[高炉专家系统在唐钢新一炉生产中的整合应用] 高炉专家系统
摘要:本文简要介绍了芬兰高炉专家系统(BEENS)的技术内容及在唐钢新一炉生产中的调试(包括安装前做的OPC通讯程序)及整合应用。 关键词:OPC通讯 BFENS
前言
唐钢炼铁厂南区新一炉引进了芬兰的高炉专家系统(简称BFENS),该系统含有最新、最先进的高炉计算机管理技术,它包括高炉计算模型和过程处理模型,在高炉的控制中,给操炉人员提供极大的帮助。经过安装及调试,BFENS在唐钢新一炉的生产中正常投入使用,并有良好的应用效果。
BFENS的配置及网络结构
BFENS是建立在一级自动化控制系统上的二级管理系统。一级系统使用西屋的Ovation系统,其OPC站(即OPC Server)专门用于读取自动化控制的现场数据并提供给二级管理系统。OPC Client 端装有通讯程序,它连接到OPC Server上,读取所需的现场数据,存入专家系统的数据库。BFENS有自己的服务器,客户端通过网络与服务器连接,与Ovation系统在不同的网段上,由防火墙将这两个网络隔开。同时,防火墙为OPC Client的IP留出一个访问专家数据库的1521端口,使其能够连接到数据库中,保证通讯程序的正常运行。
BFENS的通讯程序
通讯程序简介
通讯程序专门用于从OPC服务器读取PLC现场的数据,并经过一定的处理,将数据存入专家系统数据库,用VB设计。通讯程序主要分为两部分:OPC的设置和通讯数据的处理。
OPC的设置
OPC设置的具体步骤为:设置相关环境变量(在VB的工程中引用OPC Automation 2.0),定义OPC服务相关变量,连接到OPC服务器,添加OPC组,添加OPC Item,读取数据。
值得特别说明的是,由于专家系统所需的数据比较多,一条条添加OPC Item比较麻烦,而且程序也变得冗余繁杂。于是,在数据库中新建一个TAG_FIELD_BFENS表,专用于存放一级系统数据的TAGNAME(一级系统中的点名)和FIELDNAME(二级系统中的字段),在通讯处理时,先读取每个表所对应的TAGNAME和FIELDNAME,然后设置OPC Item 参数。再用OPCItemCollection.AddItems ItemCount,OPCItemIDs,ClientHandles, ItemServerHandles, ItemServerErrors 这条语句Add OPC Items,这样现场的数据就从OPC服务器中读取出来了,它放在多个数组变量中。再将这些值存入数据库表中。
通讯数据处理
通讯数据的处理主要是将读取的现场数据经过处理后存入数据库。它又分成高炉本体和上料数据。数据的采样周期为3S,每3S将高炉本体的数据存入MOMENTARY表。将上料数据存入CH_KJSJWB;炉顶数据存入CH_LDSJWB7中。有新数据时,触发器CH_AF_INSERT_CH_KJSJWB和CH_AF_INSERT_CH_LDSJWB7被触发,将这些数经过一定处理分别插入到BINHIS和BATCHHIS表中。
BFENS的软件组成
专家系统软件由技术计算、知识处理、人机接口、高炉模型和神经系统这五部分组成。
(1)技术计算用于计算指标、平均值、标准偏差、和涉及到高炉过程控制的其他参数。
(2)知识处理用于诊断高炉的状态,专家系统将检测高炉内各种错综复杂的现象。
(3)人机接口基于图形窗口显示,它具体有显示和报表两大部分。显示又分为过程显示、趋势显示、输入显示。并将所需的数据做成日报、月报和年报,以供操作工随时查看。
(4)高炉过程模型包括炉料计算模型,出铁控制模型以及炉缸侵蚀监控模型。这些模型是专家系统中比较重要的内容,它监控了高炉多方面的操作和运行状况,并给予操作工专业的指导建议。
(5)神经系统有神经系统网络的应用组成,它分类测量的高炉数据来预先确定测量图形种类,结果由应用程序窗口在线显示。从这些显示中,操作人员可以观察到所有的外形图,并可以看到在选定的查看时间段内,图形如何变化。
BFENS与原有管理系统的整合应用
在实际应用中,中控操作人员提出了以下问题:由于操炉人员习惯于使用原来的计算机管理系统中的生产报表和配料计算模型,而专家系统的炉缸侵蚀模型和操作建议及神经系统又是原系统没有且他们比较关注的。因此如果将两个系统整合在一起应用,将会达到更好的应用效果。为此,做了以下工作。
为使操作人员启动程序更方便,专家系统中新加了几个调用端口,将原有管理系统的程序放在专家系统的目录下,可由专家系统直接调用。
原有的管理系统与专家系统有两个不同的数据库,操作人员需要将出铁数据和原料分析等数据在两个系统中分别输入,这样就增加了他们的工作量。在专家系统最后的调试中,专家系统的出铁输入画面中添加了部分内容,取消了原有管理系统的出铁输入。并将原来操作日志报表2中的渣铁数据改为从专家系统数据库中取出,在报表打印的程序中更改了数据库的连接,生成新报表,报表样式未做大的改变。为使专家系统中不再输入原料分析等数据,还可以让系统得到这些数据保证它的正常运行,专家系统数据库中新建了几个存储过程,在成份画面中增加,删除和修改时调用这些存储过程,将输入的数据也保存到专家系统中。这样,只需一次数据输入,同时可保证两个系统的正常运行。
在做了上述整合工作后,操作人员的工作量比以前大大降低了。而且两套程序的正常稳定运行,既可以在控制中互作参考,使操作工逐渐掌握专家系统中有别于原来系统的新思想和控制方法,又符合操作工原来的操作习惯。
BFENS的使用现状
现在,BFENS在新一炉稳定运行,它能够实时监控高炉操作的各种情况,并在炉况不稳定时,及时地给操作工发送消息,提供操作建议,使高炉能够正常运转。并取得了增产、降耗、职工劳动强度降低的良好效果。
当然,由于国外的某些技术可能不是特别适合中国的具体生产实际,例如,出铁开始时,出铁速度会越来越快,而专家系统只是判断出第一罐铁的速度来给出提示信息,从而导致提示信息不准确。因此,我们应该和工艺人员结合,根据实际情况做出相关规则和参数进一步的调整,以符合实际需要, 使高炉生产的控制和管理水平得到整体提高。