高炉过程控制计算机的体系结构.doc

高炉过程控制计算机的体系结构 摘要 通过对10年来高炉过程控制计算机系统的3种体系结构(集中控制型、分散控制型和Client Server型)在系统配置、开发和维护等方面的主要优缺点的比较，得出Client Server型在目前阶段是比较合适的结构的结论。关键词 高炉过程控制计算机体系结构配置 Architecture of process control computer for blast furnace Abstract By comparison of the advantage and shortcoming among three architectures of process control computer(centralized control, distributed control and Client-Server type) for blast furnace, a conclusion is drawn that Client-Server is a more suitable architecture at present. Key words blast furnace; process control computer; architecture; configuration 　　10年来，我国陆续建成投产了不少大中型现代化高炉，其自动化控制水平基本不低于同期的国际先进水平。　　高炉自动化控制系统一般分为两级：设备控制级和过程控制级。过程控制计算机随着计算机技术的发展，体系结构也相应发生变化，主要分为集中控制型、分散控制型、Client-Server型。其应用功能变化不大，主要有原料数据分析处理、原料称量(预约)处理、装料数据处理、本体数据处理、出铁渣数据处理、热风炉数据处理、数学模型运算、画面和报表处理。其工作流程如图1所示，过程级从基础自动化级定时和不定时采集数据，将收集的各种过程数据分类、处理，生成累计值、平均值，写入数据库系统，进行各种技术计算和模型运算，得到各种指标，对高炉内部状态进行推测和预测，生成各种优化的设定值，并将设定值发送给基础自动化级，指导高炉平稳操作。下面结合具体实例说明这3种结构如何实现以上应用功能。 图1　过程计算机的主要工作流程 1　集中控制型 　　早期限于计算机硬件能力有限，设备昂贵，大多采用1台主机承担过程控制级的全部基本功能，包括从数据采集、计算、模型运算、操作值设定，到画面生成和打印控制等。采用这种结构的有攀枝花钢铁公司的4＃高炉，上海宝钢集团公司的1＃、2＃、3＃高炉。攀钢4＃高炉容积1350m3，系统较小，只采用1台主机。宝钢的3座高炉容积都在4000m3以上，系统庞大，采用2台主机，1台作过程控制用，另1台用于热备兼系统维护。下面以1993年投产的宝钢3＃高炉为例来介绍，硬件、软件配置分别如图2、3所示。 图2　宝钢3＃高炉硬件配置DPU—分布式过程处理单元；PCI—喷煤粉 图3　宝钢3＃高炉软件配置 　　系统采用两台DEC公司的VAX4200，DEC公司的VAX机是我国当年推荐的优选系列机型之一，VAX4200为当时VAX系列最先进的小型机型号。两台VAX4200互相之间用Watch-dog相连，采用镜像磁盘，分别与Ethernet和Westnet相连，备用机时刻监视主机，一旦主机故障，系统就自动切换到备用机上，继续运行。操作系统采用VMS操作系统。一代炉龄数据库运行在VAX3100上。操作监视设定画面可显示在3台工作站和2台XWindows图形终端之中的任一台上，但画面程序实际运行于主机之上。计算机的连续报表如操作记录表、故障记录由专用打印机连续打印，其余报表如班、日、月、自由格式等报表由指定打印机打印(可以修改指定)。　　该系统的数据库系统比较独特，由几百个文件构成。文件类型大致分为两类，一类为固定记录数目、按记录号直接存取的文件(如设备实时状态文件)；另一类为固定最大记录数目、按先进先出原则存取的文件(如故障记录文件)。应用程序直接调用用FORTRAN语言编写的接口程序，对文件进行读写。由于是对文件进行直接存取，缩短了运行时间，提高了执行效率。缺点是无法对由文件组成的数据库进行直观查询，给开发、调试、维护带来很大困难。因为程序对文件中的记录号和项进行操作，当系统庞大时，开发工作量很大，调试时查错不易。如果不是对程序和数据库非常熟悉，几乎不可能对其进行维护。　　当时计算机硬件昂贵、能力有限，使这种结构的系统存在一个主要缺点，即整个庞大系统的安危系于主机身上。为了防止因主机故障造成整个系统瘫痪，就需增加一个主机作为备用，而有些厂家恐怕就负担不起这个费用。 2　分散控制型 　　随着计算机硬件的迅速发展，硬件能力大增，价格下降，