板坯連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)

梁云

摘要：介紹了改造后的唐鋼板坯連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)的功能、通訊結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：過(guò)程控制;功能;通訊

中圖分類號(hào)：TF777? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0000-00

伴隨唐鋼MES信息化發(fā)展，結(jié)合熱軋部1700連鑄1#、2#板坯連鑄機(jī)的特點(diǎn)和二級(jí)功能的需求，原有系統(tǒng)從煉鋼、技術(shù)、通訊等角度考慮已無(wú)法與MES系統(tǒng)銜接，不能滿足生產(chǎn)需要，不再適用。為滿足唐鋼MES系統(tǒng)功能要求，根據(jù)整個(gè)熱軋部煉鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，通過(guò)調(diào)研，從實(shí)際需求的系統(tǒng)功能和系統(tǒng)性能角度出發(fā)，對(duì)連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)需求分析，在原有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利舊的基礎(chǔ)上進(jìn)行過(guò)程控制系統(tǒng)整體改造，以解決原有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，達(dá)到MES信息化改造要求，高水平的提升信息化整體建設(shè)和連鑄過(guò)程控制的后續(xù)發(fā)展、完善和擴(kuò)展能力。

1控制功能

在需求分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS），具備生產(chǎn)管理、實(shí)績(jī)管理、模型管理等功能，集成切割定尺、跟蹤、混鋼判定等專家模型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能化控制。過(guò)程跟蹤及各種實(shí)績(jī)信息的收集、分析，保證了物流和信息流一致，起到對(duì)操作人員有效而合理的操作指導(dǎo)作用。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)冗余磁盤(pán)陣列RAID硬件技術(shù)、OPC通訊技術(shù)、ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、以太網(wǎng)通訊技術(shù)、WCF通訊技術(shù)、Visual Studio.Net工具軟件、高性能報(bào)表生成技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、先進(jìn)性和結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化，有效的實(shí)現(xiàn)了連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

自設(shè)計(jì)初始起，通過(guò)功能的交流確認(rèn)，根據(jù)功能需求采用當(dāng)前國(guó)際主流的架構(gòu)形式設(shè)計(jì)，進(jìn)行過(guò)程控制系統(tǒng)改造方案的設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)備安裝、軟件系統(tǒng)編碼、調(diào)試，確保系統(tǒng)離線測(cè)試、在線測(cè)試、上線成功。集成目前比較先進(jìn)的二級(jí)模型工藝計(jì)算方法，使得計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。

整個(gè)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)六大功能：

（1）WCF通訊功能模塊。實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與MES系統(tǒng)間的通訊。通過(guò)調(diào)用主跟蹤模塊功能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)用于鑄流跟蹤及模型計(jì)算的三級(jí)信息的接收和二級(jí)實(shí)績(jī)信息的發(fā)送。

（2）主跟蹤功能模塊。完成大包到達(dá)回轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)始到鑄坯離開(kāi)連鑄區(qū)域?yàn)橹沟乃猩a(chǎn)追蹤。主要包含爐次跟蹤等各種跟蹤模型，生產(chǎn)計(jì)劃處理、PLC通訊、模型通訊與調(diào)度、進(jìn)程間通訊等功能。

（3）優(yōu)化計(jì)算功能模塊。該模塊包含切割優(yōu)化計(jì)算模型、PLC通訊、模型通訊與調(diào)度、進(jìn)程間通訊等功能。根據(jù)跟蹤模塊提供的爐次劃分?jǐn)?shù)據(jù)及鑄坯質(zhì)量判定模型提供的鑄坯質(zhì)量信息，對(duì)鑄坯進(jìn)行優(yōu)化切割計(jì)算，實(shí)現(xiàn)爐次內(nèi)板坯劃分和長(zhǎng)度優(yōu)化。

（4）動(dòng)態(tài)質(zhì)量跟蹤模塊。采用切片單元原理對(duì)實(shí)績(jī)的鑄坯進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，標(biāo)記異常事件，為三級(jí)QMS系統(tǒng)及鑄坯質(zhì)量判定提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)流支持。

（5）趨勢(shì)分析模塊。該模塊實(shí)時(shí)讀取、分析一級(jí)PLC數(shù)據(jù)和其他模塊計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，以log日志等格式按天和數(shù)據(jù)分類方式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)上，且在客戶端上以曲線和列表的形式清晰顯示出來(lái)以供隨時(shí)調(diào)用查找。

（6）客戶端服務(wù)模塊。該模塊是連接客戶端與客戶端服務(wù)服務(wù)模塊之間的唯一通訊橋梁，客戶端服務(wù)模塊功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了客戶端界面簡(jiǎn)潔性和可靠性要求，符合設(shè)計(jì)對(duì)客戶端僅允許與客戶端服務(wù)模塊或數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，禁止其與其他服務(wù)模型之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的要求。

2系統(tǒng)架構(gòu)

2.1軟硬件結(jié)構(gòu)

結(jié)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能和原有系統(tǒng)存在的運(yùn)行不穩(wěn)定、不具擴(kuò)展性、維護(hù)性差等問(wèn)題，進(jìn)行了軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)（S/C）結(jié)構(gòu)，采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，C#語(yǔ)言進(jìn)行編程。

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為，為保證向板坯跟蹤系統(tǒng)提供流暢的數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)安全性，整個(gè)1700連鑄1#、2#機(jī)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)相連，兩臺(tái)鑄機(jī)各自采用獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS＼L2系統(tǒng)）內(nèi)計(jì)算機(jī)采用服務(wù)器/客戶機(jī)（S/C）結(jié)構(gòu)，每臺(tái)鑄機(jī)的L2系統(tǒng)中設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器（CPS101、CPS102）各一臺(tái)放置于計(jì)算機(jī)室;為操作人員和維護(hù)工程師分別提供客戶機(jī)（CPC101、CPC102）各一臺(tái)，其中L2系統(tǒng)操作人員專用的客戶端（CPC101）放置在主控室，L2系統(tǒng)工程師站（CPC102）放置在計(jì)算機(jī)室。操作人員和維護(hù)工程師可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)和重要工藝過(guò)程的操作控制和參數(shù)設(shè)置。

2.2通訊系統(tǒng)

連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)與L1基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊、L2系統(tǒng)與MES系統(tǒng)通訊、L2系統(tǒng)內(nèi)部通訊這三大通訊功能。由于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、通訊模式、平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)考慮完備，通過(guò)采用ADO.Net 、OCI 、WCF、OPC通訊方式，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序之間、應(yīng)用程序和L1級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通訊，形成了功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定、擴(kuò)展性和維護(hù)性強(qiáng)的控制系統(tǒng)。

2.2.1 與L1基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊、與MES系統(tǒng)通訊

利用原有網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)約成本又節(jié)約時(shí)間。原有網(wǎng)絡(luò)L2級(jí)與L1級(jí)系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)（Industry Ethernet）進(jìn)行通訊。為保證L2級(jí)與L1級(jí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各自的安全性和可靠性，在L1級(jí)PLC和L2級(jí)客戶端之間加入L2級(jí)多網(wǎng)卡模式服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)L1級(jí)和L2級(jí)以太網(wǎng)之間的硬件隔離。計(jì)算機(jī)室放置交換機(jī)，組成L2級(jí)過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)連接L2級(jí)服務(wù)器和客戶機(jī)。原有網(wǎng)絡(luò)L2系統(tǒng)與MES系統(tǒng)之間增加防火墻以實(shí)現(xiàn)物理隔離，與MES之間的通訊是基于在唐鋼的企業(yè)光纖主干網(wǎng)的環(huán)境下來(lái)實(shí)現(xiàn)。各種生產(chǎn)計(jì)劃、工藝規(guī)格數(shù)據(jù)、設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)和生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息通過(guò)數(shù)據(jù)表的方式在L2與MES之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

2.2.2 L2系統(tǒng)內(nèi)部通訊體系架構(gòu)

L2系統(tǒng)內(nèi)部采用三種通訊體系架構(gòu)：

（1）應(yīng)用程序和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通訊體系——作為通訊中間平臺(tái)的托管的通訊中間件被應(yīng)用程序調(diào)用并返回?cái)?shù)據(jù)內(nèi)容和讀寫(xiě)狀態(tài)，通訊中間件和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通訊采用ADO.Net 和OCI 兩種通訊方式。

（2）應(yīng)用程序間的通訊體系——WCF通訊體系實(shí)現(xiàn)了L2系統(tǒng)所有的應(yīng)用程序之間的通訊，滿足服務(wù)器應(yīng)用程序間過(guò)程數(shù)據(jù)交換目的。

（3）應(yīng)用程序和L1級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊體系——應(yīng)用程序和L1級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊采用OPC通訊動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，該鏈接庫(kù)獨(dú)立配置與每個(gè)應(yīng)用程序中。OPC動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)為通用類庫(kù)封裝文件，針對(duì)不同應(yīng)用程序的需求進(jìn)行獨(dú)立配置讀/寫(xiě)變量參數(shù)，其所有配置參數(shù)和變量通過(guò)配置文件進(jìn)行管理。

2.2.3 兩機(jī)互相獨(dú)立又互為備用

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為1#、2#連鑄機(jī)獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但二臺(tái)鑄機(jī)通過(guò)相連的以太網(wǎng)連接，兩臺(tái)鑄機(jī)的服務(wù)器、客戶端、工程師站又相互備用，一旦一臺(tái)鑄機(jī)硬件系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題短時(shí)間無(wú)法修復(fù)，即可切換備用模式，以保證生產(chǎn)，減少事故發(fā)生。

3結(jié)語(yǔ)

1700板坯連鑄過(guò)程控制系統(tǒng)自投入使用至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，較之原系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單、方便，功能完備，滿足了煉鋼生產(chǎn)和MES需求。

參考文獻(xiàn)

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Control System of Slab Continuous Casting Process

LIANG Yun

（TangSteel Information Automation Department，Hebei Tangshan? 063000）

Abstract：The function and communication structure of the reformed continuous casting process control system for Tang steel slab are introduced，the security， stability， real-time and advancement of the system are realized.

Keyword：Process control;Function;communication