基于OPC技术的KR脱硫过程控制系统的设计与研究

丰磊 任彦

（1内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古 包头 014010）

（2内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂 内蒙古 包头 014010）

(3内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古 包头 014010)

基于OPC技术的KR脱硫过程控制系统的设计与研究

丰磊1，2任彦3

（1内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古 包头 014010）

（2内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂 内蒙古 包头 014010）

(3内蒙古科技大学信息工程学院 内蒙古 包头 014010)

文章在分析我国脱硫数据管理系统现状的基础上，介绍了软件开发的背景及意义，重点阐述了软件的主要功能及技术难点，其中包括KR脱硫L2级和基础自动化PLC、炼钢排程MES、化验室系统之间的通讯，人机交互界面的设计与实现。

KR脱硫L2级；数据通讯；数据库；设计

引言

在信息技术高速发展的今天，计算机在国民经济生产中发挥着极其重要的作用。当前钢铁企业数据库的发展趋势是以关系数据库与实时数据库为核心，建立统一的数据平台，为企业的整体信息化应用提供有效的数据管理和深层次的数据挖掘，从海量数据中提取、分析有价值的信息，支持企业决策[1]。我国钢铁企业在技术创新能力、企业的市场开拓能力以及市场快速响应能力等方面与发达国家相比仍有较大的差距。

1.包钢薄板厂KR脱硫L2级系统管理现状

我厂的炉前冶炼数据管理系统起步较晚，基本上属于凭经验进行手工操作的水平，现场操作人员往往凭经验决定脱硫剂的加入量、脱硫时间等工艺操作参数，这样很难保证脱硫操作工艺的稳定，无法确保产品质量，更不能有效地降低脱硫剂、能源的消耗；虽然脱硫过程已实现了基础自动化控制，但是各种检测仪表（如称量、温度等）的KR脱硫生产数据仍停留在人工手动记录阶段，严重制约着企业生产效率的提高。

改造后薄板厂炉前冶炼的生产分为三级，一级（L1）是基础自动化级，控制电气设备（PLC，传感器等）运行；二级（L2）是生产过程级，负责取数、传数的过程控制；三级（MES）是生产计划级，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段[2]。KR脱硫L2级系统处于三层中承上启下的中间环节，可见它的重要性。

KR脱硫L2级系统是炉前冶炼系统的重要组成部分，它的投入使用，在提高产品质量方面和协调转炉与炼铁厂之间的生产节奏、稳定生产方面都起到了非常重要的作用[3]。

2.包钢薄板厂KR脱硫L2级系统设计方案

2.1 软件简介

该服务器运行在Windows Server 2008 R2 Standaard操作系统下，安装有开发工具软件Microsoft Visual Studio 2010；通讯软件Kepware Products，数据库软件Oracle 11g，以及程序运环境软件Microsoft.net framework 4.0。

该系统软件的主要功能如下：

①进行脱硫生产过程的实时动态跟踪。进行生产数据实时跟踪记录。

②进行生产过程操作提示指导。KR脱硫过程控制计算机系统向操作工提示当前处理时序及下一步的处理时序。

③进行重要的设备状态监视和重要的事件监视。

④进行冶金模型计算。通过模型的计算，计算出脱硫剂加入量、搅拌头高度、速度等生产重要参数，并且通过操作工确认后下传到基础自动化系统。

⑤通过与MES计算机的数据通讯实现，完成生产计划的接收，并转发生产实绩给MES计算机系统。

⑥通过与化验中心计算机的数据通讯实现，完成化验数据的实时接收。

⑦通过与BOF（转炉）过程控制计算机系统的网络实现，完成重要的生产数据的传递。

⑧进行生产报表处理。产生KR脱硫报表、生产的班报、日报、月报。

图1是薄板厂KR脱硫区域数据交换示意图，其中，KR脱硫L2级和基础自动化PLC、炼钢排程MES、化验室是双向数据交换，和BOF（转炉）系统是单向数据传送。下面分别详细介绍KR脱硫L2级和各个区域的通讯过程。

图1 薄板厂KR脱硫区域数据交换示意图

2.2 KR脱硫L2级和基础自动化PLC的通讯

以往PLC和二级的通讯经验是经过基础级WINCC画面传送，结果导致WINCC画面响应速度太慢，时常出现死机的现象，随着OPC技术的出现和发展，解决了二级系统和基础级PLC之间的数据通讯的瓶颈问题，因此我们也采用OPC技术实现L2级和基础级PLC的数据交换。在KR脱硫L2级服务器上安装KEPServerEX软件，KEPServerEX提供的西门子Siemens TCP/IP驱动能够为用户提供一个OPC Server接口，将西门子TCP/IP以太网设备连接到OPC Client应用程序中，简单、可靠，KEPServerEX和基础级PLC的通讯实现后，用C#编写应用程序从OPC Server中取数，保存到后台Oracle数据库中，以完成各种KR脱硫的实时控制，以及数据查询和报表打印工作。

2.3 KR脱硫L2级和炼钢排程MES、BOF（转炉）以及化验室的通讯

KR脱硫L2级和炼钢排程MES、BOF、以及化验室的通讯均是通过DBLINK的方式进行的，使用DBLINK可以便捷的建立本地数据库与远程数据库之间的数据交换通道。KR脱硫L2级与MES系统和转炉系统的数据通讯是在后台自动传输完成的，主要传输的数据有制造命令号、钢种信息、以及铁水信息等；而与化验室的数据传输则通过DBLINK的读取方式开发了脱硫检化验通讯程序进行化验数据的读取，并显示在人机界面上，供操作人员查询。

2.4 KR脱硫L2级生产过程控制的实现

脱硫L2级生产过程控制是本系统开发的重点，脱硫生产过程的控制包括后台KR脱硫跟踪程序的开发以及前台人机接口程序的开发两部分：

KR脱硫跟踪程序是在服务器上运行的，是本系统的核心程序，所有的数据库操作以及模型计算都是该程序控制的，是KR脱硫过程控制的核心。

人机接口画面程序的开发是该系统开发的难点，是系统软件的门面，要求能够满足所有工艺的要求，还要体现出系统的可操作性。本系统共开发了15个具体的操作画面，如表1所示。

表1 KR脱硫过程控制系统前台画面一览

在人机接口画面中，操作人员主要进行对灌操作，铁水灌的到达离开操作、以及脱硫过程中的搅拌扒渣的控制操作。

3.结束语

脱硫L2级过程控制系统的成功上线使我厂脱硫生产由原来的手动录入数据升级为计算机自动传输，且所有功能都已实现，且没有明显的报错信息，只是按照工艺人员的要求，对报表的样式及字段设置进行了必要的修改和完善；这样充分利用了计算机在数据管理方面的查找方便、检索迅速、存储量大、可靠性高、寿命长、保密性好等优点[4]。

包钢薄板厂KR脱硫L2级系统上线运行以来，一直平稳正常运行，操作人员反映良好，提高了炉前冶炼的生产效率，提升了我厂信息化管理水平。

[1]邢超.基于OPC技术的高炉实时数据处理系统的设计与实现[D].包头:内蒙古科技大学，2013.

[2]刘介.连铸及炉外精炼自动化技术[M].北京:冶金工业出版社，2006.

[3]宁汉吉.济钢LF精炼炉L2级自动化系统设计[D].西安:西安理工大学，2010.

[4]王亮.通钢薄板坯连铸机二级计算机控制系统的设计与实现[D].沈阳:东北大学，2010.

TP15

A

1009-5624（2016）05-0012-03

丰磊（1982—），男，汉族，内蒙古包头人，在读硕士，高级信息系统管理师，从事工作：包纲薄板厂计算机中心工程师。

任彦（1977—），女，汉族，辽宁鞍山人，博士，副教授，从事工作：先进运动控制。