平整二级系统的设计和开发

摘　要：平整二级系统实现冷轧平整机组钢卷的自动对中功能，轧制工艺参数的自动调用，记录待轧钢卷和成品钢卷的钢卷号、钢种、厚度、宽度、外径、位置和状态等信息。

关键词：计算机；二级；OPC；VB6.0；SQL Server 2005
1．前言
　　冷轧平整机组的测宽，测径装置距离开卷机很远，卷位较多，一级控制程序无法存储过多的信息，从而实现自动对中上卷；平整机组每换一种规格的钢种都需要手动修改轧制工艺参数，带来很大不便和安全隐患。为此，设计和开发平整二级系统存储钢卷信息，自动调用轧制工艺参数，与一级系统实时通讯进而实现自动对中上卷,从而消除安全隐患，提高生产效率。
2．OPC简介
　　OPC是以Microsoft公司的OLE／COM技术为基础，采用客户/服务器模型，制定的一种工业控制领域的开放式标准。OPC在工业控制设备与应用软件之间建立了统一的软件接口标准。主要解决监控程序与其数据源的交互问题。
　　利用OPC技术，可以对现场设备及其驱动程序进行封装，形成OPC服务器。OPC服务器向下对设备数据进行采集，向上与OPC客户应用程序通信完成数据交换，如图1所示。OPC服务器屏蔽了现场层的设备驱动程序；客户应用程序开发人员看到的，只是OPC服务器提供的统一接口，而不必再去关心现场设备的驱动程序。只要客户应用程序符合OPC接口规范，就可以与OPC服务器进行数据交换。
　　同样地，硬件厂商只需要为生产的硬件设备开发一个驱动程序，然后按照OPC标准编写一个OPC服务器，那么，所有按照OPC标准开发的客户应用程序都可以与该硬件设备进行数据交互，而无须编写额外的设备驱动程序。
　　这样，在工业现场的监测控制系统中，过程或设备监控程序（或者是监控组态软件），通过工业以太网，可以方便地与现场设备的OPC服务器进行数据交互，获得所需的现场数据。一方面，监控程序可以读取OPC服务器缓冲区（Cache）中的数据，获得过程或设备运行参数，实施有效地监视；另一方面，对于实时性要求比较高的设备数据，监控程序可以直接读取设备（Device）中的数据。如果用户需要扩充监控软件的功能，可以直接将定制的OPC软件包组态进现有软件中，而不必担心底层的设备驱动程序，使软件的布署变得更加容易。
3．系统设计
3.1总体设计
　　平整二级系统包含用户管理，参数设置，钢卷管理，轧钢日志，标签打印和数据维护等功能模块(系统框架见图2)，实现钢卷的管理，轧制参数的自动调用，钢卷状态的自动变化(钢卷状态变化流图见图3)和轧制完成后产品钢卷的自动生成等功能。
3.2功能设计
　　用户管理：主要功能是设置系统的用户的用户名，登陆密码和使用权限。
　　参数设置：设置平整机组在轧钢过程中使用的轧制工艺参数。主要有厚度，入口张力，出口张力，穿带轧制力，运行轧制力，前滑，HGC位置，延伸率，最大延伸率, 最小延伸率，轧制速度，穿带弯辊力，防皱辊高度，入口S辊张力，出口S辊张力，防皱辊高度，参数模式，合金号，宽度范围等信息。当对某个参数修改时，可直接应用到所以在计划状态的钢卷，而无需逐卷去修改工艺参数。
　　钢卷管理：钢卷管理主要分为两部分，生产计划和计划钢卷。钢卷信息包括钢卷号，合金号，内径，外径，入口厚度，出库厚度，宽度，带长，参数模式和当前钢卷轧制过程中使用的轧制工艺参数。在录入钢卷时，自动根据钢卷的厚度，合金号，参数模式从工艺参数表中调用合适的参数，如果没有，则提示录入新的工艺参数；对参数不合适时，可以对参数进行微调，微调后的参数可以做应用当前卷，应用以后的钢卷，应用为参数模板等操作。
　　轧钢日志：轧钢日志可以按日期，班组，钢卷号等条件查询系统自动记录的生产记录。包括钢卷的基本信息，开轧时间，轧完时间，钢卷重量等信息，并可以生成标准报表。
　　标签打印：可以将平整生产记录以冷轧生产标签的样式打印出来。可设置默认的标签参数，系统默认调用默认值，减少打印时的重复操作。
　　数据维护：主要维护轧钢日志表，维护因现场信号不到位而带来的轧钢日志数据无法自动生成，维护数据的完整性。
3.3数据库设计
　　系统数据库采用Powerdesigner进行建模和管理，结果符合三范式要求。表名见表1。
数据表说明数据表说明USER用户表ZEBRA_GROUP 班别COIL_TECHNICS_TYPE参数模式ZEBRA_PRODUCT 产品名称COIL_TECHNICS工艺参数ZEBRA_SURFACE表面质量COIL_PROGRAM_STATUS计划状态ZEBRA_SURFACE_STATE表面结构COIL_PROGRAM钢卷计划ZEBRA_PACKING_GRADE包装类别COIL_PDI_STATUS钢卷状态ZEBRA_VERGE_ESTATE边缘状态COIL_PDI钢卷表ZEBRA_HEAT_TREATMENT热处理种类COIL_PDI_TECHNICS钢卷轧制参数ZEBRA_SPECIFICATION标准COIL_PRODUCTION钢卷轧制表ZEBRA_COIL_LABEL标签表
3.4 OPC设计
　　OPC客户端开发工具通常可以分以两种方式存在，一种以源代码形式存在，另一种以二进制的形式存在（动态链接库或组件形式）。本文是以二进制的形式存在（动态链接库或组件形式）的OPC客户端开发工具。在工具栏中“工程引用”将Siemens OPC DAAutomation 2.0加入即可以使用。
(1) OPC客户端添加组对象函数Connect的功能是在初始化函数成功之后，调用此函数完成客户端连接OPC服务器。
(2) OPC客户端添加组对象函数ServerAddGroup的功能是在初始化函数成功之后，调用此函数完成客户端在现有OPC服务器下完成对组对象的添加和命名，以便后面的函数使用。
(3) OPC客户端添加组内ITEM 对象函数GroupAddItem的功能是在ServerAddGroup函数执行之后在添加的组对象内添加ITEM对象。
(4) OPC通过DataChange函数实现在OPC服务器端的数据发生变化时，会自动通知OPC客户端。该功能非常重要，是完成实时数据交换的保证。
(5) OPC客户端组对象通过AsyncRead和AsyncWrite函数完成对该组下所以item对象的数据异步读写,异步读写比同步读写效率要高。
(6) OPC客户端组对象的AsyncReadComplete和AsyncWriteComplete函数在对item对象异步操作完成后被调用。
(7) OPC客户端工作结束函数DisConnect的功能是将由Connect函数连接的服务器释放，服务器与客户端的连结便断开。
4．结束语
　　平整二级系统使用以来，运行稳定，数据修改的人性化设计，方便数据错误的修改和维护。实现了钢卷录入自动根据规格调用相应的轧制参数，无需人工手动录入；跟踪记录钢卷位置和状态，并能自动对中上卷；自动记录产品信息并生成产品报表和标签打印，节约人工记录和上卷的时间，平均每卷比手动上卷节约30-60秒，提高生产效率。　　
参考文献：
[1]史济民·软件工程原理、方法与应用·北京 高等教育出版社 1998年11月
[2]刘志铭·Visual Basic 数据库开发实例解析·北京 机械工业出版社 2000年6月
[3]萨师煊，王珊·数据库系统概论·北京 高等教育出版社 2000年5月
[4]OPC（中国）促进委员会·OPC应用程序入门