10年来，我国陆续建成投产了不少大中型现代化高炉，其自动化控制水平基本不低于同期的国际先进水平。
高炉自动化控制系统一般分为两级：设备控制级和过程控制级。过程控制计算机随着计算机技术的发展，体系结构也相应发生变化，主要分为集中控制型、分散控制型、Client-Server型。其应用功能变化不大，主要有原料数据分析处理、原料称量(预约)处理、装料数据处理、本体数据处理、出铁渣数据处理、热风炉数据处理、数学模型运算、画面和报表处理。其工作流程如图1所示，过程级从基础自动化级定时和不定时采集数据，将收集的各种过程数据分类、处理，生成累计值、平均值，写入数据库系统，进行各种技术计算和模型运算，得到各种指标，对高炉内部状态进行推测和预测，生成各种优化的设定值，并将设定值发送给基础自动化级，指导高炉平稳操作。下面结合具体实例说明这3种结构如何实现以上应用功能。
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1 集中控制型
早期限于计算机硬件能力有限，设备昂贵，大多采用1台主机承担过程控制级的全部基本功能，包括从数据采集、计算、模型运算、操作值设定，到画面生成和打印控制等。采用这种结构的有攀枝花钢铁公司的4＃高炉，上海宝钢集团公司的1＃、2＃、3＃高炉。攀钢4＃高炉容积1350m3，系统较小，只采用1台主机。宝钢的3座高炉容积都在4000m3以上，系统庞大，采用2台主机，1台作过程控制用，另1台用于热备兼系统维护。下面以1993年投产的宝钢3＃高炉为例来介绍，硬件、软件配置分别如图2、3所示。
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系统采用两台DEC公司的VAX4200，DEC公司的VAX机是我国当年推荐的优选系列机型之一，VAX4200为当时VAX系列最先进的小型机型号。两台VAX4200互相之间用Watch-dog相连，采用镜像磁盘，分别与Ethernet和Westnet相连，备用机时刻监视主机，一旦主机故障，系统就自动切换到备用机上，继续运行。操作系统采用VMS操作系统。一代炉龄数据库运行在VAX3100上。操作监视设定画面可显示在3台工作站和2台XWindows图形终端之中的任一台上，但画面程序实际运行于主机之上。计算机的连续报表如操作记录表、故障记录由专用打印机连续打印，其余报表如班、日、月、自由格式等报表由指定打印机打印(可以修改指定)。
该系统的数据库系统比较独特，由几百个文件构成。文件类型大致分为两类，一类为固定记录数目、按记录号直接存取的文件(如设备实时状态文件)；另一类为固定最大记录数目、按先进先出原则存取的文件(如故障记录文件)。应用程序直接调用用FORTRAN语言编写的接口程序，对文件进行读写。由于是对文件进行直接存取，缩短了运行时间，提高了执行效率。缺点是无法对由文件组成的数据库进行直观查询，给开发、调试、维护带来很大困难。因为程序对文件中的记录号和项进行操作，当系统庞大时，开发工作量很大，调试时查错不易。如果不是对程序和数据库非常熟悉，几乎不可能对其进行维护。
当时计算机硬件昂贵、能力有限，使这种结构的系统存在一个主要缺点，即整个庞大系统的安危系于主机身上。为了防止因主机故障造成整个系统瘫痪，就需增加一个主机作为备用，而有些厂家恐怕就负担不起这个费用。
2 分散控制型
随着计算机硬件的迅速发展，硬件能力大增，价格下降，同时为了提高开发效率，缩短软件开发时间，一些企业在过程控制级采用分散控制型，如在上钢一厂新建(1999年10月投产)的2500m3高炉上，过程控制级采用了一种全新的体系结构——分散控制型。其硬件、软件配置分别如图4、5所示。
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一台SUNSPAC5工作站(主频175Hz，内存64MB，硬盘1.2GB)的性能已高于当年的VAX4200，价格却便宜了许多。该系统主要采用4台SUN工作站分担整个系统功能，操作系统采用UNIX，数据库系统采用ORACLE数据库，画面与报表的开发工具采用Developer2000，应用程序与数据库的接口采用Proc、Profortran。
4台工作站分担应用功能，180机承担原料、上料数据管理功能，181机承担高炉本体数据管理功能，182机承担铁渣数据管理功能，160机承担热风炉数据管理功能。因160机负荷较轻，附加打印机管理功能。4台工作站拥有独立的ORACLE数据库，独立运行各自的程序，互不干扰。当一台工作站需要对另一工作站的数据库进行查询时，可远程登录另一站的数据库，进行查询，并不影响另一站的程序运行。
每台工作站前台运行画面程序，进行人机接口，后台运行应用程序，进行数据采集、处理、分类、入库、查询等，定时生成打印报表数据。
这种系统配置的特点是由于整个系统由4个基本独立的子系统组成，因此相互关联很少，4台工作站地位平等，其中一台故障，不会造成整个系统瘫痪，提高了系统安全性。ORACLE数据库提供强有力的画面报表开发工具，并且程序开发人员可对库内数据进行直观查询，开发和调试的工作量大为减轻，可大大提高开发进度。缺点是UNIX系统图形界面功能不强，汉化版本不多，对系统管理员和维护人员要求较高；另外，以后如要开发管理级计算机，由于要从4个独立的数据库中提取数据，略嫌麻烦。
3 Client-Server型
昆明钢铁公司2000m3高炉于1998年投产，其过程计算机结构采用Client-Server结构。硬件、软件配置分别如图6、7所示。
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GUS—全方位用户操作站；EPLCG—增强型PLC通道；NIM—接点接口模块；HPM—高性能过程管理站；TPS—全厂一体化解决方案
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服务器采用HP公司的HP9000、Microsoft公司的WindowsNT操作系统，客户机采用3台高性能PC机，配17in(43cm)彩显。数据库采用Sybase,画面与报表开发工具采用VB。WindowsNT操作系统安全性好，性能稳定，采用图形化用户界面，有汉化版本，易于整个网络的维护与管理。Sybase为一个成熟的数据库系统。VB不同于过去的面向过程的编程语言，是一种面向对象的编程语言，它支持对多种数据库的调用，用它来开发画面和报表较为容易。
整个系统只有1个数据库，运行于服务器上，整个后台应用程序(包括原料、上料数据管理功能，高炉本体数据管理功能，铁渣数据管理功能，热风炉数据管理功能等)也运行于服务器上，进行数据采集、处理、分类、入库等。画面程序运行于3台PC机(客户机)上，向数据库服务器提交查询与修改请求，由服务器执行后，向客户机返回执行结果。报表格式存于PC机上，当需要打印报表时，由PC机向数据库服务器提交查询请求，得到查询结果后，生成报表，在打印机上输出。
该系统采用当今流行的Client-Server结构，造价便宜，易于扩展。数据库Sybase及开发工具VB比较流行，开发与维护都较为容易(如果采用微软的OPC——OLE for Process Control规范，开发将更为容易)，在此基础上开发管理机也较为容易。另外现在硬件技术提高了，硬件故障率极低，采用1台服务器即可满足要求。当然如果系统安全性要求极高，经济许可的话，也可增设1台备用服务器。
4 小结
为实现高炉应用功能采用3种结构配置的这3个系统，其费用、投入人员、开发周期依次递减(考虑了系统复杂程度)，表明Client-Server型占有优势，是现阶段比较适合于大中型高炉过程计算机的体系结构。
