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(tǒng)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(tǒng)是對煉鋼板坯連鑄機自動化進行生產(chǎn)過程管理，進行生產(chǎn)模型計算以及數(shù)據(jù)采集分析，是煉鋼系統(tǒng)的中樞。文章研究了板坯連鑄機的二級計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和基本功能，為煉鋼企業(yè)自動化技術(shù)提供參考。

板坯連鑄；PLC；服務(wù)器

1板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)作用

板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)的作用主要有以下幾項：一是冶煉過程優(yōu)化。為模型計算準備和收集相關(guān)數(shù)據(jù)，包括大/中包鋼水、結(jié)晶器、二冷段、生產(chǎn)計劃、冶煉標準等各類數(shù)據(jù)，二是建立數(shù)學模型，即動態(tài)冷卻、切割長度優(yōu)化鑄坯質(zhì)量判定、澆鑄速度計算。三是物料跟蹤。包括生產(chǎn)計劃、過程監(jiān)視、爐次、大/中包鋼水數(shù)據(jù)、澆注長度、鋼坯數(shù)等環(huán)節(jié)跟蹤。四是數(shù)據(jù)管理。包括收集相關(guān)、鋼水、鋼坯、質(zhì)量、鋼包等各類數(shù)據(jù)長期存儲、處理。五是人機接口。包括鋼水數(shù)據(jù)、鋼坯數(shù)據(jù)的管理、生產(chǎn)計劃的輸入、跟蹤信息的監(jiān)視和修改以及設(shè)定值顯示。六是數(shù)據(jù)通信。包括與生產(chǎn)控制系統(tǒng)(3級)、與其它過程控制系統(tǒng)(2級機)、與基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)(1級)、與HMI等各類通信。

2　板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)通信

板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)服務(wù)器相連的下列設(shè)備系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)與PLC的通訊

板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)計算機室服務(wù)器與電氣室的PLC是一體的，服務(wù)器上運行PLC的驅(qū)動程序。二者的通訊是通過以太網(wǎng)完成的。二級系統(tǒng)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(tǒng)與OWS和PWS的通訊

二級服務(wù)器與OWS和PWS的通訊的通訊是通過以太網(wǎng)完成的。操作者和工藝師登錄到二級系統(tǒng)以后，PC即和二級服務(wù)器建立通訊連接。登出之后，連接才終止。二級服務(wù)器的安全系統(tǒng)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(wù)器與OWS/ PWS計算機之間交互的消息數(shù)量、頻率和格式視使用情況不同而不同，只有OWS頁面有內(nèi)容更新的情況下，二級服務(wù)器才會向OWSPCSI發(fā)送消息。

2.3板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)與化驗室計算機的通訊

化驗室提供鋼和渣的成分分析結(jié)果?；炇矣嬎銠C通過以太網(wǎng)與二級服務(wù)器相連，使用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)文件傳輸。

2.4板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)與三級系統(tǒng)通訊

二級與三級系統(tǒng)之間的通訊有兩種方式，公用數(shù)據(jù)表方式和傳輸數(shù)據(jù)表方式。后者采用SQL語言進行數(shù)據(jù)庫之間的交互。通訊任何一方的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫（以只讀方式）。當二級系統(tǒng)需要向?qū)Ψ桨l(fā)送消息時，可在自有數(shù)據(jù)庫中添加一條新的記錄（在表內(nèi)的指定位置，記錄包含信息：對方名稱+消息內(nèi)容）。三級系統(tǒng)會定期檢查數(shù)據(jù)表內(nèi)的內(nèi)容，找出新加記錄中的SQL選擇語句，復制相關(guān)信息到自己本地工作表中。同樣道理，三級向二級系統(tǒng)發(fā)送消息使用同樣的機制。

3板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)服務(wù)器和工作站

二級服務(wù)器包括生產(chǎn)、冶煉和輔助數(shù)據(jù)庫運行所有二級系統(tǒng)后臺進程（超級用戶、模型系統(tǒng)和通訊驅(qū)動程序）與PLC和三級系統(tǒng)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(wù)器從PLC獲取的生產(chǎn)信息、允許操作者給出生產(chǎn)指令（爐次開始、結(jié)束等等）、顯示從服務(wù)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(guān)廠區(qū)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(tǒng)服務(wù)器進程

運行于二級服務(wù)器PC上的進程主要有以下幾類：一是“作業(yè)區(qū)管理”（SPV）進程，用于管理作業(yè)區(qū)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(qū)動程序進程(DRV)，完成二級系統(tǒng)與外界的通訊；四是輔助進程(AUX)，進行二級系統(tǒng)的自動維護。

就單個二級服務(wù)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(yè)區(qū)有一個SPV和一個或多個MOD進程運行（用于作業(yè)區(qū)控制管理）。一個作業(yè)區(qū)可能有多個工作站運行（例如轉(zhuǎn)爐1#和轉(zhuǎn)爐2#），一個作業(yè)區(qū)可能也允許多個爐次同時運行。這時兩個或多個獨立設(shè)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(tǒng)進程間通訊

二級系統(tǒng)兩個或者多個進程之間的通訊采用TCPSockets（架構(gòu)）消息機制。其操作步驟如下：發(fā)送進程寫入數(shù)據(jù)到TCP消息緩存；發(fā)送進程發(fā)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(jù)消息類型字段對消息進行解碼。

實時數(shù)據(jù)庫有時也用于二級進程間通訊，特別是有大量數(shù)據(jù)信息需要傳遞時。操作過程如下：發(fā)送進程寫入數(shù)據(jù)到RTDB的相關(guān)表中；發(fā)送進程書寫通告信息，說明該數(shù)據(jù)對標準TCP事件觸發(fā)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(shù)據(jù)需要讀??；接受方從RTDB相關(guān)表中讀取數(shù)據(jù)。

6板坯連鑄二級自動化系統(tǒng)PLC驅(qū)動

PLC驅(qū)動用于二級系統(tǒng)對各作業(yè)區(qū)PLC的數(shù)據(jù)塊的讀寫操作。其基本方式如下：

從PLC讀取數(shù)據(jù)，PLC不斷地從一級系統(tǒng)讀寫數(shù)據(jù)塊中將整塊數(shù)據(jù)和狀態(tài)標志復制相關(guān)數(shù)據(jù)塊中；PLC會定時更新“PLC→二級系統(tǒng)”數(shù)據(jù)塊中的狀態(tài)標志，或當重要區(qū)域有事件發(fā)生，PLC也會更新“PLC→二級系統(tǒng)”數(shù)據(jù)塊中的狀態(tài)標志；PLC驅(qū)動進程每隔一段時間會讀取一次“PLC→二級系統(tǒng)”數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)；當PLC驅(qū)動進程檢測到標志位的改變時，會自動將從PLC讀取的數(shù)據(jù)值寫入TCP消息緩存，并將消息附帶特定的事件編碼發(fā)送出去。向PLC寫入數(shù)據(jù)某些情形下，二級SPV進程需要以TCP消息的形式向PLC寫入設(shè)定信息；當該TCP消息被PLC驅(qū)動進程檢測到時，PLC驅(qū)動進程會從消息緩存內(nèi)讀取新的設(shè)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(shù)值；當PLC檢測到標志位的變化時，即從“二級系統(tǒng)→PLC”數(shù)據(jù)塊中復制新的設(shè)置信息到相關(guān)的一級系統(tǒng)可讀寫數(shù)據(jù)塊中。

7　結(jié)語

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