2023年二级计算机系统.doc

钢铁公司二级计算机系统介绍

概念的由来

二级计算机系统是自动化控制系统的一个概念，指的是自动化控制系统中功能层次较高的部分，用来实现一些较为复杂的控制功能。通常称为Leve2ProcessControlSystem，即二级过程控制系统。从设备上讲，二级系统涉及硬件服务器及其在服务器上运营的系统软件和应用软件，以及HMI（人机界面）和相应的通讯网络设备，组成了二级计算机系统。那么，既然称之为二级，一级自动化系统指的又是什么呢？一级是指基础自动化系统（Level1BasicAutomationSystem），重要由PLC（可编逻辑控制器）和DCS（集散控制系统）组成，把现场的仪表数据和设备状态信号采集进来，用于设备的逻辑控制和回路控制（开关量的控制，以及可连续测量的简朴物理参数的回路控制，如温度、压力和流量），并将数据和信号传送给二级系统。此外，一级系统接受二级系统的设定数据，根据这些设定数据控制设备达成控制目的。一级和二级系统一起构成了一条生产线中某道工序设备中较为完备的自动化控制系统。通俗地说，自动化控制系统好比一个人体，一级是人的肢体，二级是人的大脑，仪表和设备状态信号是人的眼睛和感觉器官，三者合一，构成了一个可以根据外部环境变化而对的做出人体动作反映的现代人。

可见，二级的概念相对于一级系统，用来实现一级系统无法完毕的功能。

二级计算机系统的功能

前面已经说过，二级计算机系统用来实现一些较为复杂的控制功能。什么样的控制功能较为复杂呢？钢铁生产流程中的成品和半成品制造过程的目的命中控制（一级系统就无法控制了），像热连轧生产线的卷板厚度控制，炼钢转炉吹炼的终点钢水化学成分和终点温度控制，都属于较为复杂的控制功能，必须使用二级计算机系统中的数学模型进行控制，才可以摆脱因人而异的经验的局限，大幅度提高控制目的的命中率。以热连轧生产线的卷板厚度控制为例，一方面收集汇总来料的板坯数据（化学成分、几何尺寸、轧机机架前的板坯温度等）轧机的设备数据（如辊径、标定数据等）和目的数据（卷板目的厚度、公差等）等等，通过数学模型加以计算，得出各个机架的辊缝、轧制力、工作辊转速、机架间冷却水量等等设定数值，将这些设定数值下达成一级基础自动化系统中，从而实现生产线设备的受控运营和物料的受控加入（物料受控加入对炼钢各工序中更为明显），使该生产线的产品达成盼望的目的值。简言之，钢铁生产流程中的生产工序无非都是物理化学解决的行进过程，其产品的性能指标也无非是产品的物理化学性能。产品达成盼望的目的值，也就是产品的物理化学性能达成盼望的公差范围之内。二级计算机系统恰恰是实现这一目的的有效工具，以CSP生产线为例（笔者曾经观测过），卷板的厚度目的值假如是3.0（mm），通过一级、二级自动化系统控制机械设备的运营，最终产品的厚度是3.001（mm）、2.999（mm）或3.000（mm），可见精度之高。假如是手动控制，一是控制精度低，二是速度慢。手动控制炼钢转炉还可以进行（只是命中率高低的问题），手动控制高速运转的热连轧，就是不也许的了（手动无法适应高速轧制的生产过程）。

二级计算机系统的硬件组成和常见系统软件

二级计算机系统硬件

前面说过，二级计算机系统硬件，一般涉及一台或若干台计算机服务器（每台服务器实现不同的解决功能）、HMI和相应的通讯网络设备及其它辅助设备（如打印机等），构成一个小型局域网络，并与一级系统、其它二级系统或三级系统（假如有的话）进行连接，互相进行数据传输。如下图所示。

二级计算机系统硬件的技术规定，一般是可靠性高（故障率低），备件来源充足和备件受支持的时间长期，易于维护。

二级计算机系统常见系统软件

二级计算机系统常见系统软件，重要是二级计算机系统应用软件的运营平台和开发平台。一般涉及：操作系统（如Windows，VMS，Unix，Linux等），数据库（Oracle，SQLServer等），编程语言（C，C++等）及其运营库。

二级计算机系统常见系统软件的技术规定，一般是便于组织，便于开发，便于备份，便于查找故障和追溯工艺状态。

二级计算机系统的应用软件

二级计算机系统的应用软件是二级计算机系统的核心，是它的生命力所在。简朴来说，二级计算机系统的应用软件，是工艺过程、设备对象和被解决物件的客观规律的准确描述。二级计算机系统的应用软件一般由两部分组成，一部分叫做数学模型部分，另一部分叫做非数学模型部分。

应用软件的数学模型部分

应用软件是工艺过程、设备对象和被解决物件的客观规律的准确描述，指的就是这部分的功能。它根据工艺过程（物理化学反映）、设备对象（设备在温度、压力条件变化时的变形等，如轧机机架变形曲线）和被解决物件（如轧件在物理化学解决过程中的晶格变化）的规律，使用各种数学工具（如微分方程，数学物理方程，有限元法，递推，