吳曉強

(寶鋼特鋼有限公司，上 海 200940)

摘要：主要描述了熱軋板熱處理線離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的功能、方案和特點。包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理以及系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。首先介紹了熱軋板熱處理生產(chǎn)線現(xiàn)狀和存在的問題，以及熱處理生產(chǎn)線組成結(jié)構(gòu)和特點；其次介紹了離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的目的是完善熱軋板熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)，解決熱軋廠熱處理線的數(shù)據(jù)收集、查詢、新工藝設計以及數(shù)據(jù)分析的難題；同時介紹了離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)硬件設計的方法、軟件設計的構(gòu)思和實施本系統(tǒng)采取技術(shù)手段；最后介紹了離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的特點—— 通訊接口的規(guī)范性、系統(tǒng)功能的可擴展性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。

關(guān)鍵詞：熱處理生產(chǎn)線；離線分析；數(shù)據(jù)管理

鋼板熱處理屬于熱軋板產(chǎn)線的后道工序，鋼板軋制結(jié)束后,8 0 % 的鋼板都需要進行熱處理，熱處理工藝過程要求非常嚴格，有些鋼板在爐內(nèi)時間比工藝規(guī)定的時間少 4 m i n 就會導致鋼板報廢 ^[1]。目前，國內(nèi)鋼板熱處理生產(chǎn)線已經(jīng)有許多條 ，配置在熱處理生產(chǎn)線上的各級控制系統(tǒng)負責控制鋼板的整個熱處理過程，負責關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)的處理，完成熱處理爐的溫度調(diào)控、輥速匹配、溫度數(shù)據(jù)實時收集和熱處理實績上傳等工作。這些熱處理控制系統(tǒng)不能存儲過多生產(chǎn)數(shù)據(jù)，一般情況下可以存儲！個月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)存儲量太大，則會降低控制系統(tǒng)運行速度，影響系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)畫面刷新速率趨緩，影響操作畫面的正常使用。因此，開發(fā)熱軋板熱處理生產(chǎn)線離線數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)是非常必要的。

1 熱軋板熱處理生產(chǎn)線現(xiàn)狀

1 .1 存在的問題

在實際生產(chǎn)過程中，板帶熱軋廠熱處理線控制系統(tǒng)上查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)及熱處理工藝數(shù)據(jù)時出現(xiàn)很多的異常現(xiàn)象。例如：在線熱處理線系統(tǒng)如需查詢生產(chǎn)實績，需要軟件維護人員直接打開數(shù)據(jù)庫 ，在數(shù)據(jù)庫里查找所需生產(chǎn)數(shù)據(jù)，工藝人員和生產(chǎn)人員就不能同時直接進入系統(tǒng)進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢。工藝及設備人員不能隨時查詢熱處理生產(chǎn)數(shù)據(jù) ，也無法查詢較早期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如果通過在在線熱處理系統(tǒng)上進行新工藝設計工作或進行技術(shù)分析，當查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)時就會影響正常生產(chǎn)過程的系統(tǒng)控制。在操作畫面使用查詢功能時，工藝人員就不能同時進行數(shù)據(jù)庫查詢工作，生產(chǎn)控制的操作終端不能正常使用，整個生產(chǎn)線就需處于停產(chǎn)狀態(tài)。

原有的熱處理產(chǎn)線控制系統(tǒng)供應商已經(jīng)加密 ，用戶無法了解掌握其系統(tǒng)內(nèi)在程序模塊結(jié)構(gòu)，在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)之上進一步開發(fā)研制新的功能困難很大，在生產(chǎn)運行的熱處理線上進行控制系統(tǒng)的功能改進風險也相當大，而且一但失敗會對已經(jīng)應用的熱處理控制系統(tǒng)造成嚴重的破壞。

1.2 熱處理生產(chǎn)線組成結(jié)構(gòu)和特點

在線熱處理控制系統(tǒng)功能控制示意圖見圖1 所示。

如何實現(xiàn)對熱處理的工藝數(shù)據(jù)分析，而又不影響在線熱處理生產(chǎn)過程，目前國內(nèi)基本上采用的方法如下：

(1) 把熱處理數(shù)據(jù)用移動硬盤拷貝出來，在需要進行數(shù)據(jù)查詢時，首先熱處理生產(chǎn)線要停止生產(chǎn)，把歷史數(shù)據(jù)拷貝到控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，查詢分析結(jié)束后，要把拷入的生產(chǎn)數(shù)據(jù)刪除，才能恢復控制系統(tǒng)。這種方法嚴重依賴在線控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)分析時，熱處理線不能生產(chǎn)，對生產(chǎn)影響大，還可能對生產(chǎn)線的安全產(chǎn)生威脅，因為數(shù)據(jù)導入導出時可能對控制系統(tǒng)造成破壞性影響，也可能帶入病毒。

(2)定時輸出各類熱處理數(shù)據(jù)報表，編號存檔 ，在需要查檔時，根據(jù)日期找到指定時期的數(shù)據(jù)報表。

2 離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的開發(fā)

開發(fā)離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的目的是完善熱軋板熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)，來解決熱軋廠熱處理線的數(shù)據(jù)收集、查詢、新工藝設計、數(shù)據(jù)分析的難題。

離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)與在線熱軋板熱處理線有通訊聯(lián)系，但不影響板帶熱處理生產(chǎn)過程，不參與在線生產(chǎn)的熱處理線的控制，不干涉生產(chǎn)過程，但其所有數(shù)據(jù)來源均取自在線熱處理控制系統(tǒng)。

熱處理工藝控制數(shù)據(jù)是指在熱處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的現(xiàn)場實績，這些數(shù)據(jù)對生產(chǎn)工藝過程和產(chǎn)品品質(zhì)的控制起到重要作用。

2. 1 硬件及軟件設計

熱軋板熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)配置了一臺專用服務器，用于實現(xiàn)一種熱處理工藝數(shù)據(jù)分析，編制專用應用軟件，可以供工藝人員、設備管理人員、研究院專家實時使用，為新熱處理工藝設計及新產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)支持。服務器型號是 H P D L 388G 7 E 5606 IP S P 1114A P ，該服務器配置 146G 硬 盤 6 塊 ，足夠滿足熱處理數(shù)據(jù)的查詢分析、存儲功能。

數(shù)據(jù)庫使用oracle 1 0 g，系統(tǒng)軟件是windows2003 server，編程軟件用 visual studio 2005。服務器安裝在主機房，使用超五類網(wǎng)絡，把熱處理線控制系統(tǒng)與專用服務器連接起來，建立一個數(shù)據(jù)通訊通道。

2 .2 熱軋板熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)功能設計

對在線熱處理系統(tǒng)的各控制功能進行考察，由于原有控制系統(tǒng)已經(jīng)加密，只能從外表功能分析并確認其內(nèi)在的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行分析和歸類，建立實用的熱處理數(shù)據(jù)分析功能，形成一個完整的技術(shù)方案。

本項目開發(fā)的技術(shù)方案解決了無法在熱處理線控制系統(tǒng)上查詢分析歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)及新熱處理工藝設計的難題，本項目軟件開發(fā)與應用不影響正常的熱處理生產(chǎn)過程，不干擾操作畫面的使用。新增了在線數(shù)據(jù)快速存儲功能和無數(shù)據(jù)分析比較的功能，并增加了生成溫度曲線的呈現(xiàn)方式。本項目開發(fā)的系統(tǒng)的具體功能如下：

(1 ) 數(shù)據(jù)查詢功能。

根據(jù)生產(chǎn)的“開始時間”、“結(jié)束時間”查詢該時間段內(nèi)所有鋼板的板坯號、鋼種、規(guī)格、熱處理入爐時間、加熱溫度、出爐時間；可以查找任何區(qū)間的熱處理曲線等數(shù)據(jù)。

(2)實現(xiàn)熱處理數(shù)據(jù)收集功能。

把大量的熱處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)導出并存儲在專用服務器上，包括板帶熱軋1 號 和 2 號熱處理爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)曲線生成功能。

對于大量的熱處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)中所獲得的查詢結(jié)果，根據(jù)用戶要求，可以生成各類曲線，方便工藝研究人員結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量情況進行分析和研究，也可以在制定新工藝、開發(fā)新產(chǎn)品的過程中不斷優(yōu)化工藝控制，提升產(chǎn)品質(zhì)量的控制水平，并可以對所查詢到的信息按指定列進行排序。

( 4 ) 熱處理工藝分析功能。

為工藝人員提供數(shù)據(jù)分析對比功能，為新熱處理工藝設計提供基礎(chǔ)，通過成品板檢化驗結(jié)果與實際熱處理溫度曲線比對，找出質(zhì)量與工藝控制的內(nèi)在規(guī)律。例如:可提供相同規(guī)格成品板的各類熱處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比圖，方便工藝人員對工藝數(shù)據(jù)的歸納，總結(jié)出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，并把經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行固化。本項目開發(fā)軟件的目的就是將在線熱處理線無法實現(xiàn)的熱軋板熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理功能通過離線系統(tǒng)實現(xiàn)，同時在線熱處理系統(tǒng)和離線的熱處理工藝數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)可實時通訊，在不影響現(xiàn)場生產(chǎn)的情況下，用戶可以分析查詢熱處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)及工藝設定參數(shù)，可以進行 數(shù)據(jù)比較。其功能流程圖如圖2 所示。圖 3 是熱處理工藝分析功能模塊執(zhí)行流程。

( 5 )實施離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)采取的技術(shù)手段。

離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)采用1 臺獨立的服務器(其網(wǎng)絡拓撲圖如圖4 所示），讓用戶進行查詢分析操作，這樣，在查看數(shù)據(jù)的時候就不會發(fā)生對生產(chǎn)控制過程的影響。

離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)連到公司辦公平臺網(wǎng)段上，公司范圍內(nèi)的制造部和熱軋廠工藝人員都能在任何時間使用自己的電腦登錄和訪問本系統(tǒng)。本方案也是本系統(tǒng)的一個特點，大大提高了本系統(tǒng)的使用效率，方便了用戶的使用。

2 . 3 典型查看畫面設計

圖 5 是離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的生產(chǎn)記錄查詢結(jié)果，圖6是熱處理爐溫歷史數(shù)據(jù)曲線，圖 7是生成熱處理記錄報告。

3 離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的特點

3 . 1 通訊接口的規(guī)范性

離線數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)的開發(fā)涉及到從在線熱處理系統(tǒng)實時讀取數(shù)據(jù)，而且還要連到公司辦公平臺網(wǎng)絡上，在系統(tǒng)通訊設計上進行了反復的論證，既要保證在線熱處理系統(tǒng)的可靠運行，又要滿足各部門用戶的任何時間登錄，查詢數(shù)據(jù)，其網(wǎng)絡的安全性對系統(tǒng)要求比較高。

3 . 2 系統(tǒng)功能的可擴展性

為了以后產(chǎn)品的擴展及新產(chǎn)品的研制，系統(tǒng)提供了相應的功能，使其在投入使用后，盡快滿足新產(chǎn)品的開發(fā)。還 考 慮 了 用 戶 的 各 種 可 能 的要求。

3 . 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性

在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，充分考慮可維護性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)人員讀取程序方便 ，查詢速度快。  

4 結(jié)論

本項目開發(fā)的系統(tǒng)已經(jīng)在2 0 1 2 年正式投用使用，經(jīng)過6 年多的實際生產(chǎn)運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性高，可靠性強，達到了設計目標，緩解了現(xiàn)場生產(chǎn)過程與工藝分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)查詢的矛盾，得到公司各使用部門人員的好評。

板帶熱軋通過本項目開發(fā)和實施，總結(jié)了許多寶貴經(jīng)驗，掌握了許多核心技術(shù)。經(jīng) 過 6 年多的實際運行，數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)存沒有自動模式，需要人工導入數(shù)據(jù)等不完善功能需要進一步優(yōu)化。

參考文獻

[1] 王治宇，韓 儉 ，江來珠3 0 4 與 301B 奧氏體不鎊鋼在線固溶熱處理工藝研究[J ].寶鋼技術(shù) ,2007(4) :16 - 19.