一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置及其通讯方法
【专利摘要】本发明专利涉及一种钢材轧制自动控制【技术领域】，具体的说是一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置及其通讯方法，其包括PLC、网络采用SOCKET通信机制的过程机、数据库机和至少两个的HMI，数据库机的初始参数输出端通过导线与过程机的初始参数输入端电连接在一起。本发明采用双层结构，内层基于OPC协议，使用多线程技术在人机界面端建立OPC服务器进行数据读写；外层基于TCP/IP协议与过程机建立SOCKET通讯，建立了线程互斥机制，实现并行处理的效果，传输速度快，可靠性和效率高，操作简单便捷，完全能够满足轧线7×24小时的工作需求，且基本不增加系统负担。
【专利说明】—种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置及其通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种钢材轧制自动控制【技术领域】，具体的说是一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置及其通讯方法。
【背景技术】
[0002]随着我国轧钢技术的不断发展，国内先进的轧机一般都具有完整的两级控制系统，即基础自动化(LI)和过程控制系统(L2)。其中较多用户的人机界面系统(HMI)使用西门子公司的WinCC软件平台来开发，如何使L2与HMI进行稳定的实时数据交换是需要解决的首要问题。
[0003]目前国内大多数中小轧线还都是用半自动化的生产方式，只有少数大型国有企业宽带钢轧线引进国外先进的计算机控制系统，能够全自动轧钢，这些引进系统大多核心部分，比如通讯组件都是以“黑箱”的模式提供给我们，没有自主知识产权。还有一些具备过程控制系统的企业利用DDE (Dynamic Data Exchange)技术实现开放式数据交换,但是它的技术可靠性和安全性都比较低，并不能满足生产的连续性和高可靠性的要求。另外一些使用西门子公司提供的Net软件安装在WinCC服务器和过程控制服务器上进行通讯，这种方法配置繁琐，添加或更改通讯内容极为不方便，而且Net软件增加系统负担严重，用户体验很差。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置及其通讯方法，其能高可靠性和高效率 性的进行轧钢过程控制系统和WinCC界面的数据交换。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置，包括PLC、网络采用SOCKET通信机制的过程机、数据库机和至少两个的HMI，数据库机的初始参数输出端通过导线与过程机的初始参数输入端电连接在一起，过程机的第一模型设定数据输出端通过导线与数据库机的模型设定数据输入端电连接在一起，在HMI上有使用SOCKET与过程机进行数据交换的外层接口和遵照OPC技术规范实现读写WinCC软件中的数据的内层接口，过程机的第二模型设定数据输出端通过导线与HMI外层接口的第二模型设定数据输入端电连接在一起，HMI外层接口的第一人工设定数据输出端通过导线与过程机的第一人工设定数据输入端电连接在一起，HMI外层接口的第二人工设定数据输出端通过导线与PLC的第二人工设定数据输入端电连接在一起，PLC的实测数据输出端通过导线与过程机的实测数据输入端电连接在一起，过程机的第三模型设定数据输出端通过导线与PLC的第三模型设定数据输入端电连接在一起。
[0006]一种使用权利要求1所述一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置的通讯方法:其线程为过程机向HMI发送的第一线程和HMI向过程机发送的第二线程?’第一线程的流程为:开始时首先添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后读取数据标签，然后建立SOCKET客户端，然后连接过程机服务器，当连通后发送数据，然后接收回执后完成，当未与过程机服务器连通时重新连通；第二线程的流程为首先建立SOCKET客户端，然后绑定端口，然后监听客户端，然后接受客户端连接请求，当有客户端连接时，接收数据后发送回执，然后添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后写入WinCC界面后完成，当无客户端连接时，返回至接受客户端连接请求。
[0007]本发明采用双层结构，内层基于OPC协议，使用多线程技术在人机界面端建立OPC服务器进行数据读写；外层基于TCP/IP协议与过程机建立SOCKET通讯，建立了线程互斥机制，实现并行处理的效果，传输速度快，可靠性和效率高，操作简单便捷，完全能够满足轧线7X24小时的工作需求，且基本不增加系统负担，
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0009]图1为本发明实施例1的数据交互示意图。
[0010]图2为本发明实施例1的数据交互接口结构图。
[0011]图3是本发明实施例2的线程结构图。
[0012]图4是本发明实施例2中线程I的程序流程图。
[0013]图5是本发明实施例2中线程2的程序流程图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:如图1-2所示，一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置，包括PLC1、网络采用SOCKET通信机制的过程机2、数据库机3和至少两个的HMI4，数据库机3的初始参数输出端通过导线与过程机2的初始参数输入端电连接在一起，过程机2的第一模型设定数据输出端通过导线与数据库机3的模型设定数据输入端电连接在一起，在HMI4上有使用SOCKET与过程机2进行数据交换的外层接口 5和遵照OPC技术规范实现读写WinCC软件中的数据的内层接口 6，过程机2的第二模型设定数据输出端通过导线与HMI4外层接口 5的第二模型设定数据输入端电连接在一起，HMI4外层接口 5的第一人工设定数据输出端通过导线与过程机2的第一人工设定数据输入端电连接在一起，HMI4外层接口 2的第二人工设定数据输出端通过导线与PLCl的第二人工设定数据输入端电连接在一起，PLCl的实测数据输出端通过导线与过程机2的实测数据输入端电连接在一起，过程机2的第三模型设定数据输出端通过导线与PLCl的第三模型设定数据输入端电连接在一起。在使用时，过程机2与HMI4需要交互的数据包括:⑴过程机2向HMI4提供的模型设定数据，主要包括模型计算中间值和模型计算结果值；(2)HMI4向过程机2提供的人工设定数据，主要指人机界面系统中的一些触发信号，包括班组选择、钢种选择、故障确认和roi确认等。数据通信使用自定义接口，数据采用同步读写方式，过程机2主干网络采用SOCKET通信机制，过程机端作为SOCKET服务器，HMI端作为SOCKET客户端。HMI端分为多个监控终端，分别位于不同的监控室中，接口采用双层结构，内层接口 6遵照OPC技术规范实现读写WinCC软件中的数据，外层接口 5使用SOCKET与过程机2进行数据交互。
[0015]实施例2:—种使用钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置的通讯方法:其线程为过程机2向HMI4发送的第一线程和HMI4向过程机2发送的第二线程；第一线程的流程为:开始时首先添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后读取数据标签，然后建立SOCKET客户端，然后连接过程机服务器，当连通后发送数据，然后接收回执后完成，当未与过程机服务器连通时重新连通；第二线程的流程为首先建立SOCKET客户端，然后绑定端口，然后监听客户端，然后接受客户端连接请求，当有客户端连接时，接收数据后发送回执，然后添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后写入WinCC界面后完成，当无客户端连接时，返回至接受客户端连接请求。由于过程机2和HMI4交互的数据之间不相互重叠，所以这种并行的方式并不会发生读写冲突，从而可以达到高效实时的数据交换。通过使用OPC和套接字相结合，利用多线程技术以实现过程机服务器和WinCC界面的直接通讯。通过这种双层的协议结构，能方便的与过程机服务器进行数据交 互。线程能把OPC服务端和SOCKET通信按功能拆分开来，然后再交叉结合，这样就使得两个线程互不干扰，最大程度的降低了耦合度，避免了死锁情况的发生，进一步提1?可罪性。
【权利要求】
1.一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置，包括PLC、网络采用SOCKET通信机制的过程机、数据库机和至少两个的HMI，数据库机的初始参数输出端通过导线与过程机的初始参数输入端电连接在一起，过程机的第一模型设定数据输出端通过导线与数据库机的模型设定数据输入端电连接在一起，在HMI上有使用SOCKET与过程机进行数据交换的外层接口和遵照OPC技术规范实现读写WinCC软件中的数据的内层接口，过程机的第二模型设定数据输出端通过导线与HMI外层接口的第二模型设定数据输入端电连接在一起，HMI外层接口的第一人工设定数据输出端通过导线与过程机的第一人工设定数据输入端电连接在一起，HMI外层接口的第二人工设定数据输出端通过导线与PLC的第二人工设定数据输入端电连接在一起，PLC的实测数据输出端通过导线与过程机的实测数据输入端电连接在一起，过程机的第三模型设定数据输出端通过导线与PLC的第三模型设定数据输入端电连接在一起。
2.一种使用权利要求1所述一种钢材轧制过程控制系统与WinCC界面数据交换装置的通讯方法:其特征在于，其线程为过程机向HMI发送的第一线程和HMI向过程机发送的第二线程；第一线程的流程为:开始时首先添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后读取数据标签，然后建立SOCKET客户端，然后连接过程机服务器，当连通后发送数据，然后接收回执后完成，当未与过程机服务器连通时重新连通；第二线程的流程为首先建立SOCKET客户端，然后绑定端口，然后监听客户端，然后接受客户端连接请求，当有客户端连接时，接收数据后发送回执，然后添加WinCC服务器，然后添加OPC组对象，然后添加数据标签，然后写入WinCC界面后完成，当无客户端连接时，返回至接受客户端连接请求。
【文档编号】H04L29/06GK103678224SQ201210345463
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月18日 优先权日:2012年9月18日
【发明者】张殿华, 曹剑钊, 彭文, 李旭, 孙杰, 胡显国, 李影 申请人:张殿华, 曹剑钊, 彭文, 李旭, 孙杰, 胡显国, 李影