近年来，利用先进的信息化、智能化技术，将传统制造业打造为装备智能化、生产模型化、管理信息化的新型制造业，已成为烧结发展的新动能。以全方位精确的检测设备、高水平稳定的自动执行机构、完善的基础自动化系统为基础，以工艺模型、人工智能和专家知识库实现的过程控制系统为决策、指导及优化生产，最终实现烧结生产全流程的自动化、智能化控制成为一种趋势。

本文将结合在宁钢的实践，介绍“宁钢烧结智能控制系统”的建设和应用情况。

系统设计

宁钢烧结智能控制系统存在数据量大、数据分析类功能多、模型控制时效性高的特点，对计算机平台的采集、存储、下发等功能提出了较高要求，为此首自信公司自动化研究所在原有冶金过程控制系统开发平台的基础上进行了优化升级。优化后，平台提供了统一的进程间通讯方式、高效日志管理方法，利用Kepware软件同关系型与非关系型数据库的组合，完成一级数据读写接口、快速数据的采集和高效的数据压缩算法等功能。在平台提供开发环境下，通过大规模重用，支撑过程控制系统的研发，保证稳定、高效、快速地搭建冶金过程控制系统的同时，降低开发风险、优化生产过程。

1系统整体架构

表示层：用户所能看到的所有画面。负责数据显示、事件触发、请求和提醒。具备基本的录入信息验证和操作限制。表示层的请求均提交给业务逻辑层进行处理并返回对应的结果。

业务逻辑层：按照最小业务逻辑功能单元，进行开发实现。可以更好地适应业务逻辑变更、增删，降低系统模块间的耦合度。根据表示层请求，执行相应的业务逻辑，对通过持久层的数据进行存取，并反馈到表示层。

持久层：提供连接、访问数据库层的功能方法，与业务逻辑剥离。提高了程序代码重用性，即使更换数据库，只需要更改配置文件，不必重写程序代码；业务逻辑代码可读性强，在代码中不会有大量的SQL语言，提高程序的可读性；持久化技术可以自动优化，以减少对数据库的访问量，提高程序运行效率。

数据库层：提供关系型数据库SQLServer和非关系型数据库MongoDB存储。MongoDB具有无模式、分布式、查询与索引灵活、支持复制集、主备以及高效的海量数据访问效率的特性，为实时数据展示、历史数据查询、海量数据分析提供有力、稳定的支撑。

平台层：使用的是首自信自动化研究所自主开发的平台，这是所有业务服务开发的基石。提供了与二级以上系统的数据通讯中间件和基于OPC协议的一级数据通讯中间件，并且具备对数据实时采集、分析、存储以及高效稳定的IPC功能。

信息层：主要包括项目中涉及到进行数据交互的外部系统。

2通讯架构

烧结智能系统与烧结一级系统之间的数据交互，既包括智能系统需要的一级过程数据，也包括智能系统向一级发送的设定数据。所有的一级系统和智能系统之间的网络通讯都是建立在基于Ethernet的TCP/IP协议。通讯软件的媒介平台是OPC接口。

2.1通讯方法

为了与PLC进行通讯，需要安装Kepware软件（图2），利用OPC通讯方式，实现与PLC的物理通讯。

除了烧结智能服务器，其他设备不会通过OPC的通讯方式与一级系统进行直接的通讯。如果一级控制系统的地址发生变化，则烧结智能系统必须对变化后的地址进行通讯。烧结智能系统保存着所有需要与一级系统进行通讯的变量的地址，包括组态的数据，如OPC扫描的周期等。扫描周期的改变必须满足系统硬件最小的扫描周期的要求。小于扫描周期的数据的变化将不能够被系统采集到。基于事件的数据的读取和基于数值的数据的读取操作完全一样，根据事件状态的变化，决定读取操作进行的顺序和时间。如果事件一直没有发生，则不进行任何数据读取的操作。

2.2接口内容

详细数据接口内容根据业务需求，分为读写变量、事件触发变量、不同周期扫描变量，利用平台提供的统一的进程间通讯方式，进入非关系型数据库Mongodb，并在中间数据库内进行数据分流。

数据库设计

为实现烧结智能控制系统各模型的功能，规范数据表结构，保证数据的完整性、安全性、可靠性，必须建立功能合理、完善、高效的数据库。因为这是整个烧结智能控制系统的核心内容之一，它会直接影响到整个系统在实际生产过程中使用的效果。

数据库主要是围绕采集类数据、人工录入类数据、下发类数据、上传类数据、中间类数据、模型类数据、报表类数据、权限类数据、配置类数据共九大类数据的需求，来设计数据表，每张表都有各自相关的描述表、历史表等，有些表之间还根据自身数据的特点做了关联，来保证相关表之间的约束性。

在实际生产环境中，对数据库的读和写都在同一个数据库服务器中，无论是在安全性、高可用性，还是高并发等方面，都是完全不能满足实际需求的。因此，通过主从复制的方式来同步数据，再通过读写分离来提升数据库的并发负载能力。

针对烧结智能系统的特点，利用可靠的数据通讯软件完成数据采集；利用关系型数据库与非关系型数据库各自的特点，完成数据负载分流，提高数据通讯效率；利用数据库的读写分离技术，解决系统的安全性、高可用性。在科技不断发展的情况下，烧结智能系统可以依靠各种技术完成无人化、数字化、智能化等目标。