图1  主干示意图

3  方案的确定

3.1  在明确程序设计方案前，首先要明确B/C模式轧钢的概念。

    (1)  C模式轧钢：也称系统自动轧钢模式。在此操作模式下，基础自动化系统（一级）所有的功能将被激活。二级计算机提供轧制规程参数设定值。在检查该参数表数值的合理性后基础自动化系统根据“主控”系统物料跟踪信号来获取该数据，并将其分散传输给其它基础自动化子系统实现系统的控制。
    (2)  B模式轧钢: 也称系统半自动轧钢模式轧钢。在自动轧制模式下，一级主控对一级、二级之间的通讯进行监控。如果在轧制过程中出现一、二级之间的通讯故障，二级计算机死机或某一进程没有被激活，则系统马上自动切换到“B模式”。在“B模式”下，一级自动关闭与二级之间的数据通讯，一级主控所引用的“Pass Schedule Data（轧制规程参数）”设定值来自一级内部的特定存储区，该存储区内的数据来自一级内的预存值或来自于“HMI”，其它基础自动化的功能均能实现。

3.2  基本方案的确定。

    根据“B模式”的概念，在此设计了四个特定的存储区，分别称为“C Buffer”、“B Buffer”、“Actual Buffer”、“Archive”。其中前三个在一级主控内，最后一个在“HMI”内。“C Buffer”的功能是在一级与二级通讯正常的情况下，从二级获得数据之后传给“Actual Buffer”；“B Buffer”的功能是当系统切到“B模式”时为一级主控提供轧制规程参数；“Archive”的功能是暂时存储操作人员通过“HMI”输入的轧制规程参数；“Actual Buffer”的作用是汇集数据并分散传给各子机架实现系统控制。
    笔者根据邯钢连铸连轧厂的实际要求先后开发出了三种模式。
    第一种：普通“B 模式”轧钢，即只能轧制当前规格的带钢；
    第二种：“3.0mmB模式”轧钢；第三种：从“HMI”的“Pass Schedule”对话框内直接输入数据。前两种的轧制参数是经过二级计算优化后的该规格的最优参数值。之所以开发出第二种，主要是因为客户对“3.0mm”的需求量最大。当二级一时不能恢复正常，且当前规格的计划已轧完后的一种应急措施。
    第三种方式的轧制参数是经验值而非最优值，是用在“3.0 mm”规格轧完后的一种补充。
    图2为该控制功能实现的信号流程图及其触发条件，通过下述解释能够较详尽的了解实现该控制功能的设计方案。

图2  信号流程图及其触发条件

    1：根据物料跟踪，当精轧入口“HMD（热金属探测仪）”感光时，一级向二级发出数据请求信号，二级向一级下传轧制参数；
    2：一/二级通讯正常且系统选择为“C模式” ，当一级判断得到新数据后，向“Actual Buffer”传输数据；
    3：在“C模式”下，如果轧机内空载，“Actual Buffer”获得数据后，直接下传给子机架；
    4：在“3.0mmB模式”或通过“HMI”输入数据的“B模式”轧钢的情况下，如果轧机内空载，则“Actual Buffer”获得数据后，直接下传给子机架并生成“New data recived”信号；
    5：当一/二级之间通讯正常，系统正常轧钢时，轧机每轧一块板坯，“Actual Buffer”内数据写入“B Buffer”一次，直至板坯厚度H≤3.0mm为止；
    6：在普通“B模式”轧钢的模式下，“Actual Buffer”内的数据保持不变。按下系统出现通讯故障时自动弹起的“Discharge Enable”按钮后，系统自动生成“New Data Received”信号，并自动出钢；
    7：在系统切换到“3.0mmB模式”或从“HMI”输入数据的“B 模式”并且数据已写入到“B Buffer”后，在“HMI”画面中打开“Interlock”画面，按下“Confirm Setup”按钮，如果轧机内空载，则“B Buffer”内锁存的H≥3.0mm并且最接近于3.0mm的板坯的参数或来自“Archive”中的参数，将写入到“Actual Buffer”内；
    8：一/二级通讯中断恢复，系统切回“C模式”并从 “LevelⅡ”通过“C Buffer”向“Actual Buffer”传输数据，但发现由于二级的原因传输的数据又出现问题时，可返回“B模式”并按下“Confirm setup”按钮，再将“B Buffer”内锁存的数据直接传入到“Actual Buffer”内；
    9：在“B模式”下，轧钢操作人员可手动输入修改轧制参数表。先按“Store”按钮，将数据存储在“HMI”中的“Archive”中。再按“Take over”按钮，将数据写入到主控中的“B Buffer”内。

4  软件设计

4.1  正常轧钢期间“B Buffer”数据的生成（如图3所示）。

图3  正常轧钢期间“B Buffer”数据的生成

    A11：轧机系统是否工作在“C模式”下；
    B11：1# 或2# 卷取机是否已加载；
    C11：“Actual Buffer”内的轧制数据的厚度值是否≥3.0mm；
    D11：将“Actual Buffer”内的轧制参数写入到“B Buffer”内。

4.2  “B模式” 轧钢的主干程序流程图（如图4所示）。

    A1：一/二级之间是否出现通讯故障；
    B1：系统是否为“C模式”；
    C1：系统自动切换成“B模式”；
    D1：在“HMI”的“Alarm”信息条中显示故障信息；
    E1：“Discharge Enable”按钮自动弹起，系统停止出钢；

图4  “B模式” 轧钢的主干程序流程图

    F1：封锁由于一/二级通讯故障而引起的系统不就绪信号；
    A2：系统是否手动由“C模式”转化为“B模式”；
    B2：“Discharge Enable”轧钢使能按钮弹起；
    C2：封锁可能产生的由于一/二级通讯故障而引起的系统不就绪信号；
    B3：系统是否为“B模式”；
    C3：判断系统被切换成：“普通B模式”，“3.0mmB模式”，还是从“HMI”内直接输入数据的“B模式”；
    D3：打开“HMI”中对应的“Pass Schedule”轧制参数对话框，输入轧制参数，按下“Modify”按钮修改参数；
    E3：按下“Store”按钮，将数据存储在“HMI”的“Archive”中；
    F3：按下“Take over”按钮，将数据传入一级的“B Buffer”内；
    G3：轧机是否还在轧钢；
    H3：按下“Confirm Setup”按钮将“B Buffer”内的数据写入“Actual Buffer”内；
    I3：将“Actual Buffer”内数据写入各子机架；
    J3：系统产生“New Data Received”信号，用于联锁系统具备出钢条件的信号；
    K3：系统一/二级通讯故障是否消失；
    L3：系统其它状态是否满足系统出钢条件；    
    M3：“Discharge Enable”按钮是否按下；
    N3：系统出钢；
    B4：执行系统手动模式程序；
    C4：“Actual Buffer”内数据锁存上块带钢的值，不再重新向子机架内传输数据；
    K4：是否系统被手动由“B模式”切回到“C模式”；
    L4：是否有操作模式发生变化；
    M4：是否有操作模式发生变化；
    K5：清空“New Data Received”联锁信号；
    L5：系统屏蔽掉的对二级通讯故障实行联锁的信号激活；    
    M5：操作人员手动从二级向一级传入参数；
    N5：参数经由“C Buffer”，“Actual Buffer”写入到子机架；
    O5：系统生成“New Data Received”信号。

5  系统的主要硬件与软件组成

    本系统的二级采用DEC PC 1200（小型计算机）；SWITCH（交换机），采用的是Super Stack Ⅱ 1000；“HMI”采用的是工业PC机；精轧主控使用的SIMADYN D系统，其采用的是框架式结构，其主处理器为PM5，中间状态存储器为MM4，SD系统与交换机实现通讯的通讯板为CSH11，与子机架之间的通讯采用的是CSH14模板；子机架也是SD系统，其与主控通讯采用的通讯模板为CSH22，子机架与ET200通讯采用的通讯模板为SS52；ET200站采用的是S5模板系列。
“HMI”采用“COROS”画面编程软件，其操作系统为“WIN 95”；“SD”系统内的程序采用“STRUC G”工程编程软件，其操作系统为“UNIX”。

6  结语

    通过对“B 模式”轧钢程序的设计开发，实现了预期的目标，使邯钢的CSP线不再因为二级故障而引起连铸区停浇，仅此一项每年可为连铸连轧厂降低成本300多万元。