板坯连铸过程控制系统

梁云

摘要：介绍了改造后的唐钢板坯连铸过程控制系统的功能、通讯结构等内容，实现了系统的安全性、稳定性、实时性、先进性。

关键词：过程控制;功能;通讯

中图分类号：TF777  文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2019）02-0000-00

伴随唐钢MES信息化发展，结合热轧部1700连铸1#、2#板坯连铸机的特点和二级功能的需求，原有系統从炼钢、技术、通讯等角度考虑已无法与MES系统衔接，不能满足生产需要，不再适用。为满足唐钢MES系统功能要求，根据整个热轧部炼钢生产工艺技术要求，通过调研，从实际需求的系统功能和系统性能角度出发，对连铸过程控制系统进行详细需求分析，在原有系统网络利旧的基础上进行过程控制系统整体改造，以解决原有系统存在的问题，达到MES信息化改造要求，高水平的提升信息化整体建设和连铸过程控制的后续发展、完善和扩展能力。

1控制功能

在需求分析的基础上设计连铸过程控制系统（PCS），具备生产管理、实绩管理、模型管理等功能，集成切割定尺、跟踪、混钢判定等专家模型系统，实现生产过程智能化控制。过程跟踪及各种实绩信息的收集、分析，保证了物流和信息流一致，起到对操作人员有效而合理的操作指导作用。在系统的设计与实现过程中，通过冗余磁盘阵列RAID硬件技术、OPC通讯技术、ORACLE数据库管理技术、以太网通讯技术、WCF通讯技术、Visual Studio.Net工具软件、高性能报表生成技术的应用，来实现系统的安全性、稳定性、实时性、先进性和结构的最优化，有效的实现了连铸过程控制系统的各项功能。

自设计初始起，通过功能的交流确认，根据功能需求采用当前国际主流的架构形式设计，进行过程控制系统改造方案的设计，进行设备安装、软件系统编码、调试，确保系统离线测试、在线测试、上线成功。集成目前比较先进的二级模型工艺计算方法，使得计算结果更加准确。

整个控制系统主要实现六大功能：

（1）WCF通讯功能模块。实现本系统与MES系统间的通讯。通过调用主跟踪模块功能对数据库数据读取，实现用于铸流跟踪及模型计算的三级信息的接收和二级实绩信息的发送。

（2）主跟踪功能模块。完成大包到达回转台开始到铸坯离开连铸区域为止的所有生产追踪。主要包含炉次跟踪等各种跟踪模型，生产计划处理、PLC通讯、模型通讯与调度、进程间通讯等功能。

（3）优化计算功能模块。该模块包含切割优化计算模型、PLC通讯、模型通讯与调度、进程间通讯等功能。根据跟踪模块提供的炉次划分数据及铸坯质量判定模型提供的铸坯质量信息，对铸坯进行优化切割计算，实现炉次内板坯划分和长度优化。

（4）动态质量跟踪模块。采用切片单元原理对实绩的铸坯进行动态跟踪，标记异常事件，为三级QMS系统及铸坯质量判定提供强有力的数据流支持。

（5）趋势分析模块。该模块实时读取、分析一级PLC数据和其他模块计算结果数据，以log日志等格式按天和数据分类方式存储于计算机上，且在客户端上以曲线和列表的形式清晰显示出来以供随时调用查找。

（6）客户端服务模块。该模块是连接客户端与客户端服务服务模块之间的唯一通讯桥梁，客户端服务模块功能的设计实现了客户端界面简洁性和可靠性要求，符合设计对客户端仅允许与客户端服务模块或数据库进行数据交换，禁止其与其他服务模型之间进行数据交换的要求。

2系统架构

2.1软硬件结构

结合设计的系统功能和原有系统存在的运行不稳定、不具扩展性、维护性差等问题，进行了软硬件结构设计。系统采用服务器/客户机（S/C）结构，采用Oracle数据库，C#语言进行编程。

总体结构设计为，为保证向板坯跟踪系统提供流畅的数据流和数据安全性，整个1700连铸1#、2#机的网络系统通过以太网相连，两台铸机各自采用独立的系统设计。过程控制系统（PCS＼L2系统）内计算机采用服务器/客户机（S/C）结构，每台铸机的L2系统中设置数据库服务器和应用服务器（CPS101、CPS102）各一台放置于计算机室;为操作人员和维护工程师分别提供客户机（CPC101、CPC102）各一台，其中L2系统操作人员专用的客户端（CPC101）放置在主控室，L2系统工程师站（CPC102）放置在计算机室。操作人员和维护工程师可以使用计算机进行数据库维护和重要工艺过程的操作控制和参数设置。

2.2通讯系统

连铸过程控制系统要求实现与L1基础自动化系统通讯、L2系统与MES系统通讯、L2系统内部通讯这三大通讯功能。由于对系统稳定性、扩展性、通讯模式、平台硬件设计考虑完备，通过采用ADO.Net 、OCI 、WCF、OPC通讯方式，以实现应用程序和Oracle数据库、应用程序之间、应用程序和L1级基础自动化系统之间的通讯，形成了功能完备、运行稳定、扩展性和维护性强的控制系统。

2.2.1 与L1基础自动化系统通讯、与MES系统通讯

利用原有网络，既节约成本又节约时间。原有网络L2级与L1级系统之间采用工业以太网（Industry Ethernet）进行通讯。为保证L2级与L1级系统网络各自的安全性和可靠性，在L1级PLC和L2级客户端之间加入L2级多网卡模式服务器，以实现L1级和L2级以太网之间的硬件隔离。计算机室放置交换机，组成L2级过程控制网络，用来连接L2级服务器和客户机。原有网络L2系统与MES系统之间增加防火墙以实现物理隔离，与MES之间的通讯是基于在唐钢的企业光纤主干网的环境下来实现。各种生产计划、工艺规格数据、设备生产状态和生产实绩信息通过数据表的方式在L2与MES之间进行数据通讯。

2.2.2 L2系统内部通讯体系架构

L2系统内部采用三种通讯体系架构：

（1）应用程序和Oracle数据库之间的通讯体系——作为通讯中间平台的托管的通讯中间件被应用程序调用并返回数据内容和读写状态，通讯中间件和Oracle数据库之间的通讯采用ADO.Net 和OCI 两种通讯方式。

（2）应用程序间的通讯体系——WCF通讯体系实现了L2系统所有的应用程序之间的通讯，满足服务器应用程序间过程数据交换目的。

（3）应用程序和L1级基础自动化系统的通讯体系——应用程序和L1级基础自动化系统的通讯采用OPC通讯动态链接库，该链接库独立配置与每个应用程序中。OPC动态链接库为通用类库封装文件，针对不同应用程序的需求进行独立配置读/写变量参数，其所有配置参数和变量通过配置文件进行管理。

2.2.3 两机互相独立又互为备用

总体结构设计为1#、2#连铸机独立系统设计，但二台铸机通过相连的以太网连接，两台铸机的服务器、客户端、工程师站又相互备用，一旦一台铸机硬件系统出现问题短时间无法修复，即可切换备用模式，以保证生产，减少事故发生。

3结语

1700板坯連铸过程控制系统自投入使用至今，系统运行稳定、安全可靠，较之原系统具有很强的扩展性，系统维护简单、方便，功能完备，满足了炼钢生产和MES需求。

参考文献

[1]李彦斌.连铸过程控制系统的三层架构设计[J].冶金自动化，2011（05）：1-5.

[2]郭盛荣.连铸过程控制系统的开发与应用[J].铸造技术，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