多任務(wù)并行架構(gòu)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)

孫銳 曹劍釗 鐘良才 呂伍 魏志強(qiáng) 于學(xué)淵

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；過(guò)程控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理；Redis

0 引言

轉(zhuǎn)爐煉鋼是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中重要的工序，由于轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程蘊(yùn)含著十分復(fù)雜的多元多相高溫反應(yīng)，且傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程生產(chǎn)成本高、過(guò)程跟蹤難、自動(dòng)化水平低，因此設(shè)計(jì)一個(gè)可視化良好、預(yù)測(cè)精度高的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)十分重要。轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制是指利用冶煉過(guò)程信息對(duì)轉(zhuǎn)爐工藝進(jìn)行全程優(yōu)化和控制，使冶煉過(guò)程的輔料和能源消耗最小化，冶煉進(jìn)程合理化，最終在冶煉終點(diǎn)獲得合格的鋼水。轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制方法包括人工經(jīng)驗(yàn)控制、靜態(tài)控制、動(dòng)態(tài)控制和自動(dòng)化吹煉控制。目前仍有許多企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼智能水平偏低，使用人工經(jīng)驗(yàn)控制的方法進(jìn)行煉鋼生產(chǎn)。但由于人員技術(shù)參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)操作員的經(jīng)驗(yàn)水平成為限制轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化發(fā)展的重要瓶頸。

針 對(duì)上述問(wèn)題，許多大型鋼廠采用靜態(tài)控制+動(dòng)態(tài)控制的方式控制轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)，并且國(guó)內(nèi)外許多鋼廠開(kāi)始引入副槍檢測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)化煉鋼的過(guò)程控制系統(tǒng)（L2）模型，建設(shè)自動(dòng)化煉鋼的軟硬件設(shè)備條件。安裝副槍系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，可以使操作人員遠(yuǎn)離爐口惡劣的高溫環(huán)境，改善了操作人員的工作環(huán)境；并且不需要傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐做倒?fàn)t作業(yè)，縮短了出鋼周期時(shí)間，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。常見(jiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（L1）通過(guò)TCP/IP協(xié)議連接，并留有與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（L3）的硬件通訊和軟件接口；將過(guò)程控制系統(tǒng)中模型計(jì)算模塊的值發(fā)送到可編程邏輯控制器（programmable logic controller， PLC）上，使用PLC快速實(shí)時(shí)獲取煉鋼現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)信息，得到系統(tǒng)運(yùn)行的真實(shí)狀況，并使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，減少了人工經(jīng)驗(yàn)控制誤差大、不宜掌控、命中率低的不足，在一定的程度上降低了轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本，提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程的高效性。隨著轉(zhuǎn)爐技術(shù)的發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)速率提出了新要求，直接連接的PLC無(wú)法保證通訊時(shí)數(shù)據(jù)的安全性，并且轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)量大、操作頻繁，頻繁的讀寫(xiě)和查詢(xún)操作將成為影響系統(tǒng)性能的重要瓶頸。

本文從轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題及現(xiàn)存系統(tǒng)的不足出發(fā)，以提高轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平和轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力為目的，提出了一套多任務(wù)并行架構(gòu)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)煉鋼過(guò)程的跟蹤識(shí)別，使該系統(tǒng)可以完成生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)通信、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)篩選及管理、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視及跟蹤、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)及導(dǎo)出等控制功能。該系統(tǒng)突破性地實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煉鋼無(wú)人為干預(yù)的自動(dòng)化煉鋼過(guò)程，減少了人工干預(yù)產(chǎn)生的失誤，完善了數(shù)據(jù)獲取選擇的過(guò)程，提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼的工作效率。

1 轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)了一套轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)，旨在可視化轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，減少煉鋼現(xiàn)場(chǎng)的不確定因素和現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作難度。系統(tǒng)包括6個(gè)模塊：過(guò)程跟蹤模塊、HMI模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、模型計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)有效性判斷模塊，運(yùn)行于過(guò)程控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性并且對(duì)原有基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)程序的不破壞性，通過(guò)WinCC OA（SIMATIC WinCC Open Architecture）對(duì)變量進(jìn)行匯總和通訊。WinCC OA是西門(mén)子公司在2007年從奧地利ETM公司收購(gòu)的一款監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)，其擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)放性高、處理信號(hào)規(guī)模大、人機(jī)互動(dòng)響應(yīng)快速，通常用于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)過(guò)程的可視化和操作控制，適用于轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制的生產(chǎn)場(chǎng)景。PLC常用的傳輸協(xié)議只能實(shí)現(xiàn)通信有效，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不能保證機(jī)密性，也沒(méi)有身份認(rèn)證，使整個(gè)系統(tǒng)容易受到各種類(lèi)型的攻擊，無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸安全。WinCC OA中貫徹的客戶(hù)端/服務(wù)器架構(gòu)認(rèn)證后允許從遠(yuǎn)程終端對(duì)系統(tǒng)完全的訪問(wèn)，從安全性能角度上說(shuō)幾乎是沒(méi)有任何問(wèn)題。因此，采用WinCC OA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PLC與現(xiàn)場(chǎng)直連的方式傳輸數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。

轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分為離線數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)。離線數(shù)據(jù)是在某一爐次中固定不變的數(shù)據(jù)，例如鐵水中元素的初始含量、鐵水重量、廢鋼重量等原料，存儲(chǔ)在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。在線數(shù)據(jù)是系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)，例如冶煉過(guò)程中為達(dá)到目標(biāo)鋼水成分和溫度加入的礦石、氧氣流量及其累積量、氧槍槍位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)需要頻繁的讀取，并需要對(duì)比觀察這些數(shù)據(jù)進(jìn)而判斷轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程所處的階段。因此，由數(shù)據(jù)通訊模塊通過(guò)WinCC OA將這些數(shù)據(jù)讀取到Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)時(shí)更新。該系統(tǒng)增加Redis數(shù)據(jù)庫(kù)管理在線數(shù)據(jù)，使Redis數(shù)據(jù)庫(kù)與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)在該系統(tǒng)中并存且獨(dú)立運(yùn)行，彌補(bǔ)了單獨(dú)使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)頻繁讀寫(xiě)操作帶來(lái)的不足，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的整體效率。

1.1 過(guò)程跟蹤模塊

過(guò)程跟蹤模塊是過(guò)程控制系統(tǒng)功能調(diào)度的中樞。過(guò)程跟蹤模塊運(yùn)行在服務(wù)器后臺(tái)，具有監(jiān)控和跟蹤的功能，該模塊能夠及時(shí)判斷生產(chǎn)數(shù)據(jù)的合理性和各個(gè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，過(guò)程跟蹤模塊的流程圖如圖2所示。過(guò)程跟蹤模塊通過(guò)分析轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的生產(chǎn)階段產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的事件信號(hào)直接進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，進(jìn)而調(diào)用其他功能模塊；通過(guò)跟蹤記錄鋼水在轉(zhuǎn)爐中的數(shù)據(jù)信息，檢測(cè)鋼水的狀態(tài)變化情況及冶煉過(guò)程中原料添加和氧氣消耗情況，并將冶煉過(guò)程的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中。過(guò)程跟蹤模塊的事件信號(hào)包括：兌鐵、加廢鋼、加入各種造渣劑、開(kāi)吹、停吹、出鋼開(kāi)始、濺渣護(hù)爐開(kāi)始等。

1.2 HMI模塊

HMI模塊包括在線顯示及控制子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)HMI子系統(tǒng)）、離線查詢(xún)子系統(tǒng)、離線導(dǎo)出子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)4個(gè)部分，如圖3所示。HMI子系統(tǒng)連接現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)大屏幕供操作人員實(shí)時(shí)查看過(guò)程數(shù)據(jù)、模型計(jì)算數(shù)據(jù)以及控制操作使用。大屏幕界面顯示鐵水的成分和重量、廢鋼的構(gòu)成和重量、模型計(jì)算結(jié)果、氧氣流量曲線等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和在線爐次的過(guò)程數(shù)據(jù)。離線查詢(xún)子系統(tǒng)的主要功能是離線查詢(xún)特定爐次的過(guò)程數(shù)據(jù)。離線導(dǎo)出系統(tǒng)用于快速離線查詢(xún)并導(dǎo)出特定爐次的歷史數(shù)據(jù)，將查詢(xún)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel文件。

1.3 數(shù)據(jù)通訊模塊

數(shù)據(jù)通訊模塊實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，加強(qiáng)了過(guò)程控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融合。過(guò)程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊模塊向上接收生產(chǎn)管理系統(tǒng)下發(fā)的制造命令和出鋼計(jì)劃，同時(shí)向生產(chǎn)管理系統(tǒng)上傳生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息；過(guò)程控制系統(tǒng)通過(guò)WinCC OA連接PLC向下接收基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)向基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)下發(fā)模型計(jì)算模塊的結(jié)果。

1.4 模型計(jì)算模塊

模型計(jì)算模塊是過(guò)程控制系統(tǒng)的核心。模型計(jì)算模塊由轉(zhuǎn)爐靜態(tài)模型、轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)模型、合金模型和濺渣護(hù)爐模型組成，如圖4所示。轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)采用的是“靜態(tài)模型+動(dòng)態(tài)模型”順次銜接的控制方式，動(dòng)、靜兩模型的啟動(dòng)切換直接影響煉鋼系統(tǒng)的碳溫雙命中率。轉(zhuǎn)爐靜態(tài)模型是由轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程熔池元素的氧化還原反應(yīng)，在物料平衡、熱平衡模型基礎(chǔ)上，對(duì)造渣、供氧、底吹策略進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，該模型接受生產(chǎn)管理系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃后，根據(jù)鋼種以及鐵水的重量和溫度，在轉(zhuǎn)爐兌鐵前，由二級(jí)計(jì)算機(jī)分析出整個(gè)過(guò)程的氧槍吹煉高度、熔劑加入量、吹氧量等靜態(tài)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)爐靜態(tài)模型需要確定轉(zhuǎn)爐吹煉需要的耗氧量、造渣劑用量，結(jié)合鐵水成分、鐵水溫度、鐵水量、廢鋼量以及爐底條件等工況條件，制定一套最適宜的造渣、供氧、底吹策略，形成覆蓋各類(lèi)工況條件的吹煉操作知識(shí)庫(kù)，指導(dǎo)在線爐次的吹煉操作，如圖5所示。

當(dāng)實(shí)際吹氧量達(dá)到總吹氧量80%時(shí)，利用副槍檢測(cè)鋼水。判斷測(cè)量結(jié)果是否達(dá)到轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳溫預(yù)測(cè)模型的目標(biāo)值，如果實(shí)際鋼水溫度和碳含量達(dá)到出鋼要求，就可以向PLC發(fā)出提槍停吹指令；如果鋼水溫度和碳含量未達(dá)到出鋼要求，則啟動(dòng)轉(zhuǎn)爐煉鋼動(dòng)態(tài)模型，利用該模型計(jì)算出達(dá)到目標(biāo)溫度和目標(biāo)成分需添加的冷卻劑量和補(bǔ)吹氧量。

轉(zhuǎn)爐動(dòng)態(tài)模型負(fù)責(zé)確定合適的副吹氧量并將碳氧化至目標(biāo)值，同時(shí)考慮這一階段的升溫過(guò)程以確定合適的冷卻劑加入量，使停吹碳、溫度同時(shí)命中目標(biāo)值，完成冶煉后期的動(dòng)態(tài)吹煉控制，該模型在副槍檢測(cè)（TSC）之后，結(jié)合TSC檢測(cè)結(jié)果以及終點(diǎn)控制目標(biāo)，對(duì)吹煉后期的工藝參數(shù)（耗氧量和冷卻劑加入量）進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而進(jìn)行吹煉終點(diǎn)控制，再通過(guò)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析出動(dòng)態(tài)模型調(diào)整數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)煉鋼的自動(dòng)化控制，保證達(dá)到最終目標(biāo)。動(dòng)態(tài)模型需要提供最終的氧耗、冷卻劑及槍位、底吹的操作指導(dǎo)，為此建立動(dòng)態(tài)模型的工藝知識(shí)庫(kù)，結(jié)合鐵水成分、鐵水溫度、鐵水量、廢鋼量以及TSC數(shù)據(jù)進(jìn)行工況條件的聚類(lèi)劃分，提取出合適的造渣、供氧、底吹策略，指導(dǎo)在線爐次的副吹過(guò)程控制，如圖6所示。

1.5 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊包括寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)和讀數(shù)據(jù)庫(kù)操作。寫(xiě)數(shù)據(jù)操作包括將特定爐次的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到 Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)中；在兌鐵、出鋼等操作發(fā)生時(shí)將這些時(shí)刻及事件依次存入數(shù)據(jù)庫(kù)；接受到過(guò)程跟蹤模塊發(fā)出的“出鋼”信號(hào)后，將冶煉過(guò)程的工藝參數(shù)和模型參數(shù)寫(xiě)入Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等。讀數(shù)據(jù)操作包括數(shù)據(jù)管理模塊接收到過(guò)程跟蹤模塊發(fā)出的“對(duì)即將出爐的鋼水確認(rèn)”的信號(hào)時(shí)，查詢(xún)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)得到該爐次的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)此信息調(diào)用模型計(jì)算模塊計(jì)算出鋼的目標(biāo)參數(shù)，并對(duì)吹氧量和冷卻劑進(jìn)行調(diào)整，使冶煉鋼水達(dá)到出鋼的條件。

1.6數(shù)據(jù)有效性判斷模塊

數(shù)據(jù)是模型計(jì)算模塊的基礎(chǔ)，因此獲取選擇能夠反映實(shí)際煉鋼生產(chǎn)規(guī)律真實(shí)和全面的數(shù)據(jù)非常重要。該模塊能標(biāo)記處理實(shí)際采集過(guò)程中，因?yàn)闄z測(cè)計(jì)量設(shè)備誤差、網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤、人為因素等影響而出現(xiàn)的誤差數(shù)據(jù)，避免因錯(cuò)誤使用數(shù)據(jù)異常對(duì)模型計(jì)算模塊的決策效果造成影響，而導(dǎo)致不能對(duì)吹氧量等參數(shù)科學(xué)合理地調(diào)整，使轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉成本增加，轉(zhuǎn)爐冶煉效率大幅度降低。因此通過(guò)該模塊確保數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性十分重要。

數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程中，首先用技術(shù)判別法分析煉鋼中鐵水成分含量、鐵水重量的機(jī)理、物理、化學(xué)性質(zhì)，對(duì)數(shù)據(jù)中異常值進(jìn)行判別。在技術(shù)判別無(wú)法決定時(shí)，應(yīng)根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)判別方法處理異常數(shù)據(jù)。采用一般數(shù)據(jù)處理方法或假設(shè)檢驗(yàn)方法很難有效地標(biāo)記處理轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中的異常數(shù)據(jù)。在處理轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)的整體性和數(shù)據(jù)中信息的本質(zhì)，即耐抗性。因?yàn)槟涂剐苑治龇椒ㄖ塾跀?shù)據(jù)信息的主體部分，對(duì)異常數(shù)據(jù)不予重視，所以耐抗性能良好的異常數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法更能尋找到數(shù)據(jù)信息的本質(zhì)。總括值是基于排序和評(píng)秩運(yùn)算從數(shù)據(jù)庫(kù)中系統(tǒng)地提取的統(tǒng)計(jì)值，具有較好的耐抗性，且總括值法對(duì)數(shù)據(jù)沒(méi)有太多的分布要求，是以四分位數(shù)和四分位距為基礎(chǔ)，多達(dá)25%的數(shù)據(jù)可以變得任意遠(yuǎn)而不會(huì)對(duì)四分位數(shù)產(chǎn)生較大擾動(dòng)，即以此為依據(jù)的判別標(biāo)準(zhǔn)有效，適合處理轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程的異常數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)的模型計(jì)算模塊啟動(dòng)前，數(shù)據(jù)有效性判斷模塊將接受過(guò)程跟蹤模塊的調(diào)用信號(hào)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取模型計(jì)算模塊所需的冶煉參數(shù)，采用總括值法對(duì)異常數(shù)據(jù)標(biāo)記處理后，再將所有數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。圖7所示為總括值法通常采用箱型圖這種直觀的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

數(shù)據(jù)升序排列后根據(jù)五數(shù)總括值箱型圖的方法劃分?jǐn)?shù)據(jù)。其中，QMAX為數(shù)據(jù)的最大值；QMIN為數(shù)據(jù)的最小值；QU為數(shù)據(jù)的上四分位數(shù)；QL為數(shù)據(jù)的下四分位數(shù)；QM為中位數(shù)；d為上、下四分位數(shù)的差值；QU+1.5d為上四分位數(shù)與1.5倍d的和；QL-1.5d為下四分位數(shù)與1.5倍d的差。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)有效性判斷模塊運(yùn)行結(jié)果

數(shù)據(jù)有效性判斷模塊基于五數(shù)總括值法標(biāo)記異常數(shù)據(jù)的過(guò)程見(jiàn)表1。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)用效果，數(shù)據(jù)中小于QL-1.5d和大于QU+1.5d的數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，給予以標(biāo)記后存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。由表1可以看出，由現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)取的轉(zhuǎn)爐煉鋼數(shù)據(jù)會(huì)存在明顯偏大或偏小的不合理現(xiàn)象，例如：總耗氧量、前爐出鋼溫度、終點(diǎn)溫度等因素。通過(guò)五數(shù)總括值法分析處理數(shù)據(jù)后，這些數(shù)據(jù)被規(guī)范在合理的范圍內(nèi)，見(jiàn)表2。

2.2 過(guò)程控制系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

該系統(tǒng)自2020年9月投產(chǎn)以來(lái)一直穩(wěn)定運(yùn)行工作，各個(gè)功能模塊均已投入使用，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程可視化和自動(dòng)化，系統(tǒng)主界面如圖8所示。

該體系各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)見(jiàn)表3。數(shù)據(jù)服務(wù)器，系統(tǒng)Windows Server 2012 R2，CPU：Intel Xeon Gold 5218 R 2.1 GHz 雙處理器，內(nèi)存32 G。HMI服務(wù)器，系統(tǒng)Windows 10 64bit， CPU：Intel（R） Core（TM） i5-8250 2.40 GHz， 內(nèi)存：32 G。通過(guò)Windows任務(wù)管理器對(duì)100爐次在過(guò)程控制階段和數(shù)據(jù)通訊階段的數(shù)據(jù)服務(wù)器CPU占用率和內(nèi)存占用情況統(tǒng)計(jì)，并求平均值記錄；并列出了HMI服務(wù)器分別在模型空閑階段和模型計(jì)算階段的CPU占用率、內(nèi)存占用情況和數(shù)據(jù)響應(yīng)速度。結(jié)果表明，本系統(tǒng)CPU占用率最大不超 過(guò)3.7%；內(nèi)存占用方面，數(shù)據(jù)服務(wù)器182 208 KB，HMI服務(wù)器最大58 467 KB；數(shù)據(jù)響應(yīng)方面，數(shù)據(jù)服務(wù)器0.5 s， HMI服務(wù)器模型計(jì)算時(shí)間1.8 s。

3 結(jié)語(yǔ)

本文開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一套數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)的多任務(wù)并行架構(gòu)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程控制系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，該系統(tǒng)通過(guò)多任務(wù)的新模式加強(qiáng)了過(guò)程控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的融合，同時(shí)多進(jìn)程的模式提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。該系統(tǒng)完成了從單純地執(zhí)行命令到識(shí)別和管理數(shù)據(jù)的升級(jí)，為轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)操作員提供了直觀的監(jiān)控環(huán)境，解決了對(duì)鋼水檢測(cè)不及時(shí)和原料選擇誤差大等問(wèn)題，減少了人工操作失誤的發(fā)生，降低了鋼廠煉鋼成本。

本文摘自《冶金自動(dòng)化》2024年第1期