宁波钢铁基础自动化与过程机间几种通讯方式的应用与实践

宁波钢铁基础自动化与过程机间几种通讯方式的应用与实践胡安东李鹏（宁波钢铁有限公司设备部宁波315807）摘要及时准确的数据是进行生产控制、过程控制的依据，也是企业信息化的基础。过程机与基础自动化之间的数据通讯成为重要环节。本文介绍了宁波钢铁基础自动化和过程控制系统之间几种通讯方式,在不同过程机系统中实现方法及应用,分析了几种通讯方式的优缺点及实际使用效果。1关键词cicodeopcsocket以太网L1基础自动化L2过程机SeveralMeansofCommunicationBetweenBasicAutomationSystemandProcessControlSystemUsedinNingboIron&SteelHuAndongLiPeng(EquipmentDepartmentofNingboIron&SteelCo.,Ltd.,Ningbo,315807)AbstractTheproductioncontrolandprocesscontrolisbasedontimelyaccuratedata,enterpriseinformationisbasedonthesedatatoo.Thedatacommunicationofprocesscontrolsystembetweenthebasicautomationsystemhasbecomeanimportantpart.Theseveralmeansofcommunicationbetweenthebasicautomationsystemandprocesscontrolsystemsisintroduced,andtheadvantagesanddisadvantagesarediscussed.KeywordsCicodeOpcsocket,EthernetL1basicautomationsystem,L2processcontrolsystem钢铁企业信息化应用一般划分：L1——基础自动化，L2——过程控制计算机系统，L3——生产控制计算机系统，L4——公司级管理信息系统，L5——决策支持系统。宁钢企业信息化总体层次上没有单独划分出MES（L3）层，将MES功能在ERP和过程机之间进行合理的分担。在企业信息进程中，L1和L2与生产设备结合紧密，关注与设备相关的自动控制和优化，包括整个生产线的过程控制和单体设备基础自动化，是整个钢铁企业信息化的基础；位于信息化最底层的，面向生产过程及设备控制，强调信息的时效性和准确性。因此L1与L2间数据通讯的准确性、及时性、可靠性是整个信息化成败的一个重要环节。1L1/L2控制系统组成控制系统分为基础自动化和过程控制，通过工业以太网连接起来，如图1所示。基础自动化系统一般由TDC、PLC、人机界面服务器（HMI）及HMI等设备通过以太网连接组成，过程机一般由数据库服务器、应用服务器、客户机、网络设备组成，部分系统设有网关作为L1与L2间的隔离；也有部分系统L1/L2HMI画面做在一起，特别是轧线系统，基本以此种方式为主。L1/L2网络均采用工业以太网。1胡安东，男，学士，工程师，电控技术室主任，[e-mail]1李鹏，男，学士，工程师，电控技术室工程师，[e-mail]第八届（2011）中国钢铁年会论文集8-200图1基础自动化、过程机系统示意图2宁钢基础自动与过程机间几种通讯方式2.1利用Citect的Cicode实现与过程机间数据通讯Citect是悉雅特公司的HMI软件，其开发环境中提供了一种语言——Cicode，它是一种结构化的计算机编程语言，支持实时多任务、多线程和远程访问[1]。它类似VisualBasicscript或javescript等脚本语言，但使用起来却比VisualBasicscript或javescript简单得多，不需要太多的编程经验，使用它所提供的丰富函数即可完成各种复杂的应用功能。2.1.1首先在基础自动化系统HMISERVER或HMICLIENT计算机上进行ODBC设置在ODBC数据源管理器中添加一个新的ODBC连接CitSQL，本文以SQLSERVER为例，连接指向过程计算机数据库服务器。2.1.2Citect项目建立Cicode代码（1）通过OBDC建立与SQLSERVER间连接及断开功能：连接功能：FUNCTIONOpenODBC()SQLExec(HSQLLC,);IFhSql=-1THENhSQL=SQLConnect(DSN=CitSQL;UID=sa;PWD=sa);IFhSQL=-1THENTaskKill(hTask);ELSEhTASK=TaskNew(CitToSQL,,0);ENDENDEND断开功能：FUNCTIONCloseOdbc()IFhSQL-1THENSQLDisconnect(hSQL);END宁波钢铁基础自动化与过程机间几种通讯方式的应用与实践8-201END（2）建立具体数据读写操作逻辑可建立一个或多个功能函数块作为程序运行的主程序或入口函数，其它功能通过调用实现运行。可作到模块化、结构化。示例代如下：主函数FUNCTIONUpdataSQL()IFhSQL-1THENWriteToSQL5();writeToSQL293();…ENDEND某一个实现具体功能的函数：实现原料场流程（一个流程是指原料场物料运输中从启点设备到终点设备所经过的路径）运行、数据采集、监视，首先取得系统时间，并将HMI中相应变量转换为需要的格式，判断处理流程状态、设备运行状态、同一流程多种物料切换、流程切换、计量数据等大量实时数据传输给L2系统。宁钢原料过程机项目cicode代码7500多行，此处仅例出部分代码。FUNCTIONWriteToSQL293()//定义函数sDate_Time='+Date(9)++Time(1)+';CHARTON=RealToStr(CHART93_ON,1,0);//类型转换FAIL=RealToStr(CHART93_FAIL,1,0);//类型转换ESP=RealToStr(CHART93_ESP,1,0);//类型转换ENCHANGE=RealToStr(CHART93_ENCHANGE,1,0);//类型转换TOTAL93=RealToStr(J102BS_TOTAL/2,10,2);//类型转换PSRC=RealToStr(CHART93_PSRC,5,0);//类型转换IFhSQL-1THENIFCHART93_ON=trueTHENSQLSet(HSQLLC,UPDATEliucheng_outSETkssj=+sDate_Time+,gz=+FAIL+,bz=+'+0+'+,qtxh=+CHARTON+WHERElc='193'ANDbz='1');SQLExec(HSQLLC,);//判断流程运行状态，更新数据库表内容IFJ102_RUNF=trueTHENSQLSet(HSQLLC,UPDATEmanage_out_historySETruntime=+sDate_Time+,weight=+TOTAL93+,material=+PTGT+,place=+PSRC+,change=+ENCHANGE+,urgentstop=+ESP+,failure=+FAIL+,flag='1'WHEREprocess='193A'ANDflag='0');SQLExec(HSQLLC,);//判断皮带运行状态，更新数据库表内容ENDEND2.1.3Citect项目配置事件及启动周期及事件设置通过图2中设置，CITECT在运行过程中按要求执行事件对应的功能及函数，实现所需要的数据采集、处理等功能。本例事件是以时间周期作为触发，系统也提供根据某个信号状态触发。2.1.4另外一种通讯方式也是采用CICODE另外一种通讯方式也是采用CICODE,但是不直接对数据进行数据传输；而是采用将所需数据写到网络公享的文件夹下文本文件中，文本文件名按时间戳命名；L2编写应用程序扫描公享文件夹，当发现有新文件时对新文本文件进行处理，然后将数据写入数据库表中。CICODE示例代码如下：INTFile;STRINGline;第八届（2011）中国钢铁年会论文集8-202图2Cicode事件触发及设置FUNCTIONhline=RealToStr(LOOP_1_PV,10,2);File=FileOpen(C:\\mytext.txt,a+);FileWrite(File,line);FileWriteLn(File,DataFFDFDF);FileClose(File);END2.1.5应用情况及优缺点Citect的Cicode在原料、能源心中、环保中心项目中得到多次应用，对于一些数据逻辑处理十分方便，不需复杂的编程即可实现。实践证明,这种通讯方式对缩短开发周期、减少开发成本、提高可维性等都有较大作用，具有较好的实际应用和推广价值。但是有一定的局限性，对于海量的实时数据此种方式有些心有余而力不足的感觉。从目前使用效果看，对于实时要求不高的系统如秒级数据，也是一种不错的系统解决方案。同样WinCC、RSView32、iFIX也可以通过此种方式实现通讯功能，区别在于采用VBA脚本编程。2.2采用OPC方式实现基础自动化与过程机间数据通讯2.2.1OPC的产生钢铁企业工艺复杂、生产设备多、自动化程度高。相应信息、协议的多样化，各控制系统由不同厂商开发的，相互之间兼容性差,与上位机之间缺乏有效统一的通信接口。幸运的是出现了Opc，Opc(OLEforprocesscontrol)建立了一套符合工业控制要求的通信接口规范,使控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作,系统应用软件之间也可以灵活地进行信息交互,极大提高了控制系统的互操作性和适应性。2.2.2OPC在宁钢的应用宁钢L1与L2之间采用Opc方式进行数据通讯的系统有多套如高炉、炼钢、焦化过程机系统。Opcserver有多种方式实现，方式一，对于L1采用西门子系统，可在L2服务器或网关计算机上用SimaticNet配置，创建Opcserver建立与基础自动化各PLC间的连接；方式二，对于L1采用AB系统时，在网关计算机上安装RslinkGateway并配置项目，建立与基础自动化各PLC间连接；方式三，以基础自动化系统HMI作为Opcserver。方式四，L2安装KEPServerEX实现Opcserver功能；L2应用程序作为OpcClient，访问Opcserver以取得数据。2.2.2.1L2系统OpcClient主要任务首先是所需数据源的OpcserverName、Group、Item、采样周期及事件等数据项配置；目前宁钢有两种方式，一种是开发配置工具进行配置，另外一种是直接修改配置文件或数据库中相应的表。然后创建服务实现数据采集及处理，一般分以下几个过程：创建Opcserver对象，建立与Opcserver间的连接，在Opcserver中添加Opc组对象，在Opcgroup中添加OpcItem名称，使用方法Read和Write来实现对服务器端数据的读写操作，可分同步、异步两种方式；最后断开与OpcSERVER的连接。2.2.2.2OpcClient开发主要步骤宁波钢铁基础自动化与过程机间几种通讯方式的应用与实践8-203开发语言可采用VC++、VB、C#等，宁钢目前Opcclient开发引用动态连接库有opcrcw.da.Dll、OPCDAAuto.Dll、sopcdaauto.Dll等多种自动化接口，也有采用自定义接口方式。本例基于.NET，其中引用opcnet.DLL动态连接库（采用自定义接口开发，这里不作描述）。浏览OPC服务器列表及浏览Opcserve上的点，以实现数据点配置：OpcServerBrowsermyBrowser=newOpcServerBrowser(host);myBrows