及时准确的数据，保证上下层数据能够及时的进行交互。

　　数据展现：主要根据系统功能对实时数据库中的数据进行加工处理，生成人机交互界面。制定安全机制，执行数据访问安全管理。

　　远程发布：主要是以B/S结构为主，相关管理人员通过IE浏览器以图形或报表的形式对数据信息进行浏览。

　　2.各个部分的具体功能和技术特点

　　1) 数据采集、管理：

　　本系统与外部的通讯对象主要包括燃烧控制系统、电气控制系统和过程控制计算机。通过工业以太网采用OPC、TCP/IP Socket电文等方式进行。OPC通讯采用实时数据库平台自带的通用驱动接口，电文通讯需根据具体的电文规约和格式进行定制开发。

　　实时数据存储、管理：对现场来的原始数据进行各种输入处理，如量程变换、开方、分段线性化、滤波等；对于输出到现场的数据，要进行输出限制和灵敏度检查。内部集成了一系列功能块，如累计、计算、PID控制等，可以对原始数据进行分析、运算处理。可以对数据报警检查，对转化后的数据进行各种报警检查，如限值、变化率、偏差、异常值检查，支持延时报警。对于报警信息，可以通过声音、图像、手机短信等多种方式提醒相关人员。

　　历史数据管理：实时数据库将重要的生产参数的瞬时值、统计值长期保存。这些历史数据的保存时间长于DCS、PLC或其他仪表。实时数据库软件具有数据压缩能力，能够利用有限的计算机存储空间存储更长时间的历史数据，并能保证快速历史存储与检索。

　　2) 应用集成：

　　紫金桥实时数据库提供了大量的对外接口，有标准的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++类库接口、Excel插件接口、COM组件接口、SQL接口等等。使用这些接口可以高效访问紫金桥实时数据库的实时/历史数据、报警记录、位号记录等各种数据，可以方便的进行二次开发，实现与上层应用系统的无缝集成。

　　3) 数据展现：

　　主要完成以下功能：

　　● 历史趋势查询：可以查看任意时段的历史数据、多个点可以显示在一张图表中，便于对比。

　　● 流程图显示：以图形方式显示现场的工况，动画形式显示现场的温度、压力、转速、位移等运行参数。画面动态可以以数组形式操作。

　　● 过程报警：对采集来的数据进行报警检查，生成报警记录、并将报警传送到客户端提示给用户。

　　● 报表系统：通过对现场数据的加工，可以形成各类报表，包括实时数据报表、班报、日报、月报、年报等数据。也可以定制各种历史报表，如通过查询时间等查询生成各类报表。

　　4）远程访问：

　　应用展现层系统同时支持B/S和C/S结构，用户可以通过IE浏览器或者紫金桥客户端进行访问。同时，完善的安全管理功能可以让用户在授权范围内访问，保证系统的安全性和可靠性。

　　3. 实施内容

　　实时数据平台实施内容包括以下几个方面：

　　①软件平台建立：服务器的安装调试；系统软件的安装调试、应用软件的安装调试。

　　②接口开发，包括底层控制系统和上层应用系统接口。

　　③数据库组态，设备连接。

　　④流程图画面组态，趋势图、报表组态。

　　⑤平台试运行： 实时数据平台发布后，进入试运行阶段，实施人员在现场辅助业务人员在平台上进行业务处理，收集使用中的意见并反馈到开发人员进行平台的完善和修改。

　　⑥系统维护：实时数据平台投入运行后，在合同规定的维护期内，要对平台进行正常运行维护，以保证平台的可持续性运行。

五、总结

　　在本系统中，实时数据库的主要功能是发挥其作为一种高效、稳健的信息桥梁的作用，为加热炉在线工艺优化和设备诊断等上层应用程序和底层控制设备之间铺设一条快速、及时、准确地双向数据通路，提供一个完整、稳定、开放性好的数据支持平台。