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摘 要：随着梅钢公司产品结构调整及工艺装备升级技术改造要求，炼钢厂新建二期项目。在二期炼钢厂内建设1座双工位LF钢包精炼炉及相应的公辅设施。本论文介绍了新上线的精炼炉过程控制系统，着重从系统环境、系统功能、体系结构、通讯设计、关键模型技术等方面对系统进行了阐述。
关键词：精炼；过程控制；系统；模型
1 引言
随着公司产能的提升，二期炼钢项目的建成及投产，新精炼炉过程控制系统也随之上线运行，此次系统以炼钢一期两座精炼炉的过程控制系统作为设计依据，同时结合老系统开发过程中出现的问题，及系统上线后进行的功能完善情况，在系统设计时将部分系统功能进行了调整。同时结合Linux操作系统，使用C++语言对精炼炉模型程序进行了重新编写。
2 系统环境
该系统采用了ftServer 6210双路双模块冗余机架式服务器，服务器配备3个双口1000Base-T以太网卡。并使用以高效性和灵活性著称的Linux操作系统，同时使用IBM的DB2数据库，系统的应用结构其构建基础使用的是开放性好，可扩充能力强，应用开发功能完备的iPlature平台。
3 系统功能介绍
3.1 应用功能总体说明
精炼炉过程控制系统控制的范围是从前工序的钢包到达精炼炉的钢包台车开始，经钢包车到达处理位，炉盖下降、通电处理、测温采样、合金投入、喂丝、炉盖上升、钢包引出，到达吊点吊离为结束。
精炼炉过程控制系统从炼钢生产管理系统（L3）获取生产计划、制造标准、钢种变更、炉次确定等信息，接收分析计算机的成份数据，及其他相关计算机系统的运转状况及生产实绩信息。
精炼炉过程控制系统接收基础自动化控制系统（L1）的过程实绩数据，对现场的状态和生产过程进行跟踪控制、收集LF 生产的炉次实绩及生产过程关键事件数据。同时将精炼炉的运转状况及作业实绩数据发送给炼钢生產管理系统及相关区域过程控制系统。
3.2 工程数据管理
精炼炉过程控制系统的工程数据管理主要包括：接收L3系统下发的制造标准，并可以在L2系统中进行查询；接收L3系统下发的制造命令，并根据现场实际生产情况对制造命令进行变更、删除以及炉次确定；根据与L3的出钢计划接收约定，接收、处理和管理L3下发的出钢计划；根据现场实际生产情况，接收L3下发的钢种变更命令；接收炼钢分析系统的分析结果，并存入数据库，并显示在L2画面上；接收L1系统来的运转状况后，发送给炼钢L3及相关L2系统；当一个炉次结束吊离后，将本炉次的生产实绩发送给L3及相关L2系统。
3.3 过程控制
精炼炉过程控制系统主要是跟踪和收集从钢包到达精炼炉到钢包吊离的整个过程中设备管理信息、作业时间信息、通电信息、合金投入信息、测温采样信息、喂丝信息、能介信息以及定周期信息。除此之外，精炼炉过程控制系统在线使用的设备进行登记及统计设备的使用次数，收集生产过程中的各种实绩值，并保存到数据库中。
控制流程如图：
4 系统体系结构
该系统采集基础自动化的现场实际数据等信息，在进行相关处理后，显示在过程控制系统画面上，用以指导现场生产和执行相应的操作，同时将现场的事件信息及实绩数据发送给生产管理系统，结构图如下：
5 系统通讯设计
5.1 L2系统与L1系统和L3系统的通讯方式
精炼炉服务器通过TCP/IP Socket的方式与基础自动化控制系统和炼钢企业管理系统进行数据通讯。服务器与基础自动化控制系统和炼钢企业管理系统建立通讯回线（与基础自动化控制系统通讯使用的是静态回线，与炼钢企业管理系统通讯采用的是动态回线）。数据通过TCP/IP的方式完成发送或接收。TCP/IP Socket通讯的方式，所占用的资源少，参与通讯的L3系统以及各L2区域服务器无须开放本系统的数据库资源给对方，是L2与L3之间通讯的最优方式。
5.2 通讯中间软件
在系统通讯过程中使用了宝信开发的iXComPCS软件，它是一款面向开发人员的外部通信中间件平台，通过它可以实现网络上计算机之间的数据通信。作为通信中间件，对上层的应用程序提供了统一的编程接口。
其主要组成为：
后台进程管理服务通过通信核心服务，为应用提供实时可靠的数据传输服务，以及远程管理服务为分布式操作提供了实现途径；后台控制工具，控制通信核心服务中的各回线的启停；前台控制工具，可以在异地对平台进行控制；这里的应用泛指所有和平台打交道的外部服务，包括应用开发人员编写的应用服务和类似iPlature等中间件平台等。
6 关键模型技术实现
6.1 精炼炉加热模型
精炼炉加热模型从精炼炉加热及冶金学基本原理出发，对需要进行温度升高和成分微调的钢种进行处理，分为预报模块和推定模块。预报模块的目的是根据每一炉次开始获得的钢液状态、成分信息、首次测温、目标温度等信息，在精炼处理初期即给操作人员提供为达到一定钢水温度所必须的处理时间和通电操作等综合信息指导；推定模块的目的是在得到钢水基本信息和操作量信息，如合金投入量等信息以后，推算加热过程中钢水温度的趋势，及加热过程中所需要使用的通电操作信息。两个模块的综合使用能够逐渐优化精炼炉加热工艺，使操作人员更好的控制处理过程，从而达到满足生产节奏需要的同时降低生产成本的目的。
6.2 精炼炉合金模型
精炼炉合金模型的功能是根据钢液初始成分和目标成分的要求，以及各成分最小、最大值等各种限制条件，计算最优的各合金投入量与合金投入组合。计算完成后，把各个合金投入量的结果下发给L1的投料系统，以便使冶炼的钢水达到钢种要求的目标成分。
合金最小成本模型根据钢水初始成分和目标成分的要求，确定使合金投入总成本最小的合金投入组合、投入量。
7 结束语
本论文对梅钢精炼炉过程控制系统的应用功能进行了详细的阐述。随着梅钢产品品种的不断增加，精炼炉将发挥越来越重要的作用，梅钢精炼炉过程控制系统及相关模型上线以来一直稳定运行，系统采集到的实际生产数据为掌握精炼炉实际生产情况提供数据依据，而模型计算数据也给现场提供生产数据参考，为公司的降本增效做出贡献。
关键词：精炼；过程控制；系统；模型
1 引言
随着公司产能的提升，二期炼钢项目的建成及投产，新精炼炉过程控制系统也随之上线运行，此次系统以炼钢一期两座精炼炉的过程控制系统作为设计依据，同时结合老系统开发过程中出现的问题，及系统上线后进行的功能完善情况，在系统设计时将部分系统功能进行了调整。同时结合Linux操作系统，使用C++语言对精炼炉模型程序进行了重新编写。
2 系统环境
该系统采用了ftServer 6210双路双模块冗余机架式服务器，服务器配备3个双口1000Base-T以太网卡。并使用以高效性和灵活性著称的Linux操作系统，同时使用IBM的DB2数据库，系统的应用结构其构建基础使用的是开放性好，可扩充能力强，应用开发功能完备的iPlature平台。
3 系统功能介绍
3.1 应用功能总体说明
精炼炉过程控制系统控制的范围是从前工序的钢包到达精炼炉的钢包台车开始，经钢包车到达处理位，炉盖下降、通电处理、测温采样、合金投入、喂丝、炉盖上升、钢包引出，到达吊点吊离为结束。
精炼炉过程控制系统从炼钢生产管理系统（L3）获取生产计划、制造标准、钢种变更、炉次确定等信息，接收分析计算机的成份数据，及其他相关计算机系统的运转状况及生产实绩信息。
精炼炉过程控制系统接收基础自动化控制系统（L1）的过程实绩数据，对现场的状态和生产过程进行跟踪控制、收集LF 生产的炉次实绩及生产过程关键事件数据。同时将精炼炉的运转状况及作业实绩数据发送给炼钢生產管理系统及相关区域过程控制系统。
3.2 工程数据管理
精炼炉过程控制系统的工程数据管理主要包括：接收L3系统下发的制造标准，并可以在L2系统中进行查询；接收L3系统下发的制造命令，并根据现场实际生产情况对制造命令进行变更、删除以及炉次确定；根据与L3的出钢计划接收约定，接收、处理和管理L3下发的出钢计划；根据现场实际生产情况，接收L3下发的钢种变更命令；接收炼钢分析系统的分析结果，并存入数据库，并显示在L2画面上；接收L1系统来的运转状况后，发送给炼钢L3及相关L2系统；当一个炉次结束吊离后，将本炉次的生产实绩发送给L3及相关L2系统。
3.3 过程控制
精炼炉过程控制系统主要是跟踪和收集从钢包到达精炼炉到钢包吊离的整个过程中设备管理信息、作业时间信息、通电信息、合金投入信息、测温采样信息、喂丝信息、能介信息以及定周期信息。除此之外，精炼炉过程控制系统在线使用的设备进行登记及统计设备的使用次数，收集生产过程中的各种实绩值，并保存到数据库中。
控制流程如图：
4 系统体系结构
该系统采集基础自动化的现场实际数据等信息，在进行相关处理后，显示在过程控制系统画面上，用以指导现场生产和执行相应的操作，同时将现场的事件信息及实绩数据发送给生产管理系统，结构图如下：
5 系统通讯设计
5.1 L2系统与L1系统和L3系统的通讯方式
精炼炉服务器通过TCP/IP Socket的方式与基础自动化控制系统和炼钢企业管理系统进行数据通讯。服务器与基础自动化控制系统和炼钢企业管理系统建立通讯回线（与基础自动化控制系统通讯使用的是静态回线，与炼钢企业管理系统通讯采用的是动态回线）。数据通过TCP/IP的方式完成发送或接收。TCP/IP Socket通讯的方式，所占用的资源少，参与通讯的L3系统以及各L2区域服务器无须开放本系统的数据库资源给对方，是L2与L3之间通讯的最优方式。
5.2 通讯中间软件
在系统通讯过程中使用了宝信开发的iXComPCS软件，它是一款面向开发人员的外部通信中间件平台，通过它可以实现网络上计算机之间的数据通信。作为通信中间件，对上层的应用程序提供了统一的编程接口。
其主要组成为：
后台进程管理服务通过通信核心服务，为应用提供实时可靠的数据传输服务，以及远程管理服务为分布式操作提供了实现途径；后台控制工具，控制通信核心服务中的各回线的启停；前台控制工具，可以在异地对平台进行控制；这里的应用泛指所有和平台打交道的外部服务，包括应用开发人员编写的应用服务和类似iPlature等中间件平台等。
6 关键模型技术实现
6.1 精炼炉加热模型
精炼炉加热模型从精炼炉加热及冶金学基本原理出发，对需要进行温度升高和成分微调的钢种进行处理，分为预报模块和推定模块。预报模块的目的是根据每一炉次开始获得的钢液状态、成分信息、首次测温、目标温度等信息，在精炼处理初期即给操作人员提供为达到一定钢水温度所必须的处理时间和通电操作等综合信息指导；推定模块的目的是在得到钢水基本信息和操作量信息，如合金投入量等信息以后，推算加热过程中钢水温度的趋势，及加热过程中所需要使用的通电操作信息。两个模块的综合使用能够逐渐优化精炼炉加热工艺，使操作人员更好的控制处理过程，从而达到满足生产节奏需要的同时降低生产成本的目的。
6.2 精炼炉合金模型
精炼炉合金模型的功能是根据钢液初始成分和目标成分的要求，以及各成分最小、最大值等各种限制条件，计算最优的各合金投入量与合金投入组合。计算完成后，把各个合金投入量的结果下发给L1的投料系统，以便使冶炼的钢水达到钢种要求的目标成分。
合金最小成本模型根据钢水初始成分和目标成分的要求，确定使合金投入总成本最小的合金投入组合、投入量。
7 结束语
本论文对梅钢精炼炉过程控制系统的应用功能进行了详细的阐述。随着梅钢产品品种的不断增加，精炼炉将发挥越来越重要的作用，梅钢精炼炉过程控制系统及相关模型上线以来一直稳定运行，系统采集到的实际生产数据为掌握精炼炉实际生产情况提供数据依据，而模型计算数据也给现场提供生产数据参考，为公司的降本增效做出贡献。