板坯連鑄二級自動化系統研究

劉　奕（山東省濟南市山鋼股份濟南分公司檢修工程公司,濟南250100）

板坯連鑄二級自動化系統研究

劉奕
（山東省濟南市山鋼股份濟南分公司檢修工程公司,濟南250100）

二級計算機系統是對煉鋼板坯連鑄機自動化進行生產過程管理，進行生產模型計算以及數據采集分析，是煉鋼系統的中樞。文章研究了板坯連鑄機的二級計算機系統結構設計和基本功能，為煉鋼企業自動化技術提供參考。

板坯連鑄；PLC；服務器

1板坯連鑄二級自動化系統作用

板坯連鑄二級自動化系統的作用主要有以下幾項：一是冶煉過程優化。為模型計算準備和收集相關數據，包括大/中包鋼水、結晶器、二冷段、生產計劃、冶煉標準等各類數據，二是建立數學模型，即動態冷卻、切割長度優化鑄坯質量判定、澆鑄速度計算。三是物料跟蹤。包括生產計劃、過程監視、爐次、大/中包鋼水數據、澆注長度、鋼坯數等環節跟蹤。四是數據管理。包括收集相關、鋼水、鋼坯、質量、鋼包等各類數據長期存儲、處理。五是人機接口。包括鋼水數據、鋼坯數據的管理、生產計劃的輸入、跟蹤信息的監視和修改以及設定值顯示。六是數據通信。包括與生產控制系統(3級)、與其它過程控制系統(2級機)、與基礎自動化系統(1級)、與HMI等各類通信。

2　板坯連鑄二級自動化系統通信

板坯連鑄二級自動化系統服務器相連的下列設備系統主要有電氣室的基層自動化PLC、控制臺上的OWS、工藝室的PWS、三級系統以及管理操作記錄的輔助計算機。

2.1板坯連鑄二級自動化系統與PLC的通訊

板坯連鑄二級自動化系統計算機室服務器與電氣室的PLC是一體的，服務器上運行PLC的驅動程序。二者的通訊是通過以太網完成的。二級系統與PLC之間交互的復雜性和消息傳遞的龐雜。

2.2板坯連鑄二級自動化系統與OWS和PWS的通訊

二級服務器與OWS和PWS的通訊的通訊是通過以太網完成的。操作者和工藝師登錄到二級系統以后，PC即和二級服務器建立通訊連接。登出之后，連接才終止。二級服務器的安全系統控制登錄的過程。詳細的登錄和登出過程見于操作手冊。二級服務器與OWS/ PWS計算機之間交互的消息數量、頻率和格式視使用情況不同而不同，只有OWS頁面有內容更新的情況下，二級服務器才會向OWSPCSI發送消息。

2.3板坯連鑄二級自動化系統與化驗室計算機的通訊

化驗室提供鋼和渣的成分分析結果。化驗室計算機通過以太網與二級服務器相連，使用TCP/IP協議實現文件傳輸。

2.4板坯連鑄二級自動化系統與三級系統通訊

二級與三級系統之間的通訊有兩種方式，公用數據表方式和傳輸數據表方式。后者采用SQL語言進行數據庫之間的交互。通訊任何一方的數據庫中都有一個名曰“TransferTables（傳輸表）”的工具，運用這個工具可以訪問對方的數據庫（以只讀方式）。當二級系統需要向對方發送消息時，可在自有數據庫中添加一條新的記錄（在表內的指定位置，記錄包含信息：對方名稱+消息內容）。三級系統會定期檢查數據表內的內容，找出新加記錄中的SQL選擇語句，復制相關信息到自己本地工作表中。同樣道理，三級向二級系統發送消息使用同樣的機制。

3板坯連鑄二級自動化系統服務器和工作站

二級服務器包括生產、冶煉和輔助數據庫運行所有二級系統后臺進程（超級用戶、模型系統和通訊驅動程序）與PLC和三級系統會話(通訊)；操作者工作站(OWS)主要管理控制室PCS接口。操作者可以通過顯示服務器從PLC獲取的生產信息、允許操作者給出生產指令（爐次開始、結束等等）、顯示從服務器獲取的輸出信息、手工輸入工藝信息；允許操作者生成、查看和打印相關廠區的爐次報告等方式與PCSI進行交互。

4板坯連鑄二級自動化系統服務器進程

運行于二級服務器PC上的進程主要有以下幾類：一是“作業區管理”（SPV）進程，用于管理作業區中正在處理的爐次；二是模型進程(MOD)，進行精確的工藝計算；三是驅動程序進程(DRV)，完成二級系統與外界的通訊；四是輔助進程(AUX)，進行二級系統的自動維護。

就單個二級服務器而言，通常建議每個DRV和AUX進程至少有一個實例在運行，同時每個作業區有一個SPV和一個或多個MOD進程運行（用于作業區控制管理）。一個作業區可能有多個工作站運行（例如轉爐1#和轉爐2#），一個作業區可能也允許多個爐次同時運行。這時兩個或多個獨立設置的SPV和MOD進程運行以覆蓋不同工作站和平行爐次。

5板坯連鑄二級自動化系統進程間通訊

二級系統兩個或者多個進程之間的通訊采用TCPSockets（架構）消息機制。其操作步驟如下：發送進程寫入數據到TCP消息緩存；發送進程發送TCP消息，消息中包含消息類型字段；一個或者多個接受進程接受TCP消息；接受進程根據消息類型字段對消息進行解碼。

實時數據庫有時也用于二級進程間通訊，特別是有大量數據信息需要傳遞時。操作過程如下：發送進程寫入數據到RTDB的相關表中；發送進程書寫通告信息，說明該數據對標準TCP事件觸發器可用；接受方從接受到的TCP消息中獲取消息類型，獲知RTDB中有新數據需要讀取；接受方從RTDB相關表中讀取數據。

6板坯連鑄二級自動化系統PLC驅動

PLC驅動用于二級系統對各作業區PLC的數據塊的讀寫操作。其基本方式如下：

從PLC讀取數據，PLC不斷地從一級系統讀寫數據塊中將整塊數據和狀態標志復制相關數據塊中；PLC會定時更新“PLC→二級系統”數據塊中的狀態標志，或當重要區域有事件發生，PLC也會更新“PLC→二級系統”數據塊中的狀態標志；PLC驅動進程每隔一段時間會讀取一次“PLC→二級系統”數據塊中的數據；當PLC驅動進程檢測到標志位的改變時，會自動將從PLC讀取的數據值寫入TCP消息緩存，并將消息附帶特定的事件編碼發送出去。向PLC寫入數據某些情形下，二級SPV進程需要以TCP消息的形式向PLC寫入設定信息；當該TCP消息被PLC驅動進程檢測到時，PLC驅動進程會從消息緩存內讀取新的設置信息，并把這些信息寫入到，同時更新標志位；PLC不斷的讀取標志位的數值；當PLC檢測到標志位的變化時，即從“二級系統→PLC”數據塊中復制新的設置信息到相關的一級系統可讀寫數據塊中。

7　結語

總之，本文闡述的板坯連鑄二級自動化系統可提高鑄坯質量；通過切割優化和質量判定模型，提高金屬收得率、延長設備壽命，降低能源消耗、簡化操作，提高勞動效率。