1 引言
武汉钢铁股份有限公司1700mm热轧生产线是大型化、高速化、连续化、自动化的热轧带钢生产线。热轧过程控制系统是整个热连轧自动控制系统的核心，其是以满足热轧产品高精度的尺寸、表面质量及带钢力学性能要求为最终目标，以确保轧制过程稳定性及实时响应性为宗旨的一个控制系统。在热轧带钢生产过程中，一旦某个过程控制设备出现故障，就可能引起生产事故而造成巨大的损失。为了提高设备利用率和产品成材率，减少设备故障引起的生产事故，对热轧过程控制设备进行在线监测尤为重要[1-3]。
本文介绍了热轧过程控制系统的结构，研究了控制设备的监测通讯技术，设计了热轧过程控制设备监测系统，实现了轧线过程控制设备的预警，对判断控制设备是否具备轧制条件提供了科学准确的依据。
2热轧过程控制系统结构
热轧过程控制系统承担着加热炉、粗轧、精轧、层流冷却和卷取各区的实测数据采集、轧机设定计算等任务。过程控制系统的实时性、可靠性和模型设定精度决定了热轧产品的质量和生产效率。武钢1700mm热轧生产线过程控制设备可分为4类：应用程序服务器、数据库服务器、HMI服务器、PLC和TDC控制器，系统结构如图1所示。
热轧带钢生产过程中，过程控制系统负责控制和协调粗轧机组、精轧机组、卷取机等设备的生产能力，根据生产工艺以及相关数学模型优化热轧带钢生产的控制参数，实现对生产的直接控制[4]。根据设备数据交换的通讯方式，可以将热轧过程控制设备分为3种：工业以太网TCP/IP电文通讯、Oracle数据库访问、HMI服务器访问。
2.1工业以太网TCP/IP电文通讯
轧线过程控制计算机与基础自动化的PLC或TDC通过工业以太网进行通讯，为了保证通讯的稳定性和数据的可靠性和完整性，采用TCP/IP协议传输数据。具体包括：加热炉出钢后将板坯PDI数据发送给轧线服务器;轧线服务器将设定数据发送给各区PLC设备;PLC设备将采集的实测数据发送给轧线服务器。显然，TCP/IP通讯方式是L2和L1之间交换设定数据和实测数据的重要通讯方式。
2.2 Oracle数据库访问
武钢1700mm热轧生产线改造后，数据库均采用甲骨文公司的OralcelOg，配置有L3数据库服务器、加热炉数据库服务器、轧线历史数据服务器和磨辊数据库服务器。主要数据流程为：L3数据库服务器承接公司L4产销咨询系统下发的生产轧制计划;加热炉出钢后，板坯数据从加热炉数据库服务器发给轧线服务器;轧线服务器收到卸卷信号后，将钢卷过程数据写入历史数据库。此外，对历史数据进行回归分析还可以有效提高带钢控制精度。因此，数据库技术已成为热轧带钢生产的重要支撑技术。
2.3 HMI服务器访问
热轧带钢生产过程中，过程控制计算机的模型设定程序需要考虑现场生产情况和轧制工艺，根据轧线技术人员的修正进行优化设定。武钢1700mm热轧生产线改造过程中，采用西门子的WinCC组态软件平台，开发了多用户HMI系统，有效实现了工艺技术人员和轧钢数学模型的交互。例如，带钢温降模型的除鳞水和机架间冷却水的开关，负荷分配和轧制力模型需考虑机架是否空过，都需要根据技术人员的输入进行修正。因此，轧线过程控制计算机通过和HMI服务器进行实时数据交换，科学准确地对粗轧、精轧、层流冷却、卷取设备做出优化设定。
3热轧过程控制设备监测系统的分析与设计
3.1轧线服务器和PLC(TDC)控制器的监测
轧线应用程序服务器、PLC、TDC、智能仪表之间通过TCP/IP协议收发设定数据电文和实测数据电文。通过ICMP(Internet Control Messa—ges Protoco1)协议发送测试电文，判断网络通或不通、主机是否可达、路由是否可用等，以实现对轧线服务器、PLC、TDC、智能仪表的通讯监测。
ICMP是Internet信报控制协议的缩写，是TCP/IP协议族的子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息[5.6]。从技术角度来说，IC—MP就是一个错误侦测与回报机制，其目的是检测网路的连线状况，并确保连线的准确性。
采用Indy的TIdlcmpClient控件，指定目标主机的IP地址，判断其返回值。如果返回值为rsEcho，则表示目标主机有回应，即通讯正常;如果返回值为rsTimeOut，则表示根目标主机的连接超时，即通讯错误。用Pascal语言实现该功能，伪代码如下：
3.2 Oracle数据库服务器的监测
L3数据库服务器、加热炉数据库服务器、轧线历史数据服务器和磨辊数据库服务器都采用甲骨文公司的Oralcel0g数据库。如果仅采用IC—MP协议测试这些服务器通讯是否正常，只能保证服务器的网络线路可以连通，而如果Oracle数据库的最大连接数满了，或者游标资源已耗尽，数据库访问仍会失败。
微软公司的AⅨ)(ActiveX Data Objects)是用于存取数据源的COM组件，可提供编程语言和统一数据访问方式OLE DB的一个中间层[7]。利用该技术动态创建了AdoConnection对象，周期性连接数据库，以测试数据库是否可以正常访问。
采用微软AdoConnection对象连接目标数据库，指定目标数据库的名称、用户名和密码后，打开目标数据库，并判断AdoConnection对象的连接状态。如果该对象的Connected属性为真，则表示连接成功;否则，连接失败。由于数据库连接失败会产生异常，因此在连接代码中添加异常处理，正确释放占用的资源，增强应用程序的健壮性和容错性，其伪代码如下：
3.3基于OPC的HMI服务器的监测
加热炉推钢室、加热炉抽钢室、粗轧操作台、精轧操作台、卷取操作台都部署了HMI客户端，供轧钢车间技术人员监控现场设备。这些HMI客户端都由HMI服务器提供数据，一旦HMI服务器WinCC出现故障，所有与其连接的客户端都无法正常工作。此外，轧线服务器的数学模型应用程序也需要和HMI服务器交换数据，根据轧线技术人员的修正进行优化设定。
OPC(OLE for Process Contro1)是微软公司的OLE技术在过程控制领域的应用，为现场设备和工业自动化软件之间提供了开放、统一的标准接口[8]。西门子WinCC提供OPC Server和外部应用程序进行数据交换，其OPC DA服务名为O庐CServer.WinCC。因此，设计并实现了OPC客户端，通过连接各操作台HMI服务器的WinCC OPC服务，实现HMI服务器正常访问的监测。
由于OPC服务器连接时间较长，容易阻塞主监控程序，因此建立了多线程连接OPC服务器。创建OPC对象后，指定目标服务器的IP地址和OPC服务名，连接OPCServer。如果该对象的Active属性为真，则表示连接成功;否则，连接失败。由于OPC服务器连接失败会产生异常，因此在连接代码中添加异常处理，增强应用程序的健壮性和容错性，其伪代码如下：
选用Borland公司的Delphi 7作为开发工具，利用面向对象的Pascal语言，以及Indy公司的ICMPCIient组件，微软公司的AD0数据库连接技术、Kassl公司的OPC组件，实现了热轧过程控制设备的自动监测，其主界面如图2所示。
该程序实时监测轧线所有控制设备的运行状态，并测试其提供的服务是否正常。例如对数据库服务器，系统周期性连接其Oracle数据库，判断其是否能正常访问。如果正常就用绿色标识该服务器可用;如果不能正常访问，则用红色标识进行预警，表示该服务器访问错误，提示技术人员进行处理，如图3所示。
4 结论
本监控系统根据热轧过程控制设备通讯机理，利用ICMP、AD0和OPC技术实现了轧线过程控制设备的预警，为判断控制设备是否具备轧制条件提供了科学、准确的依据。在实际生产过程中，该系统保证了武钢1700mm热轧生产线设备运行的稳定性和可靠性，有效降低了停机故障时间，提高了热轧生产线的产能和经济效益。
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