二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1、鋼鐵企業(yè)二級(jí)計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)介紹一、概 念的由 來(lái) 二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一個(gè)概念，指的是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中功 能 層 次較高的部分，用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的控制功能。通常稱(chēng)為 Leve 2 Process Control System,即二級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)。從設(shè)備上講，二 級(jí)系統(tǒng)包括硬件服務(wù)器及其在服務(wù)器 上運(yùn)行的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以及 HMI （人機(jī)界面）和相應(yīng)的通訊 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，組成 了二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。那么，既然稱(chēng)之為二級(jí)，一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)指的又是什么 呢？一級(jí) 是指基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（Level 1 Basic Automation System），主要由PLC （可編邏輯控制 器）和DCS

2、 （集散控制系統(tǒng)）組成，把現(xiàn)場(chǎng)的儀表數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)采集進(jìn)來(lái)，用 于設(shè)備的邏輯控制和回路控制（開(kāi)關(guān)量的控制，以及可連續(xù)測(cè)量的簡(jiǎn)單物理 參數(shù)的回 路控制，如溫度、壓力和流量 ），并將數(shù)據(jù)和信號(hào)傳送給二級(jí)系統(tǒng)。此外，一級(jí)系統(tǒng)接 收二級(jí)系統(tǒng)的設(shè)定數(shù)據(jù)，根據(jù)這些設(shè)定數(shù)據(jù)控制設(shè)備達(dá)到控制目標(biāo)。一級(jí)和 二級(jí)系統(tǒng) 一起構(gòu)成了一條生產(chǎn)線(xiàn)中某道工序設(shè)備中較為完備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。通俗 地說(shuō)，自 動(dòng)化控制系統(tǒng)好比一個(gè)人體，一級(jí)是人的肢體，二級(jí)是人的大腦，儀表和設(shè) 備狀態(tài)信 號(hào)是人的眼睛和感覺(jué)器官，三者合一，構(gòu)成了一個(gè)可以根據(jù)外部環(huán)境變化而 正確做出 人體動(dòng)作反應(yīng)的現(xiàn)代人?？梢?jiàn)，二級(jí)的概念相對(duì)于一級(jí)系統(tǒng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)

3、一級(jí)系統(tǒng)無(wú)法完成的功能。二、二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能 前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的控制功能。什么樣 的控 制功能較為復(fù)雜呢？ 鋼鐵生產(chǎn)流程中的成 品和半成品制造過(guò)程的目標(biāo)命中控制（一級(jí) 系 統(tǒng)就無(wú)法控制了 ），像熱連軋生產(chǎn)線(xiàn) 的卷板厚度控制，煉鋼轉(zhuǎn)爐吹煉的終點(diǎn)鋼水化學(xué) 成 分和終點(diǎn)溫度控制，都屬于較為復(fù)雜的控制功能，必須使用二級(jí)計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中的數(shù) 學(xué) 模型進(jìn)行控制，才能夠擺脫因人而異的經(jīng)驗(yàn)的局限，大幅度提高控制目標(biāo) 的命中率。 以熱連軋生產(chǎn)線(xiàn)的卷板厚度控制為例，首先收集匯總來(lái)料的板坯數(shù)據(jù)（化學(xué) 成分、幾 何尺寸、軋機(jī)機(jī)架前的板坯溫度等）軋機(jī)的設(shè)備數(shù)據(jù)（如輥徑、標(biāo)定數(shù)據(jù)等 ）和

4、目標(biāo) 數(shù)據(jù)（卷板目標(biāo)厚度、公差等）等等，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型加以計(jì)算，得出各個(gè)機(jī) 架的輥縫、 軋制力、工作輥轉(zhuǎn)速、機(jī)架間冷卻水量等等設(shè)定數(shù)值，將這些設(shè)定數(shù)值下達(dá) 到一級(jí)基 礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的受控運(yùn)行和物料的受控加入（物料 受控加入 對(duì)煉鋼各工序中更為明顯 ），使該生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品達(dá)到期望的目標(biāo)值。簡(jiǎn)言之，鋼鐵生產(chǎn) 流程中的生產(chǎn)工序無(wú)非都是物理化學(xué)處理的行進(jìn)過(guò)程，其產(chǎn)品的性能指標(biāo)也 無(wú)非是產(chǎn) 品的物理化學(xué)性能。產(chǎn)品達(dá)到期望的目標(biāo)值，也就是產(chǎn)品的物理化學(xué)性能達(dá) 到期望的 公差范圍之內(nèi)。二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)恰恰是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效工具，以CSP生產(chǎn)線(xiàn)為例（筆者曾經(jīng)觀察過(guò)），卷板的厚度目標(biāo)值如果是3.

5、0 （mm）,經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，最終產(chǎn)品的厚度是 3.001 （mm）、2.999 （ mm）或 3.000 （mm），可見(jiàn)精度之高。如果是手動(dòng)控制，一是控制精度低，二是速度慢。手動(dòng) 控制煉鋼轉(zhuǎn)爐還可以進(jìn)行（只是命中率高低的問(wèn)題），手動(dòng)控制高速運(yùn)轉(zhuǎn)的熱連軋，就是不可能的了（手動(dòng)無(wú)法適應(yīng)高速軋制的生產(chǎn)過(guò)程 ）。三、二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成和常見(jiàn)系統(tǒng)軟件1、二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件前面說(shuō)過(guò)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件，一般包括一臺(tái)或若干臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器（每 臺(tái)服 務(wù) 器實(shí)現(xiàn)不同的處理功能）、HMI和相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其它輔助設(shè)備（如打印機(jī)等） 構(gòu)成一個(gè)小型局域網(wǎng)絡(luò)，并與一級(jí)系統(tǒng)、其它二

6、級(jí)系統(tǒng)或三級(jí)系統(tǒng)（如果 有的話(huà)）進(jìn)行 連接，相互進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如下圖所示。服務(wù)藉HB SU E3追往三販|打印呱I規(guī)制合施鶴話(huà)殖漏a交軸i紜系統(tǒng)爲(wèi)培儀琵.呂種幵打、閥門(mén)、執(zhí)擰機(jī)杓二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件的技術(shù)要求，一般是可靠性高（故障率低），備牛來(lái)源充足和備件受支持的時(shí)間長(zhǎng)久，易于維護(hù)。2、二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)系統(tǒng)軟件二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)系統(tǒng)軟件，主要是二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。一般包括：操作系統(tǒng)（如 Windows，VMS， Unix， Linux等），數(shù)據(jù)庫(kù)（Oracle, SQL Server等），編程語(yǔ)言（C，C+等）及其運(yùn)行庫(kù)。二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)系統(tǒng)軟件的技術(shù)要求，一般是便于

7、組織，便于開(kāi)發(fā)，便于備 份，便于查找故障和追溯工藝狀態(tài)。四、二 級(jí)計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件二級(jí) 計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的應(yīng)用軟件是二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，是它的生命力所在。簡(jiǎn)單 來(lái)說(shuō)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件， 是工藝過(guò)程、設(shè)備對(duì) 象和被處 理物件的客觀規(guī)律 的準(zhǔn) 確描述。二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件一般由兩部分組成，一部分叫做數(shù)學(xué)模型部分，另一部分叫做非數(shù)學(xué)模型部分。1、應(yīng)用軟件的數(shù)學(xué)模型部分 應(yīng)用軟件是工藝過(guò)程、設(shè)備對(duì)象和被處理物件的客觀規(guī)律的準(zhǔn)確描述，指的 就 是 這 部分的功能。它根據(jù)工藝過(guò)程（物理化學(xué)反應(yīng) ）、設(shè)備對(duì)象（設(shè)備在溫度、壓力條件 變 化時(shí)的變形等，如軋機(jī)機(jī)架變形曲線(xiàn)）和被處理物件（如軋件在

8、物理化學(xué) 處理過(guò)程 中的 晶格變化）的規(guī)律，使用各種數(shù)學(xué)工具（如微分方程，數(shù)學(xué)物理方程， 有限元法， 遞推， 逼近等 ），將各種工藝規(guī)律用數(shù) 學(xué)方法加以描述，從而形成數(shù)學(xué)模型。這種模型， 只要 給定各種輸入數(shù)據(jù)，就能夠計(jì)算出輸出數(shù)據(jù)，這些輸出數(shù)據(jù)，就是對(duì)設(shè) 備，對(duì)工 藝條件， 對(duì)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（一級(jí)）的設(shè)定數(shù)據(jù)，進(jìn)而去控制設(shè)備和工藝條件 。當(dāng)然， 數(shù)學(xué)模型的個(gè)數(shù)和功能不會(huì)是單一的。以前面的熱連軋數(shù)學(xué)模型為例，有機(jī)架 道次模 型，軋制力模型，軋件溫度模型，軋輥熱凸度模型等。精軋機(jī)的產(chǎn)品的目標(biāo) ，是產(chǎn)生 均勻一致符合 精度的軋件幾何尺寸和最后一架軋機(jī)后的軋件溫度，以及良好 的板型。 熱連軋數(shù)學(xué)模型

9、， 要計(jì)算出所有達(dá)到這些目標(biāo)的控制系統(tǒng)的設(shè)定值。從而使 基礎(chǔ)自動(dòng) 化系統(tǒng)（一級(jí)）以及 機(jī)械工藝設(shè)備，按規(guī)定的行為動(dòng)作。在這個(gè)過(guò)程中，軋 件被加工 處理趨向產(chǎn)品的期望目 標(biāo)值。在軋件行進(jìn)的過(guò)程中，一級(jí)系統(tǒng)搜集的現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)，傳輸給二級(jí)系統(tǒng)。二 級(jí)系 統(tǒng)將軋件的實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值相互比較，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)，進(jìn)一 步提高數(shù)學(xué)模型的控制精度。當(dāng)然，可能還會(huì)包含神經(jīng)元的功能，離線(xiàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，使 數(shù)學(xué)模型更加符合客觀規(guī)律。應(yīng)用軟件的數(shù)學(xué)模型部分的開(kāi)發(fā)，一般需要開(kāi)發(fā)人員具有廣泛的知識(shí)范圍， 既要 十分懂得工藝過(guò)程、設(shè)備對(duì)象和被處理物件的性能，也要懂得數(shù)學(xué)方法，還要 懂得計(jì)算機(jī)語(yǔ)言?，F(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)維護(hù)人員和

10、工藝人員的工作，要為數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)備充分的 工作條件，保障數(shù)學(xué)模型的正常工作。及時(shí)處理數(shù)學(xué)模型生成的數(shù)據(jù)，為工藝技術(shù)人 員提供產(chǎn)品性能分析和產(chǎn)品形成條件（設(shè)備狀態(tài)和被處理物件的狀態(tài)數(shù)據(jù)）的強(qiáng)有力 工具。此外，要研究分析應(yīng)用軟件，包括數(shù)學(xué)模型，向工藝技術(shù)人員學(xué)習(xí)，逐步研究 清楚數(shù)學(xué)模型的原理和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序，爭(zhēng)取為今后開(kāi)發(fā)自己的數(shù)學(xué)模型逐步 積蓄知識(shí)和奠定基礎(chǔ)。當(dāng)今世界，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)，宇宙空間技術(shù)，核 試驗(yàn) 計(jì)算機(jī)模擬，都是最高級(jí)的數(shù)學(xué)模型技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)。那些不信任數(shù)學(xué)模型技 術(shù)的觀點(diǎn)，可以想一下，難道鋼鐵冶煉軋制技術(shù)比導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)，宇宙空間技術(shù)，核 試驗(yàn)更為復(fù)雜嗎？

11、2、應(yīng)用軟件的非數(shù)學(xué)模型部分 應(yīng)用軟件的非數(shù)學(xué)模型部分主要有兩個(gè)作用，一是為數(shù)學(xué)模型服務(wù)，為數(shù)學(xué) 模型 組織數(shù)據(jù)。二是承上啟下，滿(mǎn)足自身和周邊上下各級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求。 重點(diǎn)如下：為數(shù)學(xué)模型組織數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)模型所需的數(shù)據(jù)主要為三部分：一是目標(biāo)數(shù)據(jù)， 即最終 產(chǎn)品物理化學(xué)性能期望的數(shù)據(jù)值。如熱卷板的幾何尺寸（及板型）和力學(xué)性能 ，這 些數(shù)據(jù)的公差范圍。這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般來(lái)自 HMI （或三級(jí)系統(tǒng) ）。二是被處理物件的 數(shù)據(jù)， 如來(lái)料的板坯數(shù)據(jù)（化學(xué)成分、幾何尺寸、軋機(jī)機(jī)架前的板坯溫度等 ）。這 部分?jǐn)?shù)據(jù) 一般來(lái)自其它二級(jí)系統(tǒng)（或三級(jí)系統(tǒng) ），也有的數(shù)據(jù)來(lái)自一級(jí)系統(tǒng)（如軋 機(jī)機(jī)架前的 板坯溫度 ）。

12、三是設(shè)備的數(shù)據(jù)，如軋機(jī) 的設(shè)備數(shù)據(jù)（輥徑、標(biāo)定數(shù)據(jù)等 ）。這部分?jǐn)?shù) 據(jù)一般來(lái)自一級(jí)系統(tǒng)。這三部分?jǐn)?shù)據(jù)形成了數(shù)學(xué)模型的工作條件， 應(yīng)用軟 件的非數(shù) 學(xué)模型部分把他們組織起來(lái)，轉(zhuǎn)換成為數(shù)學(xué)模型所需要的格式，在 適當(dāng)?shù)?時(shí)刻提供 給數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。與一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊。包括兩層含義，一是從一級(jí)系統(tǒng)獲取儀表數(shù)據(jù)，獲 得被處理物件的狀態(tài)和設(shè)備的狀態(tài)。二是將二級(jí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出的設(shè)定數(shù)據(jù)， 下傳到一級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備控制。滿(mǎn)足下級(jí)系統(tǒng)和自身數(shù)據(jù)歸檔的需求。與其它二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通訊。從上游二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中獲取來(lái)料物件的數(shù)據(jù) ，如軋機(jī)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從連鑄二級(jí)計(jì)算機(jī)獲取來(lái)料的板坯數(shù)據(jù)。向下游二級(jí)計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)

13、傳輸產(chǎn)品的數(shù)據(jù)。如平整機(jī)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從軋機(jī)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獲取卷板 的數(shù)據(jù)。滿(mǎn)足前后系統(tǒng)的需求。與三級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊（如果有的話(huà) ）。三級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能一般生產(chǎn)計(jì)劃處理，排產(chǎn)，質(zhì)量跟蹤和生產(chǎn)實(shí)績(jī)處理。生產(chǎn)計(jì)劃處理、排產(chǎn)數(shù)據(jù)一般作為二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)定值下傳到二級(jí)系統(tǒng)，作為產(chǎn)品的目標(biāo)數(shù)據(jù)。質(zhì)量跟蹤和生產(chǎn)實(shí)績(jī)處理一般作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從一級(jí)系統(tǒng)上傳到二級(jí)系統(tǒng)，再由二級(jí)系統(tǒng)上傳到三級(jí)系統(tǒng)。如果有四級(jí)系統(tǒng)（ERP）,還會(huì)從三級(jí)系統(tǒng)上傳到四級(jí)系統(tǒng)?？梢?jiàn)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能，主要是滿(mǎn)足上級(jí)的需求，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的作用。被處理物件跟蹤功能。跟蹤功能永遠(yuǎn)是面向過(guò)程應(yīng)用軟件的主程序,物件被 跟蹤到 特定的位置和

14、時(shí)刻,觸發(fā)特定的事件,啟動(dòng)相應(yīng)的處理程序。除了外部其它 自動(dòng)化 設(shè)備隨時(shí)發(fā)出請(qǐng)求和 HMI 手動(dòng)啟動(dòng)某些處理程序之外，二 級(jí)系統(tǒng)內(nèi)部的所有程序 的啟動(dòng)都由跟蹤程序來(lái)啟動(dòng)。因此，跟蹤功能有著全局管理的某種含義。數(shù)據(jù)歸檔功能。數(shù)據(jù)的歸檔主要是指對(duì)從一級(jí)系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)（一級(jí)系統(tǒng)采集現(xiàn) 場(chǎng)儀表和檢測(cè)元件的數(shù)據(jù)）加以規(guī)范化，分類(lèi)組合，把相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起。像 CSP，二級(jí)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的周期是 1 秒，以板卷號(hào)（板坯號(hào)）為數(shù)據(jù)文件名，在整 個(gè)板帶 長(zhǎng)度上采集了板帶的狀態(tài)數(shù)據(jù)和設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如厚度，寬度，溫度等， 存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)文件內(nèi)。供評(píng)估這條板帶的質(zhì)量，追溯有缺陷板卷的工藝設(shè)備條件。 這些數(shù)據(jù)文件

15、，形成了對(duì)工藝技術(shù)人員分析產(chǎn)品情況的強(qiáng)力支撐。有的簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線(xiàn)沒(méi)有數(shù)學(xué)模型，這時(shí)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只有非模型部分。并 且有時(shí)，這些非模型功能可以合并則一級(jí)或三級(jí)系統(tǒng)中，所以這些生產(chǎn)線(xiàn)可以在物 理上沒(méi)有二級(jí)系統(tǒng)（如線(xiàn)棒材生產(chǎn)線(xiàn) ）。五、公司鋼后品質(zhì)增效戰(zhàn)略與二級(jí)計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的關(guān)系 目前，為了應(yīng)對(duì)鋼鐵行業(yè)嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化，公司 適時(shí) 提出“鉄前挖潛，鋼后品質(zhì)增效”的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，強(qiáng)力推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和新產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)，開(kāi) 發(fā) X70、X80 和 X100 管線(xiàn)鋼，大力開(kāi)發(fā)汽車(chē)用鋼板。要使這些新產(chǎn)品獲得效益，必須 提高所涉及工序的產(chǎn)品合格率（即生產(chǎn)命中率 ），這樣，各生產(chǎn)線(xiàn)的二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

16、 作用明顯提升。我們二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)人員，要為公司創(chuàng)效，就必須保證二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有功能模塊完全投運(yùn)和正常運(yùn)行，保障二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能正常運(yùn)行所需的各種條件。說(shuō)到底，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)工具，這個(gè)工具有兩個(gè)基本作用，一是支持生產(chǎn)線(xiàn)的正常生產(chǎn)；二是為工藝技術(shù)人員提供了查詢(xún)和追溯產(chǎn)品異常的手段。簡(jiǎn)言之，這個(gè)工具就是為了出精品（高質(zhì)量產(chǎn)品 ）。如前所述，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)歸檔功能，對(duì)每一件產(chǎn)品（如卷板）形成 了 完 備 的數(shù)據(jù)（一卷產(chǎn)品生成一個(gè)數(shù)據(jù)文件 ），每個(gè)數(shù)據(jù)文件記錄了產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備、 工 藝條件和被處理物件的詳細(xì)數(shù)據(jù)。那么，為什么有的產(chǎn)品合格，有的不合 格，通過(guò) 這些 數(shù)據(jù)分析，

17、就可以查找產(chǎn)品是否合格與工藝條件變化之間的關(guān)系。在國(guó) 外的鋼鐵 企業(yè)中 （如新日鐵、蒂森 ），工藝技術(shù)人員的日常工作，就是圍著二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)，用 數(shù)據(jù)分析工藝條件，優(yōu)化生產(chǎn)工藝過(guò)程，促進(jìn)數(shù)學(xué)模型的自身優(yōu)化 能 力，從 而提高產(chǎn)品 的性能。我們應(yīng)該從中得到一些啟迪，珍惜和用好我們寶貴的生 產(chǎn)過(guò)程數(shù) 據(jù)。我們的計(jì) 算機(jī)維護(hù)人員，要使這些數(shù)據(jù)更加直觀、方便，將其做成關(guān)聯(lián) 的表格、 曲線(xiàn)和棒圖，供 工藝技術(shù)人員使用。六、以 更廣闊 的視角審視自動(dòng)化控制系統(tǒng) 前面說(shuō)過(guò)，一級(jí)、二級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成了較為完備的生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。那么 ，如果有三級(jí)四級(jí)，甚至五級(jí)系統(tǒng)呢？ 一級(jí)、二級(jí)系統(tǒng)是生產(chǎn)線(xiàn)（或工序）

18、自動(dòng)化系統(tǒng)，三 級(jí)系統(tǒng)是區(qū)域生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES），四級(jí)是企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)（ERP）,五級(jí)是數(shù)據(jù) 倉(cāng)庫(kù), 決策支持和網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)門(mén)戶(hù)系統(tǒng)。從廣義上說(shuō)，自動(dòng)化是信息化系統(tǒng)的一部分。企業(yè)的產(chǎn)供銷(xiāo)（生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理）行為，應(yīng)該完全工作在企業(yè)信息化的平臺(tái)之上，應(yīng)該是以企業(yè)整體綜合利益最大化為目標(biāo)，優(yōu)化配置資源，優(yōu)化生產(chǎn)和管理流程，生產(chǎn)和 管理是相通的，靠規(guī)律、規(guī)則、機(jī)制、制度和計(jì)算機(jī)軟件來(lái)規(guī)范行為，則優(yōu) 質(zhì)、高效、順行?？咳酥危?則不通不順，或者有時(shí)行，有時(shí)不行。信息化（包括自動(dòng)化 ）的規(guī)則 應(yīng)該具有剛性的約 束力，不允許鉆空子，不允許繞道而行（不允許甩掉應(yīng)該 有的功能）。這樣才能生產(chǎn)出 精品，管理最優(yōu)化，投

19、入成本低，企業(yè)有效益。摩天大廈，源于堅(jiān)實(shí) 的根基，自動(dòng)化系 統(tǒng)是基礎(chǔ)，二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在其中間，起著承上啟下的作 用，意義 重大。七、鋼鐵企業(yè)鋼后生產(chǎn)線(xiàn)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要功能下表摘自一些文獻(xiàn)資料，羅列國(guó)內(nèi)鋼后系統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 的主要 功能，旨在供同志們參考，與我們現(xiàn)有二級(jí)系統(tǒng)的功能相比較，有方向地不斷加以完善和改進(jìn)。表一煉鋼系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的常用功能生產(chǎn)過(guò)程模型名稱(chēng)主要功能鐵水預(yù)處理預(yù)處理模型根據(jù)鐵水?dāng)?shù)據(jù)，計(jì)算 所需粉劑量和氧氣量，推算處理時(shí) 間，推算處理后的鐵 水溫度和處理后鐵水成分。轉(zhuǎn)爐煉鋼靜態(tài)控制模型根據(jù)來(lái)料鐵水?dāng)?shù)據(jù)和歷史上成功爐次的歷史數(shù)據(jù)以及目 標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算出吹氧

20、 量、副原料加入量、副原料加入時(shí) 間，合金料加入量和 時(shí)間，計(jì)算出重點(diǎn)鋼水成分和溫度。 是全自動(dòng)煉鋼的基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)控制模型轉(zhuǎn)爐副槍測(cè)定后，根 據(jù)副槍測(cè)定數(shù)據(jù)和所要達(dá)到的停吹 碳和停吹溫度，計(jì)算 出還需吹煉的氧量。如果需要加入 冷卻劑，計(jì)算出冷卻 劑量。實(shí)時(shí)推定鋼水碳和鋼水溫度。 模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)自學(xué)習(xí)。合金計(jì)算模型根據(jù)收得率，計(jì)算所 要兀素量，所需合金量。模型進(jìn)行 自學(xué)習(xí)。計(jì)算收得率 上下限。根據(jù)目標(biāo)停吹成分或推定 停吹成分，在最低成本的基礎(chǔ)上計(jì)算出每爐鋼需要加入 的合金量。RH爐溫度模型根據(jù)處理開(kāi)始的首次測(cè)溫信息預(yù)報(bào)整個(gè)處理周期鋼水溫度變化的變化趨勢(shì)。根據(jù)RH處理過(guò)程中的測(cè)溫信息、實(shí)際合金加入量

21、、 吹氧量以及操作工設(shè)定的信息，實(shí)時(shí)推定鋼水溫度變化。操作人員根據(jù)溫度預(yù)報(bào)值可以有效地對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行控 制，提高處理終點(diǎn)的 溫度命中率。靜態(tài)脫碳模型根據(jù)處理開(kāi)始獲得的 初始碳、游離氧、鋼液溫度和真空 排氣模式等信息，在 處理初期預(yù)報(bào)達(dá)到目標(biāo)碳含量所必 須的處理時(shí)間和吹氧量等綜合信息。動(dòng)態(tài)脫碳模型動(dòng)態(tài)脫碳模型是基于 分析碳及愁真空產(chǎn)生的廢氣信息， 結(jié)合自適應(yīng)控制技術(shù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)鋼水碳含量的模型。合金最小成本模型根據(jù)鋼種兀素需求、兀素收得率、鋼水分析值等信息， 計(jì)算出一組成本最低 的合金投入量和投入組合。成分預(yù)報(bào)模型根據(jù)實(shí)際合金投入量、鋼水分析值、收得率預(yù)測(cè)鋼水中 各元素的含量。LF爐溫度模型根據(jù)鋼液

22、溫度已有的 實(shí)際測(cè)量值與米取的工藝操作，實(shí) 時(shí)推定鋼液的當(dāng)前溫 度值和預(yù)報(bào)未來(lái)時(shí)刻的鋼液溫度， 并根據(jù)所預(yù)報(bào)的在標(biāo)準(zhǔn)處理時(shí)刻鋼液的溫度與實(shí)際溫度 的差值計(jì)算出所需要 的通電量。脫硫模型根據(jù)所處理鋼種目標(biāo) 硫含量的要求、處理前鋼水中硫含 量、渣中硫含量添加 一定量的合成渣與石英，從而使鋼 液中硫含量降低到目 標(biāo)值上限以下。合金最小成本模型根據(jù)鋼種兀素需求、兀素收得率、鋼水分析值等信息， 計(jì)算出一組成本最低 的合金投入量和投入組合。成分預(yù)報(bào)模型根據(jù)實(shí)際合金投入量、鋼水分析值、收得率預(yù)測(cè)鋼水中 各元素的含量。板坯連鑄二冷配水模型控制二冷水流量，提高板坯質(zhì)量。優(yōu)化切割模型以連鑄機(jī)目錄指示的 切斷長(zhǎng)度為

23、基礎(chǔ)，充分考慮鑄機(jī)內(nèi) 發(fā)生的品質(zhì)異常，通 過(guò)處理的鋼水量，計(jì)算出切割報(bào)廢 量最小、鑄造的成品 率最大時(shí)，控制切割機(jī)的切割動(dòng)作。液芯壓下模型計(jì)算整個(gè)板坯的溫度 分布，計(jì)算板坯內(nèi)部的固態(tài)和液態(tài) 分布，進(jìn)行液芯壓下 控制，消除中心偏析。質(zhì)量判定模型根據(jù)設(shè)備工況和工藝 條件，模擬判定板坯質(zhì)量，供工藝 技術(shù)人員參考。漏鋼預(yù)報(bào)模型粘結(jié)性漏鋼預(yù)報(bào)模型：根據(jù)結(jié)晶器中熱電偶檢測(cè)到的實(shí)時(shí)溫度值，依據(jù) 粘結(jié)性漏鋼的典型溫度特征， 使用神經(jīng)兀網(wǎng)絡(luò)+模糊控制技術(shù)，結(jié)合專(zhuān)豕經(jīng)驗(yàn)和相 關(guān)邏輯，預(yù)報(bào)和避免 粘結(jié)性漏鋼的發(fā)生。縱裂性漏鋼預(yù)報(bào)模型：根據(jù)縱裂性漏鋼的典型溫度特征，使用神經(jīng)元網(wǎng) 絡(luò)+模糊控制技術(shù)，結(jié)合 專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)

24、邏輯，預(yù)報(bào) 和避免縱裂性漏鋼的發(fā)生。表二 軋鋼系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的常用功能生產(chǎn)過(guò)程模型名稱(chēng)主要功能中厚板道次設(shè)定計(jì)算：自動(dòng)計(jì)算出每一道次的壓下量和各種參數(shù)。厚度控制模型，保證厚度在允許公差之內(nèi)，保證厚度同板差在允許范圍之內(nèi)。冷卻模型：軋后冷卻控制（ACC ），淬火控制（DQ）。熱連軋軋制力模型軋制力是熱軋工序中 最重要的參數(shù)，根據(jù)鋼卷數(shù)據(jù)、機(jī) 械參數(shù)、軋件材料特 性以及工藝所需要的計(jì)算類(lèi)型，計(jì) 算生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化 系統(tǒng)所需的軋制力、軋制力矩、軋 制功及前滑等參數(shù)， 供其它數(shù)學(xué)模型和基礎(chǔ)自動(dòng)化使用。道次模型計(jì)算各機(jī)架的壓下量和輥縫。厚度模型遵循秒流量原理，借 助基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，計(jì)算各機(jī)架的 壓下位置、

25、張力和軋 制速度，再與測(cè)厚儀檢測(cè)值相比較， 把厚度控制在公差范圍之內(nèi)。寬度模型（一般有 立輥控制）根據(jù)板坯來(lái)料寬度和精軋寬度，進(jìn)行寬度壓下負(fù)荷分配、 道次計(jì)劃預(yù)計(jì)算、后 計(jì)算、自適應(yīng)、前饋控制、反饋控 制和短行程控制，并進(jìn)行精軋的自然寬展的計(jì)算和測(cè)量。終軋溫度模型根據(jù)精軋道次計(jì)算數(shù)據(jù)，計(jì)算熱軋帶鋼在精軋區(qū)域的溫 降，計(jì)算機(jī)架間冷卻 水噴放時(shí)序和水量設(shè)定等，兩個(gè)目 標(biāo)：一、保證達(dá)到精 軋后溫度目標(biāo)值；二、保證帶鋼溫 度的通板一致性。層流冷卻模型根據(jù)精軋后溫度和卷 曲目標(biāo)溫度，計(jì)算層流冷卻閥門(mén)開(kāi) 啟方式、開(kāi)啟數(shù)量和 開(kāi)啟時(shí)間，進(jìn)行頭部調(diào)整。并且根 據(jù)實(shí)際測(cè)量帶鋼溫度，進(jìn)行前饋控制、反饋控制、后計(jì)

26、算和自適應(yīng)計(jì)算。板型控制模型根據(jù)目標(biāo)值，計(jì)算 CVC和彎輥力，控制帶鋼斷面形狀， 控制各種浪板的發(fā)生。平整機(jī)平整模型根據(jù)鋼卷原始數(shù)據(jù)和 目標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算不同規(guī)格的機(jī)組張 力和壓下位置的設(shè)疋值。加熱爐加熱模型根據(jù)鋼坯的入爐前溫 度值、成分?jǐn)?shù)據(jù)和目標(biāo)溫度，計(jì)算 燃料噴吹量及鋼坯在加熱爐內(nèi)各段的逗留時(shí)間，再根據(jù) 溫度實(shí)測(cè)值，反饋計(jì) 算和自適應(yīng)計(jì)算。優(yōu)化燃燒模型根據(jù)含氧量分析儀， 計(jì)算空氣和燃?xì)獾谋嚷?，控制充?燃燒，節(jié)約燃料。計(jì) 算鋼坯在加熱爐內(nèi)各段的速度和經(jīng) 過(guò)時(shí)間，用最少的燃 料加熱到目標(biāo)溫度。表三 深加工生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)學(xué)模型的常用功 能生產(chǎn)過(guò)程模型名稱(chēng)主要功能酸軋線(xiàn)酸洗設(shè)定模型根據(jù)鋼卷原始數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)和控制參數(shù)， 計(jì)算出鋼帶通過(guò)酸槽 的速度、在酸槽內(nèi)