CN103760856A - 一种冷轧带钢平整机组过程控制方法 - Google Patents
一种冷轧带钢平整机组过程控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种冷轧带钢平整机组过程控制方法，采用VB6.0版本编程，服务器和客户端采用C/S结构；建立过程控制系统与基础自动化PLC通讯方式、报文处理方法、报文结构及内容，建立过程控制系统各个功能模块的功能及解决方案以及过程控制系统功能实现的技术条件，从而通过定制的HMI人机界面操作工可以方便的进行钢卷计划管理、设定值管理、工艺参数管理、成品数据管理、停机时间管理和班组管理，为实现企业ERP系统提供各种准确数据，整个过程控制系统功能划分明确，利于移植和推广，适用于冷轧的平整机组过程控制。
Description
技术领域
本发明属于轧钢自动控制领域，尤其涉及一种用于冷轧平整机组生产过程数据的控制方法。
背景技术
冷轧带钢平整机组的生产要想获得理想的产品质量，要求过程控制系统必须快速、可靠、准确的实现冷轧带钢平整机组生产计划管理、钢卷跟踪控制、轧制设定值计算下发、轧制策略优化、成品数据管理、班组和停机时间的管理。过程控制系统是在生产线自动控制系统中用来管理生产过程数据的计算机系统。目前，国内引进的带钢平整机组的控制方式，一般不具备过程控制计算机程序完成生产线上各设备的设定值计算、模型优化、进行生产过程数据和产品质量数据的收集、管理收集设备运行数据、生产计划数据维护、生产原料数据和生产成品数据的管理、完成物料数据在线跟踪、协调各控制系统间的动作和数据传递等功能。
在文献《平整生产线过程控制计算机系统浅析》中介绍了平整机组的工艺流程和过程控制系统的功能说明，没有介绍功能实现的具体方法以及系统与一级、三级的通讯方法。
发明内容
本发明旨在提供一种可实现机组的来料数据收储、在线钢卷跟踪、实际测量值处理、停机时间管理、成品数据管理、换辊数据管理等功能，为操作和维护人员提供人机界面，并为企业ERP系统提供准确数据的冷轧带钢平整机组过程控制方法。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种冷轧带钢平整机组过程控制方法，其具体方法为：
1、整个过程控制系统采用VB6.0版本编程；过程控制计算机服务器和客户端分别为中文Windows2000Server和Windows2000professional操作系统，过程控制系统数据库选择Oracle9i并与过程控制系统一同安装在过程控制计算机服务器上，服务器和客户端采用C/S结构，服务器放置在机组主电室内，客户端放置在现场操作台内，之间采用两台交换机连接通讯，两台交换机之间采用多模光纤连接；过程控制系统与基础自动化PLC通讯利用工业以太网采用TCP/IP协议通讯。
2、建立过程控制系统与基础自动化PLC通讯方式以及通讯报文的处理方法，过程控制系统通过调用一个动态链接库ConnPLC.dll文件的函数Function Int_Reverse(value AsInteger)As Integer和Function Sng_Reverse(value As Single)As Single来实现过程控制系统与基础自动化PLC数据格式的处理，两个函数分别处理整型和浮点数类型数据。
3、建立过程控制系统与基础自动化PLC通讯的报文结构及内容。包括：
a、基础自动化发送的现场实际值、线运行状态；
b、过程控制系统发送的新钢卷数据、轧辊数据、轧制过程所需的所有参数值。
4、建立过程控制系统各个功能模块的功能及解决方案：
a、接收生产执行系统即三级计算机下发的生产计划和计划钢卷信息；
b、根据基础自动化的指令，当钢卷被吊车吊到机组入口步进梁时，过程控制系统自动下发钢卷的厚度、重量、宽度、钢质、目标延伸率数据；
c、根据基础自动化的指令，当钢卷被运送的机组入口卷取机并且开卷机涨径时，过程控制系统自动下发轧制钢卷所需的机架轧制力、出入口张力、机组速度、目标延伸率、弯辊力参数值；
d、根据基础自动化发出的指令，卷取机缩径时，过程控制系统自动生成钢卷的成品数据；
e、根据基础自动化的指令，换辊时，过程控制系统自动将新辊的辊数据下发到基础自动化中，同时计算旧辊的轧制长度和轧制重量，并存储到数据库中；
f、根据基础自动化PLC的指令，钢卷在出口步进梁上称重完毕后，过程控制系统自动将称重后的重量更新到钢卷的成品信息中，并自动发送给生成执行系统；
g、过程控制系统通过系统时间确定生产操作工的白、中、晚班别和甲、乙、丙、丁组别；
h、当机组停机15分钟以上时，过程控制系统自动记录停机时间，并自动发送给生产执行系统；
j、通过过程控制系统客户端，显示并查看机组的生产计划、机组生产的成品数据信息、当前轧辊的轧制公里数和轧制重量以及所用以往换下的轧辊数据、机组的停机时间、各班的生产日报表及月报表，修改不同种类规格钢的设定参数。
5、建立过程控制系统功能实现的技术条件：
与生产执行系统通讯采用Oracle数据库中的Trigger触发器，在过程控制系统的数据库中为三级创建一个用户，将双方通讯的内容在两个用户下的数据库中同时建表，通过编写Trigger来完成两个用户下表数据的传递，再通过Oracle数据库中的DB links功能把三级用户下的数据直接传递到远程的三级数据库服务器中。发送成品数据的方法是：
a、过程控制系统根据基础自动化PLC发送的指令执行不同动作通过两个系统间约定好的报文中选择一个1个字节中的8位，判断每位的数值变化情况来执行不同的动作，如果8位中的第一位从0变为1，过程控制系统执行动作1，8位中的第二位从0变1或从1变0，过程控制系统执行动作2或3，以此类推。
b、过程控制系统下发钢卷轧制所需设定值时，会对钢卷的信息进行比对，在过程控制系统中对钢卷的钢质、厚度、宽度、目标延伸率分类，不同类型的计划钢卷所需的轧制参数在数据库中唯一。
c、停机时间的产生是过程控制系统通过判断基础自动化发送来的报文中的机组速度值、开卷机卷取机的涨缩径信号来判断机组是否在停机状态，如果条件满足过程控制系统会在15分钟时生成一条停机记录，当机组再次运行时过程控制系统把停机结束时间更新到停机记录中。
d、班别确定通过在vb脚本中编写函数Public Function ClassPlan(InDate As Date)AsString来实现，函数通过当前时间和函数中已知时间的差值来判断当前时间所属的班别。
本发明的有益效果为：
1、整个过程控制系统功能划分明确，利于移植和推广。
2、通过定制的HMI人机界面操作工可以方便的进行钢卷计划管理、设定值管理、工艺参数管理、成品数据管理、停机时间管理和班组管理。
3、可适用于冷轧的平整机组过程控制。
4、整个过程控制系统可以为实现企业ERP系统提供各种准确数据。
附图说明
图1是冷轧带钢平整机组过程控制系统网络图；
图2是冷轧带钢平整机组过程控制系统通讯流图；
图3是冷轧带钢平整机组过程控制HMI系统功能框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步的说明：
1、整个过程控制系统采用VB6.0版本编程。过程控制计算机服务器和客户端都是分别中文Windows2000Server和Windows2000professional操作系统，具有开放的编程环境。过程控制系统的数据库选择的是Oracle9i并和过程控制系统一同安装在过程控制计算机服务器上，服务器和客户端采用C/S结构，服务器放置在机组主电室内，客户端放置在现场操作台内，之间通讯采用两台交换机连接，两台交换机之间采用多模光纤连接。过程控制系统与基础自动化PLC通讯利用工业以太网采用TCP/IP协议通讯。整个系统网络如图1所示：
2、系统通讯如图2所示，把平整过程控制系统按功能划分为：
1）oracle数据库系统，同时负责与三级的通讯；
2）物料跟踪模块，负责对线上带钢进行跟踪处理；
3）测量值处理模块，负责对PLC上传的实际值进行处理；
4）设定值计算模块，负责跟进来料带钢的规格计算出机组轧制所需的各种设定值；
5）过程控制系统HMI，为操作工和设备维护人员提供友好的人机界面以便更好的操作钢卷轧制；
3、确定过程控制系统与基础自动化PLC通讯方式以及通讯报文的处理方法，通讯建立在以太网TCP/IP协议上，过程控制系统通过调用一个动态链接库ConnPLC.dll文件的函数FunctionInt_Reverse(value As Integer)As Integer和Function Sng_Reverse(value As Single)As Single来实现过程控制系统与基础自动化PLC数据格式的处理，两个函数分别处理整型和浮点数类型数据。
数据处理脚本：
发送给PLC数据：Winsock1.SendData CSng(PLC.Sng_Reverse(S_DIA4))
接收PLC数据：Winsock1.GetData FourBit,vbSingleR_DIA_OUT=PLC.Sng_Reverse(FourBit)。
4、确定过程控制系统与基础自动化PLC通讯的报文结构及内容。包括：
1)基础自动化发送的现场实际值、线运行状态等；
2)过程控制系统发送的新钢卷数据、辊数据、轧制过程所需的所有参数值。
5、确定带钢跟踪模块所需完成的功能及解决方案：
1）接收生产执行系统（三级）下发的生产计划和计划钢卷信息。
2）根据基础自动化的指令，当钢卷被吊车吊到机组入口步进梁时，过程控制系统自动下发钢卷的卷数据，包括钢卷的厚度、重量、宽度、钢质、目标延伸率等。
3）根据基础自动化的指令，当钢卷被运送的机组入口卷取机并且开卷机涨径时，过程控制系统自动下发轧制钢卷所需的所用参数值，包括机架轧制力、出入口张力、机组速度、目标延伸率、弯辊力等。
4）根据基础自动化发出的指令，卷取机缩径时，过程控制系统自动生成钢卷的成品数据。
5）根据基础自动化的指令，换辊时，过程控制系统自动将新辊的辊数据下发到基础自动化中，同时计算旧辊的轧制长度和轧制重量存储到数据库中。
6）根据基础自动化PLC的指令，钢卷在出口步进梁上称重完毕后，过程控制系统自动将称重后的重量更新到钢卷的成品信息中并自动发送给生成执行系统。
7）过程控制系统通过系统时间确定生产操作工的班别（白、中、晚）和组别（甲、乙、丙、丁）。
8）当机组停机15分钟以上时过程控制系统会自动记录停机时间并自动发送给生产执行系统（三级）。
实现以上功能的技术条件为：
1）过程控制系统根据基础自动化PLC发送的指令执行不同动作通过两个系统间约定好的报文中选择一个1个字节中的8位，判断每位数值变化情况来执行不同的动作，如果8位中的第一位从0变1，过程控制系统执行动作1,8位中的第二位从0变1或从1变0，过程控制系统执行动作2或3，以此类推。
2）过程控制系统下发钢卷轧制所需设定值时，会对钢卷的信息进行比对，在过程控制系统中对钢卷的钢质、厚度、宽度、目标延伸率分类，不同类型的计划钢卷所需的轧制参数在数据库中唯一。
具体实现函数如下：
FR为轧制力，FB为弯辊力，FT_EXIT为出口张力，FT_ENTRY为入口张力，V_EXIT为机架最大速度。
3）停机时间的产生是过程控制系统通过判断基础自动化发送来的报文中的机组速度值、开卷机卷取机的涨缩径信号来判断机组是否在停机状态，如果条件满足过程控制系统会在15分钟时生成一条停机记录，当机组再次运行时过程控制系统把停机结束时间更新到停机记录中。
4）班别的确定通过在vb脚本中编写函数Public Function ClassPlan(InDate As Date)AsString来实现的，函数通过当前时间和函数中已知时间（该时间的班别已知）的差值来判断当前时间是属于什么班别（甲乙丙丁）。
具体函数如下：
6、完成与三级的通讯接口
跟生产执行系统（三级）通讯采用Oracle数据库中的Trigger（触发器），在过程控制系统的数据库中为三级创建一个用户（过程控制系统为另一个用户），把双方通讯的内容在两个用户下的数据库中同时建表，通过编写Trigger来完成两个用户下表数据的传递，再通过Oracle数据库中的DB links功能把三级用户下的数据直接传递到远程的三级数据库服务器中。发送成品数据时用到的Trigger：
三级用户下的DB_link:
create database link"LINK_L3USER.US.ORACLE.COM"
connect to C_C2_PZ1
identified by"<pwd>"
using'CMORA9'；
CMORA9为三级数据库SID，C_C2_PZ1为三级数据库用户名。
其他通讯报文同理
7、如图3所示，安装功能划分利用VB6编制过程控制HMI系统。整个HMI系统采用C/S架构。
Claims (1)
1.一种冷轧带钢平整机组过程控制方法，其特征在于，具体方法为：
（1）、整个过程控制系统采用VB6.0版本编程；过程控制计算机服务器和客户端分别为中文Windows2000Server和Windows2000professional操作系统，过程控制系统数据库选择Oracle9i并与过程控制系统一同安装在过程控制计算机服务器上，服务器和客户端采用C/S结构，服务器放置在机组主电室内，客户端放置在现场操作台内，之间采用两台交换机连接通讯，两台交换机之间采用多模光纤连接；过程控制系统与基础自动化PLC通讯利用工业以太网采用TCP/IP协议通讯；
（2）、建立过程控制系统与基础自动化PLC通讯方式以及通讯报文的处理方法，过程控制系统通过调用一个动态链接库ConnPLC.dll文件的函数Function Int_Reverse(value As Integer)AsInteger和Function Sng_Reverse(value As Single)As Single来实现过程控制系统与基础自动化PLC数据格式的处理，两个函数分别处理整型和浮点数类型数据；
（3）、建立过程控制系统与基础自动化PLC通讯的报文结构及内容，包括：
a、基础自动化发送的现场实际值、线运行状态；
b、过程控制系统发送的新钢卷数据、轧辊数据、轧制过程所需的所有参数值；
（4）、建立过程控制系统各个功能模块的功能及解决方案：
a、接收生产执行系统即三级计算机下发的生产计划和计划钢卷信息；
b、根据基础自动化的指令，当钢卷被吊车吊到机组入口步进梁时，过程控制系统自动下发钢卷的厚度、重量、宽度、钢质、目标延伸率数据；
c、根据基础自动化的指令，当钢卷被运送的机组入口卷取机并且开卷机涨径时，过程控制系统自动下发轧制钢卷所需的机架轧制力、出入口张力、机组速度、目标延伸率、弯辊力参数值；
d、根据基础自动化发出的指令，卷取机缩径时，过程控制系统自动生成钢卷的成品数据；
e、根据基础自动化的指令，换辊时，过程控制系统自动将新辊的辊数据下发到基础自动化中，同时计算旧辊的轧制长度和轧制重量，并存储到数据库中；
f、根据基础自动化PLC的指令，钢卷在出口步进梁上称重完毕后，过程控制系统自动将称重后的重量更新到钢卷的成品信息中，并自动发送给生成执行系统；
g、过程控制系统通过系统时间确定生产操作工的白、中、晚班别和甲、乙、丙、丁组别；
h、当机组停机15分钟以上时，过程控制系统自动记录停机时间，并自动发送给生产执行系统；
j、通过过程控制系统客户端，显示并查看机组的生产计划、机组生产的成品数据信息、当前轧辊的轧制公里数和轧制重量以及所用以往换下的轧辊数据、机组的停机时间、各班的生产日报表及月报表，修改不同种类规格钢的设定参数；
（5）、建立过程控制系统功能实现的技术条件：
与生产执行系统通讯采用Oracle数据库中的Trigger触发器，在过程控制系统的数据库中为三级创建一个用户，将双方通讯的内容在两个用户下的数据库中同时建表，通过编写Trigger来完成两个用户下表数据的传递，再通过Oracle数据库中的DB links功能把三级用户下的数据直接传递到远程的三级数据库服务器中；发送成品数据的方法是：
a、过程控制系统根据基础自动化PLC发送的指令执行不同动作通过两个系统间约定好的报文中选择一个1个字节中的8位，判断每位的数值变化情况来执行不同的动作，如果8位中的第一位从0变为1，过程控制系统执行动作1，8位中的第二位从0变1或从1变0，过程控制系统执行动作2或3，以此类推；
b、过程控制系统下发钢卷轧制所需设定值时，会对钢卷的信息进行比对，在过程控制系统中对钢卷的钢质、厚度、宽度、目标延伸率分类，不同类型的计划钢卷所需的轧制参数在数据库中唯一；
c、停机时间的产生是过程控制系统通过判断基础自动化发送来的报文中的机组速度值、开卷机卷取机的涨缩径信号来判断机组是否在停机状态，如果条件满足过程控制系统会在15分钟时生成一条停机记录，当机组再次运行时过程控制系统把停机结束时间更新到停机记录中；
d、班别确定通过在vb脚本中编写函数Public Function ClassPlan(InDate As Date)As String来实现，函数通过当前时间和函数中已知时间的差值来判断当前时间所属的班别。
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