胡桃英

（飛馬智科信息技術股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）

引言

隨著轉爐檢測技術的發(fā)展，生產現場一級冶煉信號越來越密集，對轉爐冶煉過程信息的獲取、傳輸與顯示能力要求越來越強，傳統的通信機制已經無法滿足現有的自動化技術[1]。因此，選擇合適的數據通訊方式尤為重要。針對系統數據傳輸的規(guī)模性、實時性以及通訊的可靠性、安全性，采用了WCF技術作為煉鋼轉爐二級控制系統的通信方式，并驗證了其可行性。

1 WCF技術簡介

WCF(Windows Communication Foundation) 是由微軟開發(fā)的一系列應用程序之間進行數據通信的通用基礎結構，是開發(fā)和部署在Windows環(huán)境中運行服務的開發(fā)工具和環(huán)境[2]。本系統是基于Win7操作系統，開發(fā)平臺是Visual Studio2010。

WCF技術允許創(chuàng)建服務，可以跨進程、計算機和網絡從其他應用程序訪問這些服務。由服務類（Service Class）、宿主（Host）和終端點（Endpoints）組成。其中Endpoints是WCF核心技術要素，WCF Service由一個Endpoints集合組成，每個Endpoints就是用于通信的入口，客戶端和服務器端通過Endpoints交換信息[3]。即通過配置和綁定，識別出要使用的服務和終端點，知道要使用的綁定和依從的協議后，就可以與WCF服務進行通信。

2 煉鋼轉爐二級控制系統

煉鋼轉爐二級控制系統根據一級冶煉信號自動生成爐次號，實時顯示冶煉過程，包括：鐵水，廢鋼加入量，槍位，氧流量，氧總量，底吹氬流量，各種散裝料的添加量，測溫和化驗結果，模型計算的溫度和成分曲線等；顯示爐次處理的所有過程步驟以及時間；顯示冶煉歷史數據等。與多個模型系統進行通信，為模型提供必要的實時和歷史數據，并接受模型計算結果。

3 WCF技術在煉鋼轉爐二級控制系統中的應用優(yōu)勢

煉鋼轉爐二級控制系統數據采集來自于多個不同系統，從基礎自動化（一級冶煉）系統獲取生產事件（如開吹、測溫取樣、出鋼等），處理的過程信息（如槍位，氧流量，底吹氬流量等），物料消耗量（比如各類散裝量和氧總量），能源介質消耗等；從MES(三級生產計劃)系統獲取生產計劃內容等；從行車系統獲取鐵水包的包號（相應的獲取了鐵水來源、成分和溫度），兌入量，兌鐵時間，廢鋼的編號，出鋼量和鋼包號；從脫硫系統獲取可用鐵水的包號，來源，鐵水成分，溫度等；從檢化驗系統獲取爐前快速化驗結果和出鋼成分等。系統將采集的數據存儲于數據庫，終端畫面訪問數據庫，并實時顯示冶煉過程和歷史冶煉數據，實現生產現場數據采集與跟蹤功能。龐大的數據量勢必造成數據庫訪問和畫面功能荷載過大，頻繁的畫面操作和數據庫訪問很可能導致系統崩潰。為了保證系統的實時性、穩(wěn)定性、安全性和可靠性，放棄了傳統的通信機制，采用了跨平臺的分布式通信方式——WCF技術。WCF技術為我們提供了事件驅動機制，當數據發(fā)生變化時，通過訂閱事件，消息通知客戶端去訪問數據庫、刷新畫面功能。

在數據量規(guī)模較小的情況下，一般通過設置定時器，每隔若干秒定時器觸發(fā)訪問數據庫，根據獲取的數據刷新畫面功能。該技術最大的優(yōu)點是實現起來非常方便，編程容易。但是本系統數據量龐大，無法保證系統的實時性和穩(wěn)定性。并且有些數據，如：檢化驗數據，它的更新周期較長，一般為3～4 h。若每隔若干秒訪問數據庫，刷新界面，會無端加大數據庫的訪問荷載。

當然，針對本系統出現的問題，我們通常采用的技術是DCOM。DCOM也是微軟創(chuàng)建的一種分布式通信機制，支持不同的兩臺計算機的組件間通信，也是采取服務器和客戶端通信接口訪問的方式。但是該技術早在2011年，微軟停止了對其進行技術支持。

4 WCF技術在煉鋼轉爐二級控制系統應用中的設計與實現

4.1 WCF的創(chuàng)建與部署

以開發(fā)環(huán)境VS2010為例，在新建項目中選擇“WCF”|“WCF服務庫”，會自動生成一個WCF服務程序，客戶端通過“添加引用”的方式實現服務的調用。

4.1.1 創(chuàng)建服務端

通過在接口上應用ServiceContractAttribute特性將一個接口定義為服務契約。定義服務契約主要是以接口的方法來實現，通過抽象接口和實現服務進行分離。以下是測試程序，修改接口文件名為MyIWcfService.cs，服務接口名為MyWcfService.cs。的接口代碼：

當定義好了接口之后，便可以在服務頁面實現具體的接口功能。代碼如下：

WCF需要在宿主程序中寄宿，沒有辦法單獨存在。宿主程序是為消息請求監(jiān)聽、消息處理、服務激活等操作提供一個運行環(huán)境。本系統WCF服務寄宿方式通過Windows服務部署。在部署服務之前需要配置相關參數，即修改配置文件app.config。右擊app.config文件，選擇“編輯WCF配置”。主要配置三個要數：地址、綁定和契約。配置好參數即可以部署服務。

4.1.2 創(chuàng)建客戶端調用WCF服務

編寫好客戶端程序之后，就可以調用WCF服務。本系統WCF服務只有一個，可以通過“添加服務引用”的方式調用。調用地址：“net.tcp:// localhost:9988/WcfService/mex ”。如果服務部署在不同的計算機上，將“l(fā)ocalhost:9988”替換成對應機器的IP地址即可。

4.2 系統功能實現

4.2.1 系統功能介紹

各系統的數據接口（如一級冶煉系統、三級MES系統、行車系統、檢化驗系統等）采集現場數據。當數據發(fā)生變化時，接口將數據存儲于數據庫服務器，同時將變化以消息的方式在WCF服務創(chuàng)建一個消息體。客戶端根據需要不同系統的數據，向WCF服務訂閱不同的事件，WCF服務返回對應的消息，即通知客戶端對應系統數據是否發(fā)生變化，如果有變化，客戶端再去訪問數據庫，獲取最新的數據。本系統的主要結構如下圖1所示。

圖1 系統結構

4.2.2 監(jiān)控WCF服務

由于本系統應用在傳統鋼鐵廠煉鋼區(qū)域，現場環(huán)境非常惡劣。為了進一步提高系統的穩(wěn)定性和實時性，防止出現網絡掉線等異常通信中斷等情況。本系統開發(fā)了監(jiān)控WCF服務機制，利用心跳技術有效避免長時間通信中斷，導致事件訂閱失敗現象。監(jiān)控程序中，設置定時器，每隔10秒掃描WCF服務的客戶端數量，掃描發(fā)現某個訂閱沒有收到，心跳計數加1。若心跳計數超過一定值，很有可能出現通信中斷事件，此時監(jiān)聽程序通知WCF重新啟動訂閱事件，若回調成功，心跳計數重設置為0。

5 結語

利用WCF技術為煉鋼轉爐二級控制系統提供了有效的解決方案，保證了系統的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。目前，本系統在生產實踐中已經驗證了方案的可行性。