【毕业学位论文】煤气炉自动加煤控制系统的研究与应用-控制工程

i 分类号 密级 U D C 编号 中 南 大 学 士学位论文 论文题目 学科、专业 研究生姓名 导师姓名及 专业技术职称 桂卫华 教授 煤气炉自动加煤控制系统的研究与应用控制工程关泽安江晓武 高级工程师 要 固定床煤气炉作为煤转换为煤气的大型设备， 已被广泛地应用于冶金、化工等行业中，如何提高煤气炉的气化效率，成为这些行业值得研究的一个重要课题。 本文首先分析了韶冶煤气发生炉的生产工艺。 发生炉煤造气工艺是洁净用煤的关键技术。 造气生产管理的目标就是用最低的消耗生产出后工段所需的煤气。要实现这一目标就必需有优化而稳定的炉况，但炉况却又受很多因素的影响，如煤质、入炉蒸汽压力与温度、设备状况、人工操作等。 论文在深入研究煤气炉气化的工艺和机理的基础上， 综合工厂的实际情况和技术条件后，从先进性和稳定性的角度出发，设计开发了煤气炉自动加煤系统，提出了将基于物料平衡的数学模型、基于神经网络的炉出温度预测模型和基于炉况的加煤系数计算模型相结合的加煤量智能集成计算模型实现加煤量的自动计算。 克服了以往的控制系统根据炉出温度或者利用空层高度控制加煤的不合理性， 成功实现了加煤自动控制系统。 该系统的成功应用，对提高固定床煤造发生炉煤气的产量、质量和降低能耗成本发挥了重要作用。 关键词： 煤气炉,自动加煤控制系统, 物料平衡,神经网络,智能集成建模 is an in of of of as a of to of It is to to at of of of is to on on on of an of of is in of of is to of in At of of 南大学硕士学位论文 目 录 目 录 第一章 绪论 .目的目的和意义 .内外煤气炉的研究及应用现状 . 国外研究现状 . 国内研究现状 .论文研究的主要内容 .文结构安排 . 2 章 煤气发生炉工艺过程分析 .煤气炉生产的工艺原理 . 气发生炉简介 . 煤气发生炉工艺原理 . 煤气炉生产过程中的化学反应 .响煤气化的重要参数 .系统煤气炉生产中的主要问题 .气炉自动控制系统设计 .结 .三章 自动加煤控制系统设计 .制系统总体方案 .煤量和炉出温度关系 .动加煤数学模型研究 . 煤气发生炉机理数学模型 . 煤气发生炉机理数学模型验证 .煤控制策略研究 . 神经网络炉出温度预测模型 . 加煤系数修正模型设计 . 自动加煤量计算模型的实现 .南大学硕士学位论文 目 录 结 . 4 章 系统实现 .件系统设计 .统软件总体框架 .作站软件开发 . 操作站软件总体框架 . 操作站软件开发平台及开发工具 . 操作站软件设计 . 数据库设计 .场监控软件开发 .统性能评价 .统效益分析 .用前景 .结 . 5 章 结论与展望 .考文献 . 谢 .读硕士学位期间发表及完成论文情况 .读硕士学位期间参加的科研项目情况 .南大学硕士学位论文 第1 章 绪论 1第一章 绪论 能源是国民经济的重要物质基础，随着生产的 发展，能源的供求矛盾日益突出，因此科学地使用能源和节约能源，已经成为我国冶金工业现代化进程中的重要研究课题，也是当前国有大型冶金企业在我国加入 如何应对国际市场竞争的必然选择。 在目前众多的热处理炉、锻造炉、熔铅熔和工 业窑炉中，直接燃煤带来的能源浪费和环境污染现象非常严重，而燃油作为一种清洁能源，由于价格昂贵使众多企业难以承受。而用空气和水蒸气将煤气转变成粗煤气之后再进行燃烧，不仅能源利用效率较燃煤高，并能减少污染满足环保标准，是企业解决热源的最佳选择。固定床煤气发生炉是将煤转化成煤气的大型耗能设备，是一项成熟的技术，已应用了一百多年，广泛用于能源、冶金、化工等行业中1，特别是由于煤气不经冷却直接供炉窑使用，即节能又能满足国家环保要求，煤气发生炉逐渐被各种炉窑广泛应用，如：各种加热炉、熔化炉、退火炉、烘干炉等。固定床煤气炉的一般特点是结构简单，生产低热值煤气，对负荷的变化适应能力较强2，但转化效率低，造成一定的能源浪费。对于我国的大型有色冶金企业来说，如何提高固定床煤气炉的转化效率和运行效益，节能降耗，成为这些企业提高经济效益的一个急需解决的课题。 煤气炉运行控制的好坏，直接影响到企业的经 济效益和环境污染，因此，对煤气炉的控制，越来越受到人们的高度重视。煤气炉的操作过程比较复杂，变化快，影响的因素多，工艺条件不容易掌握，同样的操作条件，结果相差悬殊。伴随着计算机技术、自动控制技术的高速发展，煤气炉的自动控制技术也日趋成熟，应用也越来越广泛3、4。根据各个影响因素，优化工艺条件，寻找煤气炉生产过程的关键参数的最佳控制，是提高煤气炉效率的关键步骤。煤气炉计算机控制系统通过先进的控制算法和信息技术，对煤气炉的料层、鼓风、饱和温度和煤气炉汽包水位进行控制，从而改善煤气炉的炉况，减轻工人的劳动强度，提高煤气炉的气化效率，节约能源，提高企业的经济效益。 选择和构建一个高可靠性、高性能、运行稳定 的煤气炉计算机控制系统已经成为当前我国冶金行业煤气发生炉煤气生产过程中一个急需解决的课题。 中南大学硕士学位论文 第1 章 绪论 目的目的和意义 在我国能源结构中，煤炭资源占很大比重 (约占 75%)，在未来相当长的一段时期内，以煤为主的能源结构在我国仍将占主导地位，而利用常压固定床发生炉对无烟煤进行气化是实现能源转换的一个重要方式。固定床煤气炉作为煤转换为煤气的大型设备，已被广泛地应用于冶金、化工等行业中，如何提高煤气炉的气化效率，成为这些行业值得研究的一个重要课题。 韶关冶炼厂是深圳市中金岭南有色金属股份有 限公司下属的国有大型有色金属冶炼生产企业，生产经验丰富，技术力量雄厚。韶关冶炼厂于 1975 年正式投产，至今已近三十年。在第一座鼓风炉达到设计能力的基础上，韶关冶炼厂二系统又于 1996 年投产。 二系统煤气造气系统共有 9 台常压固定床煤气发生炉，控制的方法采用常规的手动方式。这种控制方式非常落后，工艺参数的检测采用常规的监测仪表，控制系统是单变量的调节系统，而且基本上以手动操作为主，受人为因素的影响大，这样煤气质量不稳定，气化率低，煤气热值低，能源浪费大。因此自投产以来，煤气炉一直存在热值偏低、工艺状况不稳定、操作工人劳动强度大等问题。随着生产扩大发展和煤气使用量的增加，控制落后下的煤气发生炉系统对生产造成了不利的影响，已不能适应现代生产发展的要求。因此需要采用先进控制理论与计算机技术，对现有煤气炉的控制进行技术改造，这对提高煤气炉的自动化水平，提高煤气质量，节约能源，提高企业的经济效益具有重要意义。 国内一些厂家通过技术改造开发的 计算机系统，通过一些闭环回路的 加料、风压的控制，实现了吹风排队、烟囱阀控制、循环次数控制、自动加料控制等功能，实现了一定程度的自动化，并取得了一定的效益。但煤的气化是一个复杂的工艺过程，要求控制的工艺参数多（如煤气出口温度及饱和温度的控制精度直接影响到气化状态） ，并且它们各自都存在着一种非线性关系，各个参数之间存在着耦合关系，用一般的 制难以适应系统要求， 如煤气出口温度、煤气产量与加煤量之间的非线性关系，且加煤又是一个断续过程，用常规的 制算法难以满足系统要求的。 智能控制技术是将控制理论和技术、人工智能 理论和技术及计算机技术相中南大学硕士学位论文 第1 章 绪论 3结合的产物， 在处理复杂的难于建模的对象的控制问题时非常有效5、6。煤炭气化过程就是这种复杂对象，特别适合应用智能控制技术。煤气炉的自动加煤控制一直是困扰企业的一个难题，我们在深入研究煤炭气化的工艺过程和现场实际生产的基础上，在基于物料平衡的数学模型下，采用先进的人工智能理论建立系统控制模型的方法，建立了加煤的计算机自动控制系统，较好地解决了系统自动加煤的控制。 内外煤气炉的研究及应用现状 鉴于煤气炉在化工企业和冶金行业节能降耗和 环境保护中的重要性，国内外从制气工艺和煤气发生炉的计算机控制方面进行了大量的研究。 国外研究现状 自 1839 年俄国第一台空气鼓风液态排渣气化炉问世以来，煤炭气化至今有160 多年的历史。 二十世纪中叶以后， 国外发达国家也很注重煤气化技术的研究。自 20 世纪 70 年代以后，世界各国广泛开展了煤炭气化技术的研究7，其中意大利、英国、美国、法国、南非等国家在煤炭气化技术开发方面居世界前列。发展到今天，研究开发出了若干种成熟的煤气化技术。从发展的历史阶段来分，煤气化技术大致可分为两代，第一代是传统的常压煤气化方法。如煤的干馏制气、焦炉制气、直立炭化炉制气、发生炉制气、常压粉煤气化、常压流化床粉煤气化等，气化总效率 = 当 01)E(i + )1t(E)t(= （ 3应当指出，学习率增长的前提是必须保持网络 的训练过程稳定，每次迭代网络误差增量也应该受到限制。 （三） 炉出温度气发生炉的造气过程是一个复杂的生产过程 ，炉出温度是造气过程一个非常重要状态参数之一，它反映了煤气炉炉内的熔炼状况的好坏。造气过程是一个非常复杂的多元多相物理化学过程，其间存在很多难以定量的因素，并且关键的参数难以获得准确的检测信息，如炉内温度的分布、料层的分布，从而决定了炉出温度的控制不能采用一般过程控制对被调整量进行连续调节的控制方法。大多数人采用系统辩识建模以及模糊理论建模和神经网络建模等智能方法。但由于影响煤气炉造气过程因素的复杂性和各因素之间的强耦合作用，而且能检测到有用的关键性数据和收集到的专家经验很少，而人为的因素起了很大的作用，系统辩识建模以及模糊理论建模方法很难作到较为精确的预测。 人工神经网络 为一种智能化建模方法，可逼近任意非线性函数，并中南大学硕士学位论文 第3 章 自动加煤控制系统设计 33 且我们有大量的数据资源，特别适合煤气炉炉出温度预测的建模。人工神经网络的方法已经成功应用于许多复生产过程的建模。 1、输入量的选取 对于神经网络训练，特征输入量的选择是一个 非常关键的问题，选取的输入量关系到预测的精度。影响炉出温度的因素很多，由于煤气炉的造气过程是一个大滞后的连续的生产过程，影响炉出温度的各种因素，例如，煤的灰熔点和煤的成分，变化的过程是渐变的，在时间不长的情况下，变化是缓慢的，这主要是由事物的本身物理规律决定的。它们的影响，可以考虑用当前时刻的炉出温度来代表他们的集中作用效果。另外选取关键的炉出煤气压力、入炉的空气流量、饱和温度、炉底空气压力以及灰室温度等。 建模的数据来源于煤气炉生产的 据采集系统记录报表，但不可避免的存在许多异常情况，如存在干扰等，数据包含噪声和不确定性。为了防止异常数据影响整个网络的训练，建模前，通过以下步骤对搜集的原始数据进行预处理： （1）为解决时滞问题，学习样本选择时选择时间上一一对应的输入输出数据； （2）异常数据用正态分布统计分析以及经验和技术常识物理判断剔除； （3）平均滤波消除来源于测试和采样过程中的数据。 计算时并对数据进行预处理，包括异常数据的剔除和取平均值滤波等方法，防止异常数据影响整个网络的训练。 2、 典型的构设计主要包括：输入和输出层节点数目的 确定；层内和层间各节点的连接方式；网络的结构参数，如学习效率、动量因子、最大系统误差等。 网络结构采用典型的三层 络结构，根据上面的分析结果，选择 6 个输入节点。在这里我们只预测炉出温度，所以有1个输出节点。 隐含节点的选取，可以根据经 验公式求得，式中1n,m,n 分别代表输入、输出和隐含层的节点数36。 )(+= （ 3中南大学硕士学位论文 第3 章 自动加煤控制系统设计 34 我们根据上面设定的输入输出，隐含节点选为8，学习的初始步长根据经验公式： 11n= （ 3隐层的节点数太少，使输入和输出之间的映射 关系过于简单，预测精度收到影响；隐层阶点数太多会使网络的学习过于复杂化，迭代次数增多。由于输入、输出神经元的个数太少，通过仿真比较，不能采用根据输入层及输出层神经元个数的经验选择方法，否则网络的综合能力太弱。考虑到变量与输出关系的复杂程度和防止过度拟合破坏模型的泛化能力，必须选择合适的神经元个数来描述输入输出之间的关系。为此提高网络中间层的维数是必要的。这里经过选择比较，取中间层神经元个数为10，故（四）预测模型仿真 我们随机选取生产过程中的 100 组数据，去除其中的 5 组奇异数据，得到了 95 组数据。由于各变量的数值相差很大，有可能使权系数差别加大，导致有的变量的权值很小而忽略其作用，因此需对原始数据进行标准化处理。令： ),.,2,1;6,.,2,1(,)()( =（其中=1=我们选取了 95 组历史数据作为样本集，前 80 组正常数据为训练集，对网络实施训练，训练达到要求的精度后即可认为训练完毕，这时透气性的预测模型就以分布式函数的形式存在于网络中。然后用 15 组用来检验效果，型的训练及仿真的结果如下图3从图 3我们可以看出，模型的训练是非常成功的。从图 3们可以看出，在某一点上，预测的结果可能存在一定的误差，最大误差达到 18，但是相对误差为 3%，满足工艺的要求。从总体的趋势上来看，结果还是令人满意中南大学硕士学位论文 第3 章 自动加煤控制系统设计 35 的。 图 3经网络预测模型训练过程 图 3模型仿真的结果 煤系数修正模型设计 韶冶目前对于炉况的判断主要是根据炉出温度 进行操作的，炉出温度高，加煤量大一些，如炉出温度为 500时，加煤为三次；炉出温度为 510时，加煤为 4 次；但是当温度超过 550 时，单考加大加煤量不能降低炉出温度，这时就需要辅助人工捅炉的方式，培养新的氧化层，保证炉况的正常。 通过对韶冶二系统煤气炉大量的数据进行研究 和分析，总结了现场操作人员的操作经验，设计了加煤系数根据炉出温度进行修正计算的模型： +=550255045014501)(50)550(2煤量就越大 ，但对加煤量上限有一个限中南大学硕士学位论文 第3 章 自动加煤控制系统设计 36 制，保证加煤的正常进行。 动加煤量计算模型的实现 在实际的现场应用中，根据下一时刻总的煤气 期望生产量通过负荷分配单元进行分配，确定分管的煤气流量给定；根据每台煤气炉下一时刻的单炉产量，通过物料平衡计算出所需要的加煤量；通过和现场数据采集系统进行通信，将数据采集系统采集的数据进行滤波、处理，存入数据库中，通过建立的历史数据库来求取神经网络模型的预测值、加煤修正系数，最后将加煤修正系数作用于基于物料平衡的加煤量，并转换为加煤的次数；同时，通过数据更新实现预测模型的更新，滚动优化加煤系数的值，实现模型的在线运行。 系统采用先进的自动加煤控制技术后，达到了较好的效果： (1) 煤气的热值提高了 2 3%； (2) 产气率提高了 1 (3) 气化效率提高了 3 4%； (4) 渣炭量降低了 8%。 结 煤是我国重要的化石能源，随着石油价格的上 涨，及人们对清洁环保能源的要求，作为重要的煤炭洁净利用技术之一，煤炭气化技术越来越受到重视。 在煤气炉的技术改造中，采用先进可靠的控制技术与设备的自动控制系统，给煤气站的自动化改造带来了新的技术革命，已经成为煤气造气行业进行自动化改造的潮流。在深入现场研究的基础上，根据煤气造气系统的实际情况，按照安全、可靠、高效的设计原则，采用基于物料平衡的智能集成控制技术，构建了煤气炉自动加煤系统。实际运行结果表明，该系统运行良好，加煤量计算合理，有效地克服了原来操作中因操作过程滞后而引起地炉况的波动以及加煤操作的盲目性，满足了生产的工艺要求，对实现优质、低耗、高效率生产具有指导意义。 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 37 第 4 章 系统实现 根据现场的实际情况和系统的技术要求，从可靠性和经济性的角度出发，以及软件的先进性、稳定性和可移植性，我们构建了煤气炉的计算机自动控制系统。本章主要介绍系统的硬件以及采用先进的软件技术开发自动加煤控制系统软件。 件系统设计 煤气炉控制系统采用 400 实现，根据煤气炉工段的实际情况，构建煤气炉的自动控制系统，其系统硬件总体框架如图 4示： 图 4气炉自动控制系统硬件总体框架图 服务器 2 台： 一台运行，一台为冗余备用； 操作站 2 台： 19 煤气炉配置一台操作站，低压总管、高压总管以及加压站配置一台操作站； 合控制器 1 台。 I/O 模块机架为 4 个，完成煤气炉的数据采集与控制。 控制 网 服务器 操作站操作站以太 网 控制 网 制器 I/O 模块机架 I/O 模块机架 I/O 模块机架 I/O 模块机架 1#3#煤气炉 4#6#煤气炉 7#9#煤气炉 总管、加压机1#9#煤气炉 总管、加压机服务器中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 38 系统的具体配置如表 4示。 表 4统硬件选型及配置 区域 项目 选用型号 说明 /备注 服务器 (两台 ) 组态软件 一区(总控室 ) 控制器 (一台 ) 服务器进行冗余配置。 操作站 (一台 ) 第二区 (煤气炉 ) 件 数目6 点 ) 85/16=6 点 ) 75/8=10 点 ) 27/4=7 点 ) 18/4=5路 18 62121、 8 个，共需模块28 个，放在三个远传扩展箱内。 操作站 (一台 ) 第三区(加压站 ) 件 数目16 点 ) 15/16=1 点 ) 5/8=162121 点数共 20 点，共需模块 2 个，放在一个远传扩展箱内。 统软件总体框架 统主要实现系统的数据采集和现场级监控。 统采集数据后，通过网络通信， 将数据传给服务器和操作站；操作站获得数据后，通过运算，得到下一时刻的加煤量，并通过网络将控制量传给加煤系统，实现对加煤的自动控制；同时，实现煤气炉的生产过程工况监控显示和煤气炉生产管理的报表功能。 系统软件的总体框架如图 4示。 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 39 作站软件开发 作站软件总体框架 根据用户的要求以及设计方案的特点，本应用 软件由六个功能块组成：数据采集输出控制、过程状态监测、数据库管理、报表打印和帮助以及安全设置。各个功能块既相互独立又相互联系，成为一个整体，其总的结构框图如图 4示。 “固定床煤气发生炉自动加煤控制系统”主要 实现数据采集、实时控制和管理功能，具体功能主要包括以下几个方面： (1) 人机界面设计：实现“人机对话” ，提供友好易用的用户操作，实施操作键盘、鼠标 人机界面 图形界面控制算法控制输出 数据库 数据通信 煤气炉造气 控系统 图 4统软件总体框架 报 表 打印机 煤气炉造气生产系统 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 40 人员对控制系统的干预。 (2) 图形界面设计：包括控制软件的总貌显示、工 艺流程图画面、分组画面显示、实时 /历史趋势图显示、过程控制系统实时数据显示及报警等。 (3) 控制策略形成：是对采集信息的加工过程，包 括输入输出、控制调节、数据处理、智能控制系统软件算法的实现。 (4) 报表界面设计：提供内容丰富的报表，包括表头设计和标题、表体设计，完成报表输出。 (5) 实时数据库：是控制软件的基础，系统运行的 实时信息、表征被控对象的特征和控制系统对过程的控制，均被存放在 实时数据库中。实时数据库的安全性关系到系统的可靠性。 (6) 在线帮助：为操作人员提供联机帮助，在线帮 助内容可在线提供有关操作指导、异常事故处理策略等。 作站软件开发平台及开发工具 本软件是以 8 为操作平台、使用可视化语言 +自主开发的工业应用软件。 8 以其友好的图形用户界面、强大的功能、便捷的操作和广泛的应用前景受到普遍的欢迎，它为软件的开发提 供了丰富的应用程序接口函数图 4统软件结构框图煤气炉造气自动加煤集成控制系统过程参数列表炉出温度曲线产量曲线显示帮助文档密码设置数据查询生产数据记录产量质量列表报表打印数据采集、输出控制 过程状态 监测 数据库 管理 打印、系统安全及帮助 操作过程记录人工数据输入报警输出加煤次数输出数据采集报警值设定中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 41 （ 数） ，使程序员能够轻松地设计出漂亮的人机界面，而把主要精力放在程序的功能上，大大节省了程序的开发周期37。对于用户来说， 8 的标准界面使得用户在学习一个应用程序之后，也熟悉了其它程序的使用，经过少量的学习就可以使用一个软件。在工业控制软件中往往涉及到图形、图像、实时数据显示、人机交互的用户接口等功能，越来越多的工控用户也要求为其控制系统提供 格的用户界面。因此，采用 8 作为软件运行环境已成为一种趋势。鉴于用户的要求及 8 的诸多优越性，本系统采用 8 作为软件开发的操作系统平台。 工业控制软件的开发要求程序设计人 员掌握一定的计算机语言与操作系统知识以及程序设计能力。近几年来，面向对象的程序开发技术和快速应用程序开发技术（ 到了飞速发展，出现了面向对象的可视化计算机语言38，能突破工业组态软件的局限性，更好地处理工业控制软件的特殊问题和用户的特殊要求。 +39是一种面向对象的程序设计语言，提供了开发 速、实用的开发环境，具有良好的界面、强大的功能和较高的性能，支持可视化、多媒体、多种编程能力的软件开发。 在开发软件过程中使用了 0基本类库，可以方便地开发各种漂亮的界面；综合运用面向对象的思想及多种实现手段，如多线程技术、 术等，使得程序代码可重用，具有较强的可移植性，设计出高性能、高稳定性的过程应用软件包。 作站软件设计 软件运行时可以通过按钮 /菜单 /快捷键三种操作方式切换到相应画面，对操作比较频繁的主要有“造气过程监视主界面” 、 “加压站监视界面” 、 “炉况模拟界面” 、 “历史数据查询” 4 个界面，另外还经常使用的操作参数曲线等界面。 (1) 监视主界面 系统的主监视界面旨在使操作工对系统有一个整体的把握， 并提供一些重要参数的实时显示，显示的参数包括：高压总管压力、低压总管压力、煤气总流量、单台煤气炉出口流量、饱和温度、汽包水位等。单台煤气炉监控是将各台煤气炉及汽包运行的参数实时显示，显示的参数包括：汽包水位、汽包压力、中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 42 饱和温度、炉底空气压力、入炉空气流量、炉出煤气压力、下煤管温度、炉出温度等。具体的画面如图 4示。 图 4视主界面 （ 2）加压站监视界面 加压站的监视如图 4示。操作者通过菜单或者点击图像相应的位置，系统就会以图表的形式形象显示每个参数的具体数值，并对压力设置一个上限，让操作工能够醒目发现每个煤气炉的压力和高压总管的压力。 图 4压站监视界面 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 43 （ 3）报表打印 报表分为日报表和月报表。 用户如果选择日报表这一项，并选择报表的日 期，就可以很方便地做出这天的日报表。为了方便用户查阅以前的数据，所有有用的数据都保存在本软件中的一个数据库中。为了节省空间，这些数据只保存一段时间 (一年 )。所以可以做出当天及以前一年任何一天的日报表。 限于篇幅，其余画面不再列出。另外，本系统 还包括一些附加功能，如安全管理功能对不同的操作人员给出不同等级的操作权限，保证系统的安全、稳定运行；联机帮助文档给出操作规则及操作方法，以及异常情况下的处理方法。 据库设计 数据库是一个存储起来为某个特定组 织的多种应用服务并具有尽可能小的冗余度的互相关联的数据集合41。工业控制系统的功能实现绝大多数是建立在一定的数据库基础上的，因此影响这种应用系统有效性的关键因素之一就是对数据库的设计和管理42。 为了今后进行数据分析、处理、报表显示，需要在本机上存储获得实时数据及系统运行结果，由于数据量不大， 从实现方便的角度考虑，采用 据库可以减少系统开销，满足数据量的需求。 一种关系型数据库，它使用结构查询语言（ ，每个文件中具有多个表，还可存储预先定义的查询语言43。可以利用计算机进行组织、存储、检索、操作和打印信息。因其功能强大、易学而受到广泛重视与应用。 数据库由表组成，表由数据项组成。为了方便 地操作各项数据，在数据库中，没有将所有的数据都放在一个表中，而是建立了多个表，每个表中包括一些相应的数据。因为所有的数据都是按日期来查阅的，因此，所有的数据表中都有一个关联项日期。这样就可以通过这个关联项很方便地按日期查阅数据。 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 44 场监控软件开发 按照简单、方便和实用的原则，在 统软件平台下，开发了现场监控软件，供现场操作人员使用。 根据现场的要求和生产的特点，监控软件主要包括以下界面： （ 1）监视主界面 系统的主监视界面旨在使操作工对系统有一个整体的把握， 并提供一些重要参数的实时显示，显示的参数包括：高压总管压力、低压总管压力、煤气总流量、单台煤气炉出口流量、饱和温度、汽包水位等。单台煤气炉监控是将各台煤气炉及汽包运行的参数实时显示，显示的参数包括：汽包水位、汽包压力、饱和温度、炉底空气压力、入炉空气流量、炉出煤气压力、下煤管温度、炉出温度等。具体的画面如图 4示。 图 4场监视主界面 （ 2）单台煤气炉监视界面 单台煤气炉的监视如图 4示。操作者可以选择要显示的参数类型，系统就会以通过图表的形式形象显示对应类型的每个参数具体数值，并对该类型对中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 45 应参数设置一个上限，让操作工能够醒目发现。 图 4炉参数监视界面 （ 3）操作参数曲线显示界面 操作人员为了研究煤气炉的炉况，需要了 解各种参数的变化趋势。但操作者选中对应的参数后，就会显示对应参数的变化曲线图。可以同时选择多个参数，每个参数对应的曲线以不同的颜色显示。参数曲线显示界面如图 4示。 图 4炉参数曲线显示界面 中南大学硕士学位论文 第4章 系统实现 46 统性能评价 应用程序的性能评价主要包括下述几个方面： (1) 系统的稳定性 由于采用了性能先进的工业控制计算机和抗干 扰技术，大大提高了系统的可靠性。另外，标准化和商品化的工业控制软件也为整个软件系统的可靠性提供了保障。系统从投入试运行，能够稳定安全地工作。基本上没有出现系统报错、死机等现象，说明系统具有较高的稳定性和可靠性，可以放心投入使用。 (2) 系统的实时性、灵活性 根据现场生产情况，数据采集的时间为一分钟 采集一批数据，在一分钟之内实现系统加煤量的计算和优化是完全可以实现的，满足现场实时性的要求。本系统具有在