热轧过程控制系统数据库的应用与性能优化

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1、热轧过程控制系统数据库的应用与性能优化昝培（攀钢钒热轧板厂）摘要：介绍攀钢热轧过程控制系统中数据库系统的应用情况、设计原则；分析了数据库应用系统在运行过程中出现的各种性能问题，提出了提高数据库系统运行性能的解决方法，以满足热轧过程控制系统的实时性要求。关键词:热轧；过程控制；数据库；Oracle；Net8通讯；I/O；SQL0引言攀钢热轧板厂主轧线自动化系统采用2级控制结构，其第2级过程控制系统，由Oracle数据库系统来存储加热区、粗轧区、精轧卷取区控制系统所要求的模型数据、设定计算参数、跟踪数据以及从基础自动化采集的轧制过程数据；同时也利用Oracle系统的N

2、et8通讯方式来部分承担三个区的过程控制系统及数据中心机间的数据通讯任务。然而，热轧生产过程是一个快速过程，过程控制系统需要进行轧件跟踪、数据采集、模型计算及自学习，运行负荷很重，系统生成的大量轧制数据还需要长期保存下来，供日后统计分析。生产过程对系统的响应时间有很高的要求，通常在100～500ms级。由于Oracle数据库不是一个实时数据库，如何设计一个适应热轧过程控制的数据库应用系统，以及如何优化系统，使其稳定高效运行，既能满足实时系统对响应时间的要求，又能保证大数据量的查询能在用户可接受的时间范围内进行，是热轧过程控制系统急需解决的一个问题。1数据库应用系统

3、设计1.1过程控制系统结构热轧厂过程控制系统共配置4台服务器，其中3台是Alpha小型机，运行OpenVMS操作系统，1台是PC服务器，运行Windows操作系统，如图1。MA8000存储阵列过程机数据交换网络Alpha加热PCServer数据中心机至基础自动化Alpha精轧Alpha初轧RA4000存储阵列过程机数据交换网络Alpha加热Alpha初轧Alpha精轧MA8000存储阵列至基础自动化PCServer数据中心机RA4000存储阵列图1过程控制系统网络图3台Alpha服务器分别用于加热区、粗轧区和精轧卷取区过程控制系统。另用1台PC服务器作为数据中心机

4、。3台过程控制计算机和数据中心机接到以太网交换机上，在物理上过程机各自连接到二个局域网上，一个用于基础自动化通讯，一个专用于过程机之间的数据交换。Alpha服务器共用一套MA8000磁盘阵列，分别使用其中的三对1型磁盘阵列（镜像），存储加热、粗轧及精轧数据库数据文件。另外，系统还采用一台PC服务器作为数据中心机，它带有独立的RA4000磁盘阵列，内装有8块硬盘，构成一个5型的磁盘阵列，存储大量的生产过程、产品质量等历史数据，运行相应的数据应用程序【1】，进行各种数据统计分析。1.2过程机的数据库应用精轧过程机运行的是OpenVMS操作系统，有1个磁盘镜像系统盘。操

5、作系统、应用系统程序及数据库系统均安装在该本机盘上，数据库数据文件，其中包括系统表空间文件、应用系统数据表空间文件及索引文件等均配置在外置的磁盘阵列MA8000上。精轧过程机数据库系统的主要功能是：（1）存储应用系统的静态数据，包括应用系统启动参数、钢种分类特性表、轧制数据模型常数参数及控制状态数据等；（2）用于数据库间传送数据的通讯表。由于过程机之间及过程机与数据中心机之间将通过ORACLE的net8方式传送数据，为此在数据库中建有很多通讯表，供通讯的发送方写入用；（3）存放现场采集数据。这类数据主要是供轧制模型进行计算用，以及作为向数据中心机传送数据的缓存。由

6、于是来自于现场的采集数据，这类数据对表写入的频率很高，数据量也很大，但是保存时间不长，一般处理完以后就可以删除。1.3数据中心机的数据库应用数据中心机数据库的数据文件，其中包括系统表空间文件、应用系统数据表空间文件及索引文件等均配置在外置的磁盘阵列上，大约能存储3年的历史数据。数据中心机通过Net8的通讯方式与加热、粗轧和精轧过程计算机进行数据交换，实现轧件实际数据的收集、生产计划数据的管理、轧辊数据的管理,并对产品质量和生产轧件历史数据及生产设备运行状态的分析和统计，达到提高生产质量和产量的目的。.数据中心应用系统划分为若干子系统：轧制计划管理系统、轧辊管理系统

7、、统计分析系统和通信服务系统。1.3.1轧制计划管理系统轧制计划是由生产管理人员根据合同、板坯来料及生产节奏，再综合设备状况等因素，制定的以每块钢卷为单位的生产计划，该计划将作为基本参数被输入过程控制计算机，过程机的轧件跟踪、模型参数设定都是以轧制计划为基础。轧制计划管理子系统主要包括计划编制、计划修改、计划下发、计划实绩查询等主要功能。轧制计划管理系统的投入，改善了轧制计划的编排环境，使得编排的效率提高。轧制计划的下发、修改通过电文形式发往个轧制区域的通讯区，并修改相关表的标志字段，保证了信息传递的同步性和及时性。1.3.2轧辊管理系统轧辊管理系统负责全厂所有轧

8、辊的磨削、