萬勝茲 徐平 （天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300301)

1750mm冷軋SDH功能分析

萬勝茲 徐平 （天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司，天津 300301)

介紹了天津鞍鋼天鐵酸洗冷軋線的控制架構(gòu)及SDH的隊列管理規(guī)則，解釋了SDH的功能,從SDH的緩沖區(qū)管理、接口、診斷、SDH緩沖區(qū)的檢索等多個方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并給出了具體應(yīng)用實例，對于理解酸洗連軋設(shè)定值數(shù)據(jù)處理及管理具有一定的參考價值。

設(shè)定數(shù)值處理 物料跟蹤系統(tǒng) 隊列管理 緩沖區(qū) 功能

1 前言

天津鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司現(xiàn)有一條1 750 mm冷軋生產(chǎn)線，設(shè)計能力年產(chǎn)150萬t冷硬卷。酸軋生產(chǎn)控制分為三級控制架構(gòu)：一級用于生產(chǎn)過程控制，所有的控制全部基于西門子的PCS7系統(tǒng)，復(fù)雜的邏輯運(yùn)算采用西門子的TDC，主傳動控制采用SM150，輔助傳動采用Master Driver,復(fù)雜的過程控制邏輯控制由TDC來實現(xiàn)，一級軟件的設(shè)計基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計理念。二級用于軋制生產(chǎn)模型管理，軋制模型基于西門子的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。三級采用的是上海寶信的產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)。各級之間是通過TCP/UDP電文的方式進(jìn)行通訊。三級將軋制計劃下發(fā)給二級，二級根據(jù)軋制計劃，將各個鋼卷的軋制策略下發(fā)給一級，一級根據(jù)軋制策略，通過高級秒流量控制，前饋控制，反饋控制等等控制現(xiàn)場的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)（主傳動設(shè)備、液壓比例閥、伺服閥等等)，達(dá)到二級下發(fā)的軋制目標(biāo)[1]。SDH（設(shè)定值數(shù)據(jù)處理)就是負(fù)責(zé)管理各個設(shè)定參數(shù)，并將各個設(shè)定值下發(fā)給各個邏輯控制單元（用于具體的某種邏輯功能控制的程序集)。

2 SDH功能概述

一級對于線上帶的管理跟蹤是通過MTR(物料跟蹤系統(tǒng))來實現(xiàn)的，二級下發(fā)給一級主要有Material Id，設(shè)定值數(shù)據(jù)類型及軋制策略。SDH接受到后，將二級下發(fā)的各種參數(shù)存儲在SDH的32個緩沖區(qū)中，SDH對于緩沖區(qū)的管理是通過先進(jìn)先出的隊列管理來實現(xiàn)的[2]。

MTR根據(jù)跟蹤的Basic ID判斷該ID號是否在SDH的緩沖區(qū)中，若在該緩沖區(qū)中則從SDH的緩沖區(qū)中獲取對應(yīng)的軋制策略，SDH通過與各個邏輯功能單元的接口，將軋制策略下發(fā)給LCO(線協(xié)調(diào)控制)、MRG(主諧波發(fā)生器)、STM(設(shè)定值管理)、SDS(壓下控制系統(tǒng))、RBS(彎輥系統(tǒng))、FLC(板型控制系統(tǒng))等各個邏輯功能單元，SDH檢查該ID號，若不在32個緩沖區(qū)中，則MTR將發(fā)給二級一個請求再次下發(fā)設(shè)定值的報文，二級通過STA將設(shè)定值參數(shù)、MID、設(shè)定值類型下發(fā)給SDH。其功能框圖如圖1。

圖1

3 SDH緩沖區(qū)管理

SDH的緩沖區(qū)管理采用先進(jìn)先出的隊列管理模式，在隊列管理模式下，二級下發(fā)的參考值依次存儲在SDH的不同緩沖區(qū)中，不管是進(jìn)隊還是出隊后都需要重新進(jìn)行索引整理，所有緩沖區(qū)中的參考值都是通過Basic ID進(jìn)行標(biāo)識的。

3.1 SDH緩沖區(qū)信息存儲

SDH將整個生產(chǎn)線分為三個區(qū)域，入口區(qū)域，處理區(qū)域及出口區(qū)域，其中入口區(qū)域指的是從開卷機(jī)至軋機(jī)入口，處理區(qū)域指的是軋機(jī)區(qū)域，出口區(qū)域指的是從卷取機(jī)至出口步進(jìn)梁區(qū)域。在每個區(qū)域中二級都會下發(fā)給各個區(qū)域的參考值，每個區(qū)域的長度是不同的，入口區(qū)域長度為1 450個字節(jié)，處理區(qū)域為8554個字節(jié)，出口區(qū)域為1 446個字節(jié)。對于緩沖區(qū)其長度不一樣，但存儲的邏輯結(jié)構(gòu)相同。每個緩沖區(qū)的存儲的順序依次為，前兩個字節(jié)存儲的是lifecount,42個字節(jié)的MeCode，2個字節(jié)的Basic Id,7個字節(jié)的Message，320個字節(jié)用于存放打印信息，最后的空間用于存放設(shè)定值。

3.2 SDH的緩沖接口

SDH的接口部分由輸入及輸出兩部分組成。

輸入部分：STA通過以太網(wǎng)，將二級的報文以UDP方式發(fā)給SDH，SDH將通過以太網(wǎng)接受過來的報文放到SDH用于接受的通道中，在經(jīng)過SDH的索引管理后寫入到SDH的緩沖區(qū)中。

輸出部分：SDH通過檢索Basic ID號，獲取到的SDH緩沖區(qū)的地址指針，經(jīng)過偏移地址，獲取各個邏輯功能單元所需的設(shè)定值信息。

3.3SDH的CHECK管理

MTR將所有的Basic ID號（每個Basic ID占兩個字節(jié))，共有20個，通過通訊發(fā)以報文的方式發(fā)給SDH，SDH通通從0開始，通過延時1 000 ms，加二的方式讀出所有的Basic ID，每次獲取的ID號與SDH的32個緩沖區(qū)中的ID號進(jìn)行比較，若該ID號不在緩沖區(qū)中，則發(fā)給MTR請求STA再次下發(fā)該Basic ID號對應(yīng)的設(shè)定值信息。其判定邏輯如圖2。

3.4 SDH的診斷管理

SDH的診斷主要用于用于調(diào)試，通過SDH的診斷可以讀出所有存儲在SDH中的Basic ID,MeCode以及相關(guān)的設(shè)定值。通過從0到32循環(huán)的方式依次讀出每個緩沖區(qū)號，再從每個緩沖區(qū)號對應(yīng)的緩沖區(qū)中按照緩沖區(qū)的存儲規(guī)則，通過偏移地址，依次可以獲得調(diào)試中需要的設(shè)定值的相關(guān)信息。

圖2

3.5 SDH的隊列管理

二級下發(fā)的設(shè)定值在一級中是按照線性存儲的模式進(jìn)行存儲，32個緩沖區(qū)物理地址除第一個和最后一個外，其它緩沖區(qū)地址首尾相連。對于線性存儲的緩沖區(qū)的常見的管理有堆棧管理和隊列管理兩種模式。

在SDH中采用的是隊列管理模式。其入隊出隊規(guī)則如圖3所示。

圖3

若隊列順序為DCBA,第一次A從左側(cè)入隊，則A放在緩沖區(qū)中最右側(cè)，第二次B從左側(cè)入隊，則B放在緩沖區(qū)A的左側(cè)，第三次C從左側(cè)入隊，則C放在B的左側(cè)，第四次，若發(fā)生出隊操作，則處于緩沖區(qū)中最右側(cè)的A出隊，C、B依此向右移動一個位置，B處于最右側(cè)，第五次D從左側(cè)入隊，則緩沖區(qū)中從左至右的存儲順序為DCB。

在隊列管理模式下只允許在緩沖區(qū)的前端進(jìn)行刪除操作，只能在緩沖區(qū)的后端進(jìn)行插入操作，先進(jìn)隊的先出隊，后進(jìn)隊的后出隊。

在堆棧管理模式下，只允許在緩沖區(qū)的一端進(jìn)行入棧出棧操作，其管理模式為先進(jìn)棧的后出棧。

在SDH中，對于各個緩沖區(qū)的管理是按照先進(jìn)先出的隊列管理規(guī)則進(jìn)行管理的：當(dāng)SDH接受到來自STA一個新的Basic ID的相關(guān)信息后，將按隊列管理規(guī)則確定寫入的緩沖區(qū)號，當(dāng)SDH接受到來自MTR的請求刪除Basic ID的報文后，將按照隊列管理規(guī)則確定要刪除的緩沖區(qū)號，并按照隊列管理規(guī)則將所有緩沖區(qū)中存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行依次向前移動一個緩沖區(qū)。

3.6 SDH的索引管理

通過比較STA下發(fā)給SDH的報文中的Basic ID與各個緩沖區(qū)中的Basic ID，若STA下發(fā)的Basic ID號在緩沖區(qū)中，將對該緩沖區(qū)進(jìn)行復(fù)寫，若緩沖區(qū)中不存在該Basic ID號，則將STA下發(fā)的報文寫入到按照先進(jìn)先出隊列管理規(guī)則中指定的緩沖區(qū)中。

4 邏輯功能單元的接口

當(dāng)MTR將跟蹤到的下一個Basic ID發(fā)給SDH后，SDH收集每個邏輯功能單元所需要的設(shè)定值信息，通過邏輯功能單元的接口，以報文的方式發(fā)給各個邏輯功能單元。SDH發(fā)給所有PLC控制的邏輯功能單元是通過快速以太網(wǎng)來實現(xiàn)的，SDH與所有TDC控制的邏輯功能單元是通過GDM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的。

5 SDH在生產(chǎn)中實際應(yīng)用舉例

SDH在生產(chǎn)中主要用在設(shè)定值的管理上，具體實例如下。

5.1 SDH的隊列管理

隊列管理程序見圖4。

天車將鋼卷掉至入口步進(jìn)梁，步進(jìn)梁上的光柵檢測到鋼卷后，一級PLC上傳給二級服務(wù)器一個申請電文，二級將帶有Basic ID的鋼卷信息發(fā)給一級TDC,一級將該鋼卷信息按照隊列管理的規(guī)則，存儲在SDH的緩沖區(qū)中，在該卷從生產(chǎn)線產(chǎn)出或回退后，將啟動刪除該Basic ID的功能，完成出隊管理。

5.2 SDH的與二級的接口管理

SDH與二級接口的程序見圖5。

圖4

圖5

Sdh將接受到的STA傳過來的報文中通過CBT功能塊接受過來，存儲在TDC的內(nèi)存中，再經(jīng)過對接受到的報文進(jìn)行處理后，放到SDH的緩沖區(qū)中。

6 結(jié)束語

SDH通過先進(jìn)先出的隊列管理，實現(xiàn)了冷軋生產(chǎn)過程控制的有序管理，避免出現(xiàn)因為軋制策略與軋制原料發(fā)生不對應(yīng)而造成軋制指令錯誤，有效地保證了生產(chǎn)的順行。SDH接受二級的軋制指令，下發(fā)給一級的各個功能單元，是二級與一級的接口，掌握了SDH的管理，對于二級與一級之間的故障診斷將奠定一個良好的基礎(chǔ)。

[1]楊景明，韓宗剛，徐雅潔，尹春霞.秒流量液壓AGC系統(tǒng)的動態(tài)仿真研究[J].冶金設(shè)備，2006(4):

[2]西門子公司.天鐵冷軋過程自動化功能描述[Z].德國:西門子公司，2005.

Analysis on 1 750mm Cold Rolling Mill SDH Function

Wan Shengzi,Xu Ping

The paper depicts the control architecture and SDH array management rule of Continuous Pickling and Cold Rolling Mill,Tianjin Angang Tiantie Cold Rolling Co.,explains the functions of SDH and analyzes in details from sides of SDH buffer management,interface,diagnosis,SDH buffer retrieval with specific practical examples,providing a reference to the understanding of setting value processing and manage ment for continuous pickling and cold rolling mill.

setting value management,material tracking system,array management,buffer,function

（收稿 2010－11－01 責(zé)編 趙實鳴)

萬勝茲，1996年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢)計算機(jī)系，現(xiàn)從事工業(yè)自動化控制方面的工作，主要完成了天鐵二燒集散控制系統(tǒng)、燒結(jié)管控一體化系統(tǒng)、天津鞍鋼天鐵冷軋工程等等項目。