马钢2250热轧横切线过程控制系统的分析和实现.doc

1、马钢 2250 热轧横切线过程控制系统的分析和实现Analysis and realization in the Process Control System of Masteel 2250 Hot Rolling Cross Cutting Shearing Line作者：马钢自动化工程公司 童 琨目 录目 录 .2摘要 .3关键词 .3ABSTRACT.3KEYWORDS.31. 概述 .32. 系统体系结构和功能 .42.1. 系统硬件及网络 .42.2. 系统软件及功能 .53. 数据通讯方式及实现 .63.1. SOCKET 通讯 .63.2. DDE 通讯 .113.3. 内存映射

2、 .133.4. SuiteLink 通讯 .154. 结语 .21参考文献 .22摘要本文介绍了马钢 2250 热轧横切线过程控制系统的结构和功能，通过详细分析过程控制系统内部以及与外部系统之间的数据通讯，阐述了该系统所具有的高性能、可扩展、易维护等特点。关键词分布式系统 HMI SOCKET 动态数据交换 OCX 内存映射AbstractThis article introduces the architecture and function of the process control system in Masteel 2250 Hot rolling Cross Cutting Sh

3、earing Line. By analysis of data communication between external system and within the PCS in detail, expatiated on characteristics of the Process Control System, e.g. high performance, extended and flexibility, easy maintenances etc. KeywordsDCS HMI SOCKET DDE OCX Share Mapping1. 概述马钢 2250 热轧横切生产线是将

4、热轧卷剪切成钢板后堆垛打包。所生产的横切板主要用于桥梁、造船、高精度机械设备的部件加工等行业，因此对于横切板平直度和消除钢板内部应力的要求很高。原料来自马钢 2250 热轧生产线所生产的热轧卷，厚度：5-25.4mm，宽度：850-2100mm，横切板的宽度：800-2100mm，长度：2-16 m，最大垛重：10t。生产线最大线速度 45m/min，年产量50 万吨。主要设备包括开卷机、探伤、切边剪、1#矫直机、飞剪、2#矫直机、喷印设备、堆垛台、次品台、堆垛传输装置、堆垛称重装置、打包装置等。过程控制系统由马钢自动化工程公司开发实施，其控制范围从机组入口开始到钢板打包结束下线，主要完成数据

5、通讯、设定计算、物料跟踪和监控、过程数据采集、过程数据趋势分析、生产报表等功能。2. 系统体系结构和功能马钢 2250 热轧横切线控制系统如图 1 所示，包括制造执行系统、过程控制系统、基础自动化系统以及传动控制。过程控制系统配置包括计算机网络、数据库服务器、过程模型计算机、二级操作站，是一个典型的集散控制系统。集散控制系统又叫分布式计算机控制系统（DCS） ，是由计算机技术、信号处理技术、测控技术、网络通讯技术和人机接口技术相互发展而产生的，其主要特点是集中管理、分散控制，具有很强的自主性、协调性、灵活性和可靠性。图 1 横切线控制系统结构2.1. 系统硬件及网络横切线过程控制系统的在线服务

6、器和开发服务器互为备用，二级操作站包括入口操作室、出口操作室和堆垛操作室，电气室与各操作室的网络设备之间通过光纤连接。服务器采用 HP ML370，Xeon3.2G*2/4GB/72G*6，磁盘阵列采用RAID 5，二级操作站采用联想 M4600，内存 1G，硬盘 80G，配置结构图如图 2所示。图 2 硬件及网络配置2.2. 系统软件及功能过程控制系统包括可视化人机接口 HMI、矫直机模型、通讯进程、数据库等。过程控制系统服务器操作系统采用 Windows2003, 操作站的操作系统采用Windows XP, HMI 采用美国 Wonder ware 公司的工控组态软件 InTouch 9.

7、0 开发，数据库采用 Oracle 10g, 其他通讯进程采用 Borland C+ 6.0 开发。过程控制系统的功能如图 3 所示，从 MES 接收生产计划和原料卷的 PDI 数据，编制作业计划，并将生产实绩上传 MES 系统；在生产过程中接收 BAS 的设定请求，通过模型计算将设定值下发至 BAS 系统，同时从 BAS 系统采集物料跟踪信息、测量值数据、生产过程归档数据。图 3 过程控制系统功能3. 数据通讯方式及实现马钢 2250 横切线过程控制系统包括了与 BAS 系统、MES 系统、喷印设备、在线探伤设备的通讯接口，同时过程控制系统内部进程与 HMI、控制模型之间也存在数据通讯，因此

8、本系统根据不同的接口采用多种数据通讯方式，以满足系统高效、稳定、可靠的运行。3.1. SOCKET 通讯随着网络通讯技术的发展，将 Socket 通讯技术应用到分布式控制系统中是一种很好的应用方式。基于 TCP/IP 协议的 Socket 通讯程序的开发，成功地实现了过程控制系统与过程模型机以及喷印控制设备 PLC 的数据通讯接口。通讯进程应用 BCB（Borland C+ Builder）编程语言， 在 BCB 中，TServerSocket 和TClientSocket 两个组件涵盖了基本的 WinSocket 编程，其中 TServerSocket作为服务器方使用，TClientSock

9、et 作为客户端使用，这两个组件本身并不提供 Socket 连接，但是他们都有一个 Socket 属性，这个属性才提供了 Socket 连接。TServerSocket 和 TClientSocket 只提供基本的服务器/客户机的连接，真正提供数据传输的是它们都有的属性 Socket，它的类型分别是TServerWinSocket 和 TClientWinSocket，而 TServerWinSocket 和TClientWinSocket 的父类都是 TCustomWinSocket，因此使用这两个组件的方法可以很方便的实现 WinSocket 编程。a) 与模型机通讯接口的实现过程控制系统

10、的通讯进程与模型之间 SOCKET 通讯采用的是流（Stream）方式，即面向连接方式。通讯双方确定各自的 IP 地址和端口号，报文由FLOAT、INTEGER、CHAR 类型的字段组成，根据 IEEE 754 标准，FLOAT 和INTEGER 类型采用 INTEL 字节顺序，每条报文有一个独立的报文号，报文由报文头和报文体组成，报文头的结构统一。如上所述，通讯所传送的不是简单的字节流（char 型数组） ，而是多种数据组合起来的一个整体，其表现形式是一个结构体。为了实现通讯程序的高可配置性，我们利用工具生成一个名为 Telegram.h 的头文件，在该头文件中将每个数据报文定义成相对应的结

11、构体。 例如原料卷 PDI 报文的定义：typedef struct CoilEntryTelegram /T_ENTRYtag 20000char CoilID10; /* Unique coil identifier */float CoilLength; /* Length of the coil */float CoilThickness; /* Coil thickness */float CoilWidth; /* Coil width */float PlateLength; /* The length of the plates behin */float PlateWidth

12、; /* The width of the plates after */char MaterialGrade18; /* Coil material information (ste */short Strategy; /* The strategy to be used by the */short NumCalc; /* The number of calculations */short Leveller; /* The leveller for which the pre */ T_ENTRY; /* Coil Entry Telegram from Maans */由于每个报文在发

13、送和接收过程中需要包含报文头的信息，报文头的结构相同，因此在 Telegram.h 头文件中，定义了发送和接收两个结构体如下：typedef struct SndCommuPacketchar MsgId5; /* Message identifier */char Date8; /* Date */char Time6; /* Time */char Sender5; /* Sender name */char Receiver5; /* Receiver process name */char Length4; /* Length of message */char Type1; /* T

14、ype */char Rc1; /* Receive code */char Appid5; /* Application identifier */char Reserved8; /* Reserved */unionT_ENTRY entry; /T_ENTRYtag 20000T_TSTL1 tstl1; /T_TSTL1tag 20010T_TMDL1 tmdl1; /T_TMDL1tag 20020T_TSTL2 tstl2; /T_TSTL2tag 20011T_TMDL2 tmdl2; /T_TMDL2tag 20021T_TSRSL1 tsrsl1; /T_TSRSL1tag

15、20030T_TSRSL2 tsrsl2; /T_TSRSL2tag 20031T_TOFFL1 toffl1; /T_TOFFL1tag 20040T_TOFFL2 toffl2; /T_TOFFL2tag 20041;char Ext; /* Reserved */T_SND;typedef struct RcvCommuPacketchar MsgId5; /* Message identifier */char Date8; /* Date */char Time6; /* Time */char Sender5; /* Sender name */char Receiver5; /*

16、 Receiver process name */char Length4; /* Length of message */char Type1; /* Type */char Rc1; /* Receive code */char Appid5; /* Application identifier */char Reserved8; /* Reserved */unionT_TSPL1 tspl1; /T_TSPL1tag 10000T_TSPL2 tspl2; /T_TSPL2tag 10001T_TPARL1 tparl1; /T_TPARL1tag 10010T_TPARL2 tpar

17、l2; /T_TPARL2tag 10011T_TDSL1 tdsl1; /T_TDSL1tag 10020T_TSSL1 tssl1; /T_TSSL1tag 10030T_TDSL2 tdsl2; /T_TDSL2tag 10021T_TSSL2 tssl2; /T_TSSL2tag 10031;char Ext; /* Reserved */T_Rcv;在进行报文交换时，直接传送或接收 struct SndCommuPacket / RcvCommuPacket 一个整体。发送函数原形如下：/ pSendData：发送字节流的首地址，iLen：要发送的长度Send(char * pSen

18、dData, unsigned int iLen);发送方可以直接进行如下调用发 struct SndCommuPacket 的一个实例snd：SimModuClientSk-Socket-SendBuf(接收函数原形如下：/ pRecvData：发送字节流的首地址，iLen：要接收的长度，/ 返回值：实际接收到的字节数unsigned int Recv(char * pRecvData, unsigned int iLen)；接收方直接将接收到的数据保存在 struct RcvCommuPacket 的实例 rcv 中：SimModuSrvSk-Socket-ReceiveBuf(char *)接着判断报文 ID 进行相应处理。switch(Msgid)case 10000:.报文 10000 的处理delete break;case 10001:.报文 10001 的处理delete break;在上述函数的原形中值得注意的是强制类型转换：(char *)char Bfc4;char Afc4;memcpy(char *)memcpy(char *)memcpy(char *)memcpy(char *)memcpy(char *)