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作者簡介：張乃杰（1973-），男，河北唐山人，大學(xué)本科，技術(shù)工程師，研究方向為工業(yè)自動化控制。
摘 要：本文以長治H型鋼控制系統(tǒng)為例，簡單的介紹CC-Link在冶金行業(yè)軋制生產(chǎn)線上的應(yīng)用，并對CC-Link在系統(tǒng)中的應(yīng)用作了詳細(xì)說明。
關(guān)鍵詞：CC-Link；H型鋼自控
Abstract：CC_LINK network proposed by MITSUBISHI electric corporation is a kind of field-bus technology for factory-automatic workshop monitoring and data communication and control among field devices.It can supply distributed digital control and field communication for field devices and workshop monitoring，which makes a feasible solution to total plant automation and field device intellectualization.Rapidity and reliability of communication network is key in metallurgical automation system.By taking Changzhi H-beam automation system as one example，this paper introduces the application of CC_LINK network and MITSUBISHI CC_LINK network in the metallurgical rolling line.
Key words：MITSUBISHI CC_LINK network；H-beam automation
隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，H型鋼在大型建筑、廠房、橋梁建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，H型鋼生產(chǎn)線也越來越被冶金企業(yè)所關(guān)注，目前我國共有11條H型鋼生產(chǎn)線，分布于馬鋼、萊鋼、攀鋼、包鋼、日照、津西鋼廠等大型鋼廠。作為一種綠色建筑鋼材，未來幾年我國的H型鋼需求量必將會得到很大的提高。長治鋼鐵集團(tuán)位于山西省長治市，創(chuàng)建于1947年，是中國共產(chǎn)黨在太行山革命根據(jù)地建設(shè)的第一個鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過60多年的發(fā)展，現(xiàn)已形成集采礦、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋材、水泥制造、工程建設(shè)、鍛壓機(jī)械制造、房地產(chǎn)開發(fā)于一體，鋼鐵生產(chǎn)能力達(dá)360萬噸的大型國有企業(yè)。由北京北京高威科電氣技術(shù)有限公司于2007年承建的H型鋼生產(chǎn)線，工程總投資52612萬元，設(shè)計產(chǎn)量60萬噸／年，機(jī)械設(shè)備總重5346噸，電氣總?cè)萘?8000千瓦，核心設(shè)備由德國西馬克·梅爾公司引進(jìn)。
1 CC-Link現(xiàn)場總線
CC-Link是CONTORL&COMMUNICATION LINK的簡稱，是一種國際化，開放式的現(xiàn)場總線，采用了廣播輪詢的傳送方式，最快通訊速度10Mbps，最大連接站點數(shù)量64臺。
CC-Link現(xiàn)場總線的主要特點：
（1）網(wǎng)絡(luò)可掛接：遠(yuǎn)程I/O站；遠(yuǎn)程設(shè)備站；智能設(shè)備站和本地站等多種控制設(shè)備單元。
（2）從站脫離
由于系統(tǒng)采用總線連接方法，即使一個模塊系統(tǒng)因停電而失效，也不會影響和其它正常模塊的通信，而且，對于電纜使用兩個端子排的模塊，可以在數(shù)據(jù)鏈接的時候更換該模塊。
（3）備用主站功能
如果主站因PLC CPU或者電源故障發(fā)生故障，該功能可以通過切換到備用主站（主站的備用站）的辦法繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接。即使在備用主站控制進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接時，主站也可以復(fù)位到在線，準(zhǔn)備在備用主站宕機(jī)的時候啟用。
（4）既可采用專用三芯屏蔽電纜，也可以通過中繼器使用光纖實現(xiàn)高速遠(yuǎn)距離的連接。
（5）連接方式靈活，原則上采用多點連接，也可實現(xiàn)T型分支連接。
2 長治H型鋼生產(chǎn)線的方案
H型鋼軋制生產(chǎn)線主要由：1臺步進(jìn)式加熱爐、1臺可逆式二輥粗軋機(jī)、三機(jī)架萬能式精軋機(jī)組、熱鋸機(jī)組、步進(jìn)冷床、矯直設(shè)備、冷鋸機(jī)組及堆垛設(shè)備組成。工藝流程如下：
連鑄坯→鋼坯清理→稱重→上料臺架→上料輥道→入爐口→加熱→出爐→高壓水除鱗→開坯機(jī)可逆軋制→熱鋸切頭尾→萬能軋機(jī)可逆軋制→熱鋸切頭尾及倍尺分段→上冷床冷卻→下冷床矯直→編組臺編組→冷鋸定尺鋸切→檢查臺檢查→碼垛機(jī)收集→打捆機(jī)包裝→稱重→掛標(biāo)牌→成品入庫。
軋線中除主體設(shè)備軋機(jī)外，輥道電機(jī)等輔傳動系統(tǒng)和液壓潤滑系統(tǒng)比重最大，針對于此，本系統(tǒng)底層采用CC-Link現(xiàn)場總線，進(jìn)行液壓潤滑站PLC控制器及各輔傳動裝置FR-A700變頻器間的數(shù)據(jù)交換與通訊，供電方式全部采用直流母線供電，輔傳動裝置與主PLC用CC-Link相連。CC-Link有極高的傳輸速率，多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主PLC與各輔傳動系統(tǒng)之間的設(shè)定值、指令和數(shù)據(jù)均通過PLC的CC-Link網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行傳送，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度快；在操作臺和現(xiàn)場設(shè)有CC-Link遠(yuǎn)程I/O站，也通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)化分布式控制。PLC系統(tǒng)配有多條CC-Link網(wǎng)絡(luò)，把各區(qū)輔傳動系統(tǒng)及遠(yuǎn)程操作部分分段組網(wǎng)，在提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的同時，也增加了系統(tǒng)的安全可靠性。
該網(wǎng)絡(luò)的主要特點：
（1）網(wǎng)絡(luò)總站點數(shù)量可靈活設(shè)定；
（2）網(wǎng)絡(luò)的通信速率為2.5Mbps；
（3）網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：CC-Link；
（4）每臺聯(lián)網(wǎng)的PLC均裝有一塊網(wǎng)絡(luò)接口模塊，輔傳動裝置設(shè)CC-Link選項卡；
（5）PLC與輔傳動間的各種控制信號和狀態(tài)信息都可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。
整個H型鋼生產(chǎn)線包含三菱FR-A700變頻器114臺，2臺FR-F740-630K變頻器，31臺FR-V540變頻器，分別作為輥道運輸和輔助液壓系統(tǒng)，14個FX2NCPU分別用于液壓站、稀油潤滑站及其操作臺和現(xiàn)場操作箱等控制。另外還設(shè)有CC-Link遠(yuǎn)程I/O站9個用作現(xiàn)場操作箱，8臺主CPU選擇Q25HCPU。如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置示意圖
通過CC-Link連接最大的從站數(shù)量為64個，原則上采用多點連接方式，或使用中繼器采用T型分支連接，同時通訊距離和傳輸速度直接關(guān)聯(lián)，具體見表1。
表1
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通訊速度 |
156Kpbs |
625Kpbs |
2.5Mpbs |
5Mpbs |
10Mpbs |
| 傳輸距離 | 1200m | 900m | 400m | 160m | 100m |
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現(xiàn)場應(yīng)用中的體會：
（1）有關(guān)CC-Link網(wǎng)絡(luò)布線的問題
首先電纜選擇，最好選用專用電纜才能保證通訊質(zhì)量，CC-Link網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的T型分支處理必須選擇中繼模塊或者盡量避免出現(xiàn)T型分支，否則通訊不穩(wěn)定。
（2）通訊速度的選擇，在應(yīng)用中由于現(xiàn)場環(huán)境的不確定在滿足使用要求的前提下，不要設(shè)置得過高。如必須快速通訊，最好通過增加主站模塊來縮短通訊距離，來提高速度。Q25HCPU最多能安裝4塊主站模塊QJ61BT11。
（3）終端電阻的使用，電纜兩端的終端電阻是用來減輕終端部分的信號反射，阻止信號干擾的，必須適用于電纜相配的終端電阻。
3 結(jié)束語
這種基于現(xiàn)場總線基礎(chǔ)上的控制方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡化。從設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出該控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：第一，節(jié)省硬件數(shù)量與投資；第二，節(jié)省安裝費用；第三，節(jié)省維護(hù)開銷；第四，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)；第五，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。第六，減少操作維護(hù)人員，方便調(diào)度指揮，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。總之，CC-Link現(xiàn)場總線的成功應(yīng)用，不僅降低成本，簡化控制系統(tǒng)的配置，而且提高了系統(tǒng)運行的可靠性，尤其是其靈活全面的故障診斷能力及網(wǎng)絡(luò)通訊能力，方便了施工、調(diào)試和維護(hù)，使系統(tǒng)綜合運行成本大幅減少，系統(tǒng)性能大幅度提高。生產(chǎn)線自2007年底投產(chǎn)以來運行穩(wěn)定、性能可靠，并順利達(dá)產(chǎn)，得到了用戶的高度評價，為H型鋼廠的順利投產(chǎn)提供堅實保障。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］Q系列CC-Link網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用戶參考手冊SH（NA）-080237C-A.
［2］三菱通用變頻器A700使用手冊.
［3］三菱通用變頻器內(nèi)直選件FR-A7NC使用手冊.
——轉(zhuǎn)自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號