冷连轧机轧制过程数据采集系统

决大型精密共享系统中的分布、动态和柔性等技术难题

3　系统的运作

该系统中的每个结点必须通过网络注册,才能成为该原型系统的正式成员以获得相应的权限,才能与系统中的其它结点进行协作。

每个结点都设有普通操作员和系统级两级用户登录,不同的登录级别享有不同权限,从而保证数据的安全。

数据查询,由于网络上各结点是完全独立的、各结点的决策完全由自己完成,决策的依据是各种数据,每个结点既可以对其局部数据进行查询,也可以对全局数据进行查询,还可以向其它结点发消息进行查询。从网上可以查询到其它结点的名称、类型、地址、能力、任务、状态等消息。

消息传递,系统中的各项信息和数据的交换都是通过消息来完成的,每一个结点都定义了该结点可以发送的消息类型,可以接收的消息类型,接收消息的处理接口,收到未定义消息时的缺省处理等。每个发送的消息都相应有一个消息数据格式,来定义其所带的数据。对于一个接收的消息,在进行处理时,根据消息类型进行相应的数据转换(解包)。

数据交换,网络上的消息传递是直接从结点到结点,是点对点通信方式,而数据交换是客户/服务器方式,所有在结点间传递的数据都通过数据库服务器来传递。结点间只需要传递数据的位置,而不进行直接数据传输。其中一方将要传递的数据放在全局数据库中,并将地址、名称告诉另一方,另一方则在相应的地方去取数据。

4　结束语

网络技术的迅速发展,为大型精密仪器共享系统的实现提供了强有力的支撑环境。国家“十五规划”也明确提出要以信息化带动工业化,我们应该抓住这个难得的机会,尽快进行大型精密仪器管理模式的转变,尽量提高国家投资的效益,提高资源共享面,以尽快提高我国普遍的科研和教学水平。

参考文献

1　朱庆华,程涛,等.C OR BA规范在分布式制造系统中的应用.中国机械工程,2000,11(3):307～309

2　何大勇,查建中,等.面向网络制造的网络结构设计方案研究.制造业自动化,2000,22(5):20～23

3　颜雄雄,金春来,等,基于C OR BA的企业应用集成技术研究.计算机工程与研究,2000,21(1):25～30

收稿日期:2002-03-27。

作者刘艳斌,男,1947年生,教授,福建省高校测试基金委员会副主任。

冷连轧机轧制过程数据采集系统

The Data Acquisition Syste m of Rolling Proce ss in Cold Continuous Rolling Mill

吕振辽1　罗　浩1　潘文才1　马沂夫1　刘多良1　王宝林1

　朱振荣2　朱泉封2

(东北大学计算中心1,沈阳　110006;宝山钢铁股份有限公司2,上海　201900)

摘　要　主要介绍了冷连轧机轧制过程数据采集系统的结构设计和功能设计。系统通过RDA和RTSI方式解决了远程数据采集、多卡同步采集和采集设备的自诊断等问题。现场应用表明,该系统能按所要求的采集频率和采集精度实现数据采集,并可以完成数据的提交和浏览等功能,实现了数量巨大的数据的高速采集、存储和管理。

关键词　数据采集系统　轧制过程　冷连轧机　远程采集　多卡同步采集　自诊断

Abstract　The structural design and functional design of the data acquisition system of rolling process in cold continuous rolling m ill are mainly intro2 duced.Rem ote data acquisition,synchronous acquisition with multiple m odules and self2diagnosis are im plemented by RDA and RTSI m odes in the sys2 tem.The on2site application shows that the system meets the requirements of sam pling frequency and sam pling accuracy and accom plishes the functions of subm itting and browsing data,thus im plements high speed acquisition,storage and management of the bulk data.

K ey　w ords　Data acquisition system　R olling process　C old continuous rolling m ill　Rem ote acquisition　Synchronous acquisition with multiple m odules　Self2diagnosis

0　引言

冷连轧机是钢铁企业的重要生产设备,随着企业

间竞争的加剧,降低故障率、提高系统的运行质量和生

产效率成为企业面临的重要课题。建立冷连轧机现场

数据采集系统,在此基础上可以实现冷连轧机的动态

仿真、状态监视、故障分析和质量分析等一系列研究工

作,可以充分利用该系统对原设备进行进一步的技术

改造,以达到提高冷轧机的运作质量的目的。

计算机技术在数据采集领域的迅猛发展为现场数据采集系统提供了灵活而高效的手段,冷连轧机数据采集系统采用以计算机为核心的数据采集方式,充分发挥采集卡的高效性和计算机的灵活性,以满足冷连轧机数据采集系统的需要。

对现场数据采集系统的首先要求是绝对不能影响冷连轧机系统的正常工作。采集的数据包括建立轧制模型所需的104路模拟量信号和32号数字量信号,采样周期为10ms,采集误差小于信号量程的015%;同时还要求提供2路5M/s的高速数据采集通道,以便对采集到的数据进行进一步的分析和验证。采集系统还应以钢卷为单位动态地分割采集数据,提取现场过程机上的钢卷数据(如钢卷号、钢卷长度等)和轧辊数据并与采集数据对应勾连。为了便于对采集数据进行分析处理,要求采集系统有重现轧制过程信号的能力,数据能够以表格和图形曲线方式浏览显示;并可通过网络以不同的数据类型(如二进制格式、数据库格式、文本格式和Excel格式等),将数据从现场传输到仿真中心的数据服务器上。冷连轧机轧制过程动态仿真数据采集系统采用合理的解决方案,实现了所要求的全部功能。

1　系统总体结构

现场数据采集系统需要采集来自多个设备的数据,包括轧制信号、钢卷数据和轧辊数据,为了使系统合理地与其他设备连接并且不影响现场设备的正常运转,决定采用网络化、分布式的物理结构。数据采集系统由1台信号调理器、1台数据采集工作站、1台数据管理工作站和1个Hub组成。系统结构如图1所示。

生产现场的2台过程机分别动态生成钢卷数据和轧辊数据。数据管理工作站上安装2块网卡。利用其中1块网卡与数据采集工作站组成数据采集局域网,现场钢卷数据计算机和轧辊数据计算机通过Hub接

图1　数据采集系统总体结构

入本局域网;利用另一块网卡接采集系统入主干网。

数据管理工作站的功能是:接收数据采集工作站传过来的电压数据,对数据进行判断分析、存储、处理,转化为所需的格式并进行数据提交;对采集系统自身进行硬件设备诊断、对系统误差进行辨识和管理。数据采集工作站通过网卡接入数据采集局域网。内部安装NI公司PCI-6071E64通道A/D转换卡2块,每通道转换速率为1915K,用来采集信号调理箱输出的104路模拟信号;安装NI公司PCI-DIO-32HS数字量I/O 卡1块,用来采集信号调理箱输出的32路数字信号;安装NI公司PCI-6111E多功能卡1块,其中的A0、A1和D0～D7口输出系统功能切换和控制信号,CH0,CH1口实现模拟信号的高速采集。数据采集工作站的功能是:采集调理箱输出的电压信号,并传送给数据管理工作站。

系统的工作过程如下:现场信号通过信号调理器形成共地电压信号,数据采集工作站采集这些电压信号,并通过Hub送至数据管理工作站。数据管理工作站接收电压数据,同时从现场过程机中接收对应时刻的钢卷数据和轧辊数据,然后进行数据处理并生成最终的钢卷轧制过程数据文件,最后通过主干网将其送至轧制动态仿真系统。

2　系统功能结构及实现

根据动态仿真系统和数据采集系统自身的需要,将现场数据采集系统分为6个功能模块:信号调理系统、数据采集系统、高速数据采集系统、设备自诊断系统、采集通道误差曲线辨识系统和数据管理系统。系统功能结构如图2所示。

各个功能模块的功能及实现如下:

①信号调理系统由104路模拟信号和32路数字信号的调理通道组成。它的功能是隔离现场设备,并