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一、概述
近十年來，隨著節(jié)能工作進一步開展，作為能耗大戶的鋼鐵企業(yè)必然需要做出更多的努力來實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。在鋼廠的節(jié)能改造中耗能較多的設備首當其沖，軋鋼使用的加熱爐就是這樣一種設備，其熱效率一般只有20%-30%，大量熱量散失。對于加熱爐的節(jié)能措施，余熱回收利用不失為一種有效的辦法，但是提高加熱爐的熱品質是一個更為治本的方法。加熱爐加熱工藝在線優(yōu)化控制系統(tǒng)就是為了提高加熱品質降低燃料消耗而研發(fā)的。
加熱爐加熱工藝在線優(yōu)化控制系統(tǒng)在軟件部分包括許多環(huán)節(jié)，從數據獲取、數據存儲到各種數學模型建立、專家系統(tǒng)的應用。在本文中將要介紹的是在這一系統(tǒng)中起到重要作用的實時數據庫平臺具體實現(xiàn)了哪些功能。
二、設計目標
建立一套完整的實時數據平臺，實現(xiàn)與上層應用軟件緊密協(xié)作，并達成如下目標：
1.采集加熱爐系統(tǒng)設備的運行數據。
2.建立加熱爐設備運行信息實時數據庫，存儲事故易發(fā)設備和重點關鍵設備運行情況的實時、歷史信息。如：生產裝置過程參數、事件信息、異常信息等。
3.實現(xiàn)與上層應用系統(tǒng)的無縫連接，完成數據平臺與上層應用系統(tǒng)的多個進程的數據交換和通訊。實時數據庫在為上層應用系統(tǒng)提供數據支持的同時協(xié)助實現(xiàn)進程間調度關系。
4.將從上下兩層獲得的數據經過處理和組織以圖形、報表、曲線等方式形象直觀地表達出來。
5.相關人員在授權情況下，可在辦公室的個人PC機上可通過瀏覽器訪問、查詢現(xiàn)場各種實時和歷史信息。
6.實時報警，在設備出現(xiàn)異常時，能及時、準確地調出相關數據進行分析，為及時診斷和消除設備故障隱患提供必要的數據支持。
三、數據平臺功能
實時數據庫平臺功能分為三個層次：設備數據獲取、應用系統(tǒng)數據支持、人機交互數據訪問。
1．底層設備數據獲取
自動匯總現(xiàn)場各生產設備（主要包括：高壓離心風機、爐底提升/平移、推鋼機/出鋼機、汽化冷卻系統(tǒng)、空氣換熱器）的運行情況，保存歷史數據。實時產生報警信息并存儲報警記錄，共享相關數據，為上層應用系統(tǒng)的診斷處理提供數據基礎。
2．應用系統(tǒng)數據支持
快速向上層應用系統(tǒng)反映其關注的重點數據值，保存經各模塊計算得出的中間數據，及時的將上層決策反饋給底層控制系統(tǒng)，同時為各應用模塊提供計算功能啟動開關。
3．人機交互數據訪問
形成流程圖、報表、運行趨勢、報警等，提供數據查詢、設置參數等功能。為了保證數據安全可以建立數據訪問對象安全區(qū)，每個用戶可訪問的數據對象及可執(zhí)行的操作是由其擁有的安全區(qū)及分配的權限決定的�？梢詫⒅鳈C上所有允許訪問畫面發(fā)布到公司局域網上，使管理人員可以在局域網內遠程瀏覽、設置數據。
四、實施方案
1.平臺構成
數據采集、管理：主要對運行生產數據進行采集，根據不同的控制系統(tǒng)采用不同的數據接口。同時對數據進行保存和管理。
應用集成：為上層應用提供快速及時準確的數據，保證上下層數據能夠及時的進行交互。
數據展現(xiàn)：主要根據系統(tǒng)功能對實時數據庫中的數據進行加工處理，生成人機交互界面。制定安全機制，執(zhí)行數據訪問安全管理。
遠程發(fā)布：主要是以B/S結構為主，相關管理人員通過IE瀏覽器以圖形或報表的形式對數據信息進行瀏覽。
2.各個部分的具體功能和技術特點
1) 數據采集、管理：
本系統(tǒng)與外部的通訊對象主要包括燃燒控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程控制計算機。通過工業(yè)以太網采用OPC、TCP/IP Socket電文等方式進行。OPC通訊采用實時數據庫平臺自帶的通用驅動接口，電文通訊需根據具體的電文規(guī)約和格式進行定制開發(fā)。
實時數據存儲、管理：對現(xiàn)場來的原始數據進行各種輸入處理，如量程變換、開方、分段線性化、濾波等；對于輸出到現(xiàn)場的數據，要進行輸出限制和靈敏度檢查。內部集成了一系列功能塊，如累計、計算、PID控制等，可以對原始數據進行分析、運算處理。可以對數據報警檢查，對轉化后的數據進行各種報警檢查，如限值、變化率、偏差、異常值檢查，支持延時報警。對于報警信息，可以通過聲音、圖像、手機短信等多種方式提醒相關人員。
歷史數據管理：實時數據庫將重要的生產參數的瞬時值、統(tǒng)計值長期保存。這些歷史數據的保存時間長于DCS、PLC或其他儀表。實時數據庫軟件具有數據壓縮能力，能夠利用有限的計算機存儲空間存儲更長時間的歷史數據，并能保證快速歷史存儲與檢索。
2) 應用集成：
紫金橋實時數據庫提供了大量的對外接口，有標準的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口可以高效訪問紫金橋實時數據庫的實時/歷史數據、報警記錄、位號記錄等各種數據，可以方便的進行二次開發(fā)，實現(xiàn)與上層應用系統(tǒng)的無縫集成。
3) 數據展現(xiàn)：
主要完成以下功能：
● 歷史趨勢查詢：可以查看任意時段的歷史數據、多個點可以顯示在一張圖表中，便于對比。
● 流程圖顯示：以圖形方式顯示現(xiàn)場的工況，動畫形式顯示現(xiàn)場的溫度、壓力、轉速、位移等運行參數。畫面動態(tài)可以以數組形式操作。
● 過程報警：對采集來的數據進行報警檢查，生成報警記錄、并將報警傳送到客戶端提示給用戶。
● 報表系統(tǒng)：通過對現(xiàn)場數據的加工，可以形成各類報表，包括實時數據報表、班報、日報、月報、年報等數據。也可以定制各種歷史報表，如通過查詢時間等查詢生成各類報表。
4）遠程訪問：
應用展現(xiàn)層系統(tǒng)同時支持B/S和C/S結構，用戶可以通過IE瀏覽器或者紫金橋客戶端進行訪問。同時，完善的安全管理功能可以讓用戶在授權范圍內訪問，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。
3. 實施內容
實時數據平臺實施內容包括以下幾個方面：
�、佘浖脚_建立：服務器的安裝調試；系統(tǒng)軟件的安裝調試、應用軟件的安裝調試。
�、诮涌陂_發(fā)，包括底層控制系統(tǒng)和上層應用系統(tǒng)接口。
�、蹟祿䦷旖M態(tài)，設備連接。
�、芰鞒虉D畫面組態(tài)，趨勢圖、報表組態(tài)。
�、萜脚_試運行： 實時數據平臺發(fā)布后，進入試運行階段，實施人員在現(xiàn)場輔助業(yè)務人員在平臺上進行業(yè)務處理，收集使用中的意見并反饋到開發(fā)人員進行平臺的完善和修改。
�、尴到y(tǒng)維護：實時數據平臺投入運行后，在合同規(guī)定的維護期內，要對平臺進行正常運行維護，以保證平臺的可持續(xù)性運行。
五、總結
在本系統(tǒng)中，實時數據庫的主要功能是發(fā)揮其作為一種高效、穩(wěn)健的信息橋梁的作用，為加熱爐在線工藝優(yōu)化和設備診斷等上層應用程序和底層控制設備之間鋪設一條快速、及時、準確地雙向數據通路，提供一個完整、穩(wěn)定、開放性好的數據支持平臺。
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