板坯連鑄過程控制系統

梁云

摘要：介紹了改造后的唐鋼板坯連鑄過程控制系統的功能、通訊結構等內容，實現了系統的安全性、穩定性、實時性、先進性。

關鍵詞：過程控制;功能;通訊

中圖分類號：TF777? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2019）02-0000-00

伴隨唐鋼MES信息化發展，結合熱軋部1700連鑄1#、2#板坯連鑄機的特點和二級功能的需求，原有系統從煉鋼、技術、通訊等角度考慮已無法與MES系統銜接，不能滿足生產需要，不再適用。為滿足唐鋼MES系統功能要求，根據整個熱軋部煉鋼生產工藝技術要求，通過調研，從實際需求的系統功能和系統性能角度出發，對連鑄過程控制系統進行詳細需求分析，在原有系統網絡利舊的基礎上進行過程控制系統整體改造，以解決原有系統存在的問題，達到MES信息化改造要求，高水平的提升信息化整體建設和連鑄過程控制的后續發展、完善和擴展能力。

1控制功能

在需求分析的基礎上設計連鑄過程控制系統（PCS），具備生產管理、實績管理、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，實現生產過程智能化控制。過程跟蹤及各種實績信息的收集、分析，保證了物流和信息流一致，起到對操作人員有效而合理的操作指導作用。在系統的設計與實現過程中，通過冗余磁盤陣列RAID硬件技術、OPC通訊技術、ORACLE數據庫管理技術、以太網通訊技術、WCF通訊技術、Visual Studio.Net工具軟件、高性能報表生成技術的應用，來實現系統的安全性、穩定性、實時性、先進性和結構的最優化，有效的實現了連鑄過程控制系統的各項功能。

自設計初始起，通過功能的交流確認，根據功能需求采用當前國際主流的架構形式設計，進行過程控制系統改造方案的設計，進行設備安裝、軟件系統編碼、調試，確保系統離線測試、在線測試、上線成功。集成目前比較先進的二級模型工藝計算方法，使得計算結果更加準確。

整個控制系統主要實現六大功能：

（1）WCF通訊功能模塊。實現本系統與MES系統間的通訊。通過調用主跟蹤模塊功能對數據庫數據讀取，實現用于鑄流跟蹤及模型計算的三級信息的接收和二級實績信息的發送。

（2）主跟蹤功能模塊。完成大包到達回轉臺開始到鑄坯離開連鑄區域為止的所有生產追蹤。主要包含爐次跟蹤等各種跟蹤模型，生產計劃處理、PLC通訊、模型通訊與調度、進程間通訊等功能。

（3）優化計算功能模塊。該模塊包含切割優化計算模型、PLC通訊、模型通訊與調度、進程間通訊等功能。根據跟蹤模塊提供的爐次劃分數據及鑄坯質量判定模型提供的鑄坯質量信息，對鑄坯進行優化切割計算，實現爐次內板坯劃分和長度優化。

（4）動態質量跟蹤模塊。采用切片單元原理對實績的鑄坯進行動態跟蹤，標記異常事件，為三級QMS系統及鑄坯質量判定提供強有力的數據流支持。

（5）趨勢分析模塊。該模塊實時讀取、分析一級PLC數據和其他模塊計算結果數據，以log日志等格式按天和數據分類方式存儲于計算機上，且在客戶端上以曲線和列表的形式清晰顯示出來以供隨時調用查找。

（6）客戶端服務模塊。該模塊是連接客戶端與客戶端服務服務模塊之間的唯一通訊橋梁，客戶端服務模塊功能的設計實現了客戶端界面簡潔性和可靠性要求，符合設計對客戶端僅允許與客戶端服務模塊或數據庫進行數據交換，禁止其與其他服務模型之間進行數據交換的要求。

2系統架構

2.1軟硬件結構

結合設計的系統功能和原有系統存在的運行不穩定、不具擴展性、維護性差等問題，進行了軟硬件結構設計。系統采用服務器/客戶機（S/C）結構，采用Oracle數據庫，C#語言進行編程。

總體結構設計為，為保證向板坯跟蹤系統提供流暢的數據流和數據安全性，整個1700連鑄1#、2#機的網絡系統通過以太網相連，兩臺鑄機各自采用獨立的系統設計。過程控制系統（PCS＼L2系統）內計算機采用服務器/客戶機（S/C）結構，每臺鑄機的L2系統中設置數據庫服務器和應用服務器（CPS101、CPS102）各一臺放置于計算機室;為操作人員和維護工程師分別提供客戶機（CPC101、CPC102）各一臺，其中L2系統操作人員專用的客戶端（CPC101）放置在主控室，L2系統工程師站（CPC102）放置在計算機室。操作人員和維護工程師可以使用計算機進行數據庫維護和重要工藝過程的操作控制和參數設置。

2.2通訊系統

連鑄過程控制系統要求實現與L1基礎自動化系統通訊、L2系統與MES系統通訊、L2系統內部通訊這三大通訊功能。由于對系統穩定性、擴展性、通訊模式、平臺硬件設計考慮完備，通過采用ADO.Net 、OCI 、WCF、OPC通訊方式，以實現應用程序和Oracle數據庫、應用程序之間、應用程序和L1級基礎自動化系統之間的通訊，形成了功能完備、運行穩定、擴展性和維護性強的控制系統。

2.2.1 與L1基礎自動化系統通訊、與MES系統通訊

利用原有網絡，既節約成本又節約時間。原有網絡L2級與L1級系統之間采用工業以太網（Industry Ethernet）進行通訊。為保證L2級與L1級系統網絡各自的安全性和可靠性，在L1級PLC和L2級客戶端之間加入L2級多網卡模式服務器，以實現L1級和L2級以太網之間的硬件隔離。計算機室放置交換機，組成L2級過程控制網絡，用來連接L2級服務器和客戶機。原有網絡L2系統與MES系統之間增加防火墻以實現物理隔離，與MES之間的通訊是基于在唐鋼的企業光纖主干網的環境下來實現。各種生產計劃、工藝規格數據、設備生產狀態和生產實績信息通過數據表的方式在L2與MES之間進行數據通訊。

2.2.2 L2系統內部通訊體系架構

L2系統內部采用三種通訊體系架構：

（1）應用程序和Oracle數據庫之間的通訊體系——作為通訊中間平臺的托管的通訊中間件被應用程序調用并返回數據內容和讀寫狀態，通訊中間件和Oracle數據庫之間的通訊采用ADO.Net 和OCI 兩種通訊方式。

（2）應用程序間的通訊體系——WCF通訊體系實現了L2系統所有的應用程序之間的通訊，滿足服務器應用程序間過程數據交換目的。

（3）應用程序和L1級基礎自動化系統的通訊體系——應用程序和L1級基礎自動化系統的通訊采用OPC通訊動態鏈接庫，該鏈接庫獨立配置與每個應用程序中。OPC動態鏈接庫為通用類庫封裝文件，針對不同應用程序的需求進行獨立配置讀/寫變量參數，其所有配置參數和變量通過配置文件進行管理。

2.2.3 兩機互相獨立又互為備用

總體結構設計為1#、2#連鑄機獨立系統設計，但二臺鑄機通過相連的以太網連接，兩臺鑄機的服務器、客戶端、工程師站又相互備用，一旦一臺鑄機硬件系統出現問題短時間無法修復，即可切換備用模式，以保證生產，減少事故發生。

3結語

1700板坯連鑄過程控制系統自投入使用至今，系統運行穩定、安全可靠，較之原系統具有很強的擴展性，系統維護簡單、方便，功能完備，滿足了煉鋼生產和MES需求。

參考文獻

[1]李彥斌.連鑄過程控制系統的三層架構設計[J].冶金自動化，2011（05）：1-5.

[2]郭盛榮.連鑄過程控制系統的開發與應用[J].鑄造技術，2018（6）：1263-1266.

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