吴晓强

(宝钢特钢有限公司，上 海 200940)

摘要：主要描述了热轧板热处理线离线数据分析与管理系统的功能、方案和特点。包括生产数据管理以及系统的实现过程。首先介绍了热轧板热处理生产线现状和存在的问题，以及热处理生产线组成结构和特点；其次介绍了离线数据分析与管理系统的目的是完善热轧板热处理工艺数据分析与管理系统，解决热轧厂热处理线的数据收集、查询、新工艺设计以及数据分析的难题；同时介绍了离线数据分析与管理系统硬件设计的方法、软件设计的构思和实施本系统采取技术手段；最后介绍了离线数据分析与管理系统的特点—— 通讯接口的规范性、系统功能的可扩展性、系统结构的合理性。

关键词：热处理生产线；离线分析；数据管理

钢板热处理属于热轧板产线的后道工序，钢板轧制结束后,8 0 % 的钢板都需要进行热处理，热处理工艺过程要求非常严格，有些钢板在炉内时间比工艺规定的时间少 4 m i n 就会导致钢板报废 ^[1]。目前，国内钢板热处理生产线已经有许多条 ，配置在热处理生产线上的各级控制系统负责控制钢板的整个热处理过程，负责关键工艺数据的处理，完成热处理炉的温度调控、辊速匹配、温度数据实时收集和热处理实绩上传等工作。这些热处理控制系统不能存储过多生产数据，一般情况下可以存储！个月的生产数据，如果数据存储量太大，则会降低控制系统运行速度，影响系统的安全性，系统画面刷新速率趋缓，影响操作画面的正常使用。因此，开发热轧板热处理生产线离线数据分析管理系统是非常必要的。

1 热轧板热处理生产线现状

1 .1 存在的问题

在实际生产过程中，板带热轧厂热处理线控制系统上查询生产数据及热处理工艺数据时出现很多的异常现象。例如：在线热处理线系统如需查询生产实绩，需要软件维护人员直接打开数据库 ，在数据库里查找所需生产数据，工艺人员和生产人员就不能同时直接进入系统进行生产数据查询。工艺及设备人员不能随时查询热处理生产数据 ，也无法查询较早期的生产数据。如果通过在在线热处理系统上进行新工艺设计工作或进行技术分析，当查询生产数据时就会影响正常生产过程的系统控制。在操作画面使用查询功能时，工艺人员就不能同时进行数据库查询工作，生产控制的操作终端不能正常使用，整个生产线就需处于停产状态。

原有的热处理产线控制系统供应商已经加密 ，用户无法了解掌握其系统内在程序模块结构，在原有控制系统基础之上进一步开发研制新的功能困难很大，在生产运行的热处理线上进行控制系统的功能改进风险也相当大，而且一但失败会对已经应用的热处理控制系统造成严重的破坏。

1.2 热处理生产线组成结构和特点

在线热处理控制系统功能控制示意图见图1 所示。

如何实现对热处理的工艺数据分析，而又不影响在线热处理生产过程，目前国内基本上采用的方法如下：

(1) 把热处理数据用移动硬盘拷贝出来，在需要进行数据查询时，首先热处理生产线要停止生产，把历史数据拷贝到控制系统数据库中，查询分析结束后，要把拷入的生产数据删除，才能恢复控制系统。这种方法严重依赖在线控制系统，在数据分析时，热处理线不能生产，对生产影响大，还可能对生产线的安全产生威胁，因为数据导入导出时可能对控制系统造成破坏性影响，也可能带入病毒。

(2)定时输出各类热处理数据报表，编号存档 ，在需要查档时，根据日期找到指定时期的数据报表。

2 离线数据分析与管理系统的开发

开发离线数据分析与管理系统的目的是完善热轧板热处理工艺数据分析与管理系统，来解决热轧厂热处理线的数据收集、查询、新工艺设计、数据分析的难题。

离线数据分析与管理系统与在线热轧板热处理线有通讯联系，但不影响板带热处理生产过程，不参与在线生产的热处理线的控制，不干涉生产过程，但其所有数据来源均取自在线热处理控制系统。

热处理工艺控制数据是指在热处理生产过程中产生的现场实绩，这些数据对生产工艺过程和产品品质的控制起到重要作用。

2. 1 硬件及软件设计

热轧板热处理工艺数据分析与管理系统配置了一台专用服务器，用于实现一种热处理工艺数据分析，编制专用应用软件，可以供工艺人员、设备管理人员、研究院专家实时使用，为新热处理工艺设计及新产品开发提供技术支持。服务器型号是 H P D L 388G 7 E 5606 IP S P 1114A P ，该服务器配置 146G 硬 盘 6 块 ，足够满足热处理数据的查询分析、存储功能。

数据库使用oracle 1 0 g，系统软件是windows2003 server，编程软件用 visual studio 2005。服务器安装在主机房，使用超五类网络，把热处理线控制系统与专用服务器连接起来，建立一个数据通讯通道。

2 .2 热轧板热处理工艺数据分析与管理系统功能设计

对在线热处理系统的各控制功能进行考察，由于原有控制系统已经加密，只能从外表功能分析并确认其内在的系统结构，并对其数据结构进行分析和归类，建立实用的热处理数据分析功能，形成一个完整的技术方案。

本项目开发的技术方案解决了无法在热处理线控制系统上查询分析历史生产数据及新热处理工艺设计的难题，本项目软件开发与应用不影响正常的热处理生产过程，不干扰操作画面的使用。新增了在线数据快速存储功能和无数据分析比较的功能，并增加了生成温度曲线的呈现方式。本项目开发的系统的具体功能如下：

(1 ) 数据查询功能。

根据生产的“开始时间”、“结束时间”查询该时间段内所有钢板的板坯号、钢种、规格、热处理入炉时间、加热温度、出炉时间；可以查找任何区间的热处理曲线等数据。

(2)实现热处理数据收集功能。

把大量的热处理生产数据导出并存储在专用服务器上，包括板带热轧1 号 和 2 号热处理炉的生产数据。

(3)数据曲线生成功能。

对于大量的热处理生产数据中所获得的查询结果，根据用户要求，可以生成各类曲线，方便工艺研究人员结合产品质量情况进行分析和研究，也可以在制定新工艺、开发新产品的过程中不断优化工艺控制，提升产品质量的控制水平，并可以对所查询到的信息按指定列进行排序。

( 4 ) 热处理工艺分析功能。

为工艺人员提供数据分析对比功能，为新热处理工艺设计提供基础，通过成品板检化验结果与实际热处理温度曲线比对，找出质量与工艺控制的内在规律。例如:可提供相同规格成品板的各类热处理生产数据对比图，方便工艺人员对工艺数据的归纳，总结出经验数据，并把经验数据进行固化。本项目开发软件的目的就是将在线热处理线无法实现的热轧板热处理工艺数据分析与管理功能通过离线系统实现，同时在线热处理系统和离线的热处理工艺数据分析与管理系统可实时通讯，在不影响现场生产的情况下，用户可以分析查询热处理生产数据及工艺设定参数，可以进行 数据比较。其功能流程图如图2 所示。图 3 是热处理工艺分析功能模块执行流程。

( 5 )实施离线数据分析与管理系统采取的技术手段。

离线数据分析与管理系统采用1 台独立的服务器(其网络拓扑图如图4 所示），让用户进行查询分析操作，这样，在查看数据的时候就不会发生对生产控制过程的影响。

离线数据分析与管理系统连到公司办公平台网段上，公司范围内的制造部和热轧厂工艺人员都能在任何时间使用自己的电脑登录和访问本系统。本方案也是本系统的一个特点，大大提高了本系统的使用效率，方便了用户的使用。

2 . 3 典型查看画面设计

图 5 是离线数据分析与管理系统的生产记录查询结果，图6是热处理炉温历史数据曲线，图 7是生成热处理记录报告。

3 离线数据分析与管理系统的特点

3 . 1 通讯接口的规范性

离线数据分析与管理系统的开发涉及到从在线热处理系统实时读取数据，而且还要连到公司办公平台网络上，在系统通讯设计上进行了反复的论证，既要保证在线热处理系统的可靠运行，又要满足各部门用户的任何时间登录，查询数据，其网络的安全性对系统要求比较高。

3 . 2 系统功能的可扩展性

为了以后产品的扩展及新产品的研制，系统提供了相应的功能，使其在投入使用后，尽快满足新产品的开发。还 考 虑 了 用 户 的 各 种 可 能 的要求。

3 . 3 系统结构的合理性

在系统的结构上，充分考虑可维护性，系统结构清晰，数据库结构合理，技术人员读取程序方便 ，查询速度快。  

4 结论

本项目开发的系统已经在2 0 1 2 年正式投用使用，经过6 年多的实际生产运行，系统运行稳定性高，可靠性强，达到了设计目标，缓解了现场生产过程与工艺分析、数据处理、数据查询的矛盾，得到公司各使用部门人员的好评。

板带热轧通过本项目开发和实施，总结了许多宝贵经验，掌握了许多核心技术。经 过 6 年多的实际运行，数据收集和转存没有自动模式，需要人工导入数据等不完善功能需要进一步优化。

参考文献

[1] 王治宇，韩 俭 ，江来珠3 0 4 与 301B 奥氏体不镑钢在线固溶热处理工艺研究[J ].宝钢技术 ,2007(4) :16 - 19.