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一、廠況簡介

    安鋼第一煉軋廠高速線材連軋機(jī)組采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)與裝備，原料采用熱裝熱送工藝，加熱爐為引進(jìn)日本中外爐關(guān)鍵燃燒裝置的步進(jìn)梁式加熱爐，具有加熱質(zhì)量好，成本低的特點(diǎn)。全車間共有30架軋機(jī)，其中粗、中軋平-立交替14架，45度預(yù)精軋4架，精軋機(jī)8架，減定徑機(jī)8架，設(shè)計(jì)最大速度140m/s，最大軋制速度120m/s，保證軋制速度為112m/s，全線設(shè)6個(gè)活套，3 臺(tái)飛剪和在線自動(dòng)測(cè)徑裝置，產(chǎn)品公差±0.10mm；全線采用控制軋制和控制冷卻新工藝，有五套控冷水箱，大風(fēng)量強(qiáng)冷式延遲型散卷保溫罩進(jìn)行低溫軋制強(qiáng)制冷卻，實(shí)現(xiàn)索氏體處理，又可實(shí)現(xiàn)緩慢冷卻。設(shè)計(jì)能力的40萬t／年，主要產(chǎn)品為光面盤條線材：Φ5.5～Φ20mm，螺紋帶肋線材：Φ6.0～Φ16mm。生產(chǎn)鋼種有：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)量碳素結(jié)構(gòu)鋼、中高碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等8個(gè)鋼種。

二、過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成

    該系統(tǒng)配置5臺(tái)SIEMENS公司的S7-400系列PLC，設(shè)有3個(gè)操作站，加熱爐區(qū)、軋機(jī)區(qū)、精整區(qū)各1個(gè)，另外還在主電室設(shè)有工程師站。每個(gè)站均配有SIEMENS公司的 PIII工控機(jī)，操作面板采用SIEMENS公司的PMU，各站操作系統(tǒng)為中文WindowsNT4．0，監(jiān)控畫面采用美國Intellution公司的FIXDMACS軟件編制。現(xiàn)場(chǎng)的潤滑、液壓系統(tǒng)以及軋線各區(qū)域配有59臺(tái)ET200M，主傳動(dòng)采用SIEMENS公司的6RA70系列產(chǎn)品，交流輔傳動(dòng)采用SIEMENS公司的6SE70系列產(chǎn)品，每套傳動(dòng)裝置均配有一塊CBP通信模板，用作6RA70和6SE70調(diào)速裝置與PROFIBUS-DP相連的接口板。操作站、工程師站、PLC之間的通信采用工業(yè)以太網(wǎng)，通信介質(zhì)采用同軸電纜，PROFIBUS-DP主要完成PLC與6RA70、6SE70、WINCC以及遠(yuǎn)程ET200M之間的數(shù)據(jù)信息通信功能，PROFIBUS-DP的通信介質(zhì)采用工業(yè)屏蔽雙絞線。這條軋線配備了水平較高的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置如圖1所示：

                          圖1  過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖1

三、過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)

自動(dòng)化系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)分為三層：

    (1) 人機(jī)接口與服務(wù)器之間、PLC與PLC之間、PLC與服務(wù)器之間聯(lián)成一種總線型局部網(wǎng)絡(luò)以態(tài)網(wǎng)，采用TCP／IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)相互之間的大量信息交換。以態(tài)網(wǎng)的性能指標(biāo)介于遠(yuǎn)程網(wǎng)和多處理器之間，它主要用于辦工自動(dòng)化，分布式數(shù)據(jù)處理，終端訪問以及其它高速、突發(fā)式信息交換系統(tǒng)，通過以態(tài)網(wǎng)，把軋制工藝參數(shù)設(shè)定值和對(duì)電氣設(shè)備的操作從人機(jī)接口傳送到PLC，把各設(shè)備的狀態(tài)和工藝、電氣參數(shù)及故障由PLC收集送到人機(jī)接口的CRT顯示。即以態(tài)網(wǎng)主要進(jìn)行信息傳送量大的數(shù)據(jù)通訊。其主要特點(diǎn)如下：

    ●數(shù)據(jù)傳輸率：    可達(dá)10Mbps
    ●網(wǎng)上工作站數(shù)：    最多1024個(gè)
    ●傳輸介質(zhì)：    光纜
    ●拓樸結(jié)構(gòu)：    總線
    ●信息協(xié)議：    幀的大小可變，64至1518Byte

    (2)各PIC的CPU之間聯(lián)成MPI網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)CPU之間的少量快速的信息交換。MPI網(wǎng)為多點(diǎn)接口通訊，其通訊口集成在CPU上，可同時(shí)連接編程器和PC機(jī)(例HM工)，聯(lián)網(wǎng)的CPU可以利用全局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)(GD)周期性地相互進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(每個(gè)程序周期允許16個(gè)GD包，每包可達(dá)64字節(jié))，CPU的MPI是直接與S7的K總線相連。

MPI的基本數(shù)據(jù)如下：

    ●數(shù)據(jù)傳輸速率：187．5Kbps,
    ●網(wǎng)上工作站數(shù)：最多32個(gè)；
    ●傳輸介質(zhì)：    雙絞屏蔽電纜；
    ●傳輸距離：    50m不帶中繼器；1100m帶2個(gè)中繼器，9100m帶10個(gè)中繼器。

    (3)PROFIBUS-DP網(wǎng)實(shí)現(xiàn)主、從站的連接。用于主站S7-400系列PLC的CPU選型為CPU416-2DP，該型CPU數(shù)學(xué)處理能力極強(qiáng)，帶有內(nèi)部集成的PROFIBUS-DP接口，其組態(tài)靈活，速度快，操作簡捷。每個(gè)PLC均采用一塊CPU模板和數(shù)塊SM422、SM421模板，完成整條軋線在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的順序控制和閉環(huán)控制。由于從站較多，每臺(tái)PLC都配有CP443-5通訊模板，將PLC作為主站連到PROFIBUS-DP，完成與從站接口之間的串接，Profibus網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)如下：

    ●數(shù)據(jù)傳輸速率：  1．5Mbps,
    ●網(wǎng)上工作站數(shù)：  最多32個(gè)；
    ●傳輸介質(zhì)：    雙絞屏蔽電纜；
    ● 數(shù)據(jù)傳輸方式：  主―從站令牌方式。

    直流調(diào)速系統(tǒng)6RA70和交流調(diào)速系統(tǒng)6SE70作為從站，安鋼線材生產(chǎn)線共采用20臺(tái)6RA70系列直流調(diào)速裝置，分別控制14架初中軋機(jī)、2架兩架6RA70系列直流調(diào)速裝置并聯(lián)控制的預(yù)精軋機(jī)、2臺(tái)飛剪。交流輔助傳動(dòng)共采用34臺(tái)6SE70系列交流調(diào)速裝置，分別控制入爐、出爐以及爐內(nèi)輥道，7臺(tái)軋機(jī)用提升機(jī)，3臺(tái)夾送輥，12臺(tái)風(fēng)冷線電機(jī)。6RA70和6SE70通過CBP通信模板與CPU上的PROFIBUS-DP接口相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在PROFIBUS-DP網(wǎng)上快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息傳輸。在主站硬件配置時(shí)，用STEP7軟件為每個(gè)6RA70、6SE70從站分配PROHBUS地址，通過6RA70、6SE70的操作面板將總線地址設(shè)定到參數(shù)P918中。PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線周期數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?bào)文編碼結(jié)構(gòu)如下：

    網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用的參數(shù)過程數(shù)據(jù)對(duì)象為PP04，可用數(shù)據(jù)無參數(shù)區(qū)，有6個(gè)字過程數(shù)據(jù)，主站DP數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)在PROFIBUS-DP的支持下，周期性地與從站中的DP數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SFCl4接收指令將DP接收區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱尜A字中，那么主站就知道了6RA70、6SE70從站中的各種邏輯狀態(tài)以及各種實(shí)際值，用戶根據(jù)這些數(shù)據(jù)編寫相應(yīng)的程序，將這些狀態(tài)和實(shí)際值傳給畫面，操作員根據(jù)畫面上的狀態(tài)和實(shí)際值來判斷6BA70和6SE70運(yùn)行的實(shí)際情況。同樣各種指令和速度參數(shù)通過存貯字發(fā)送指令SFCl5發(fā)送到6RA70和6SE70中，實(shí)現(xiàn)主站對(duì)從站的控制。

    Profibus網(wǎng)是一種實(shí)時(shí)、開放性工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。它的特點(diǎn)是：使用數(shù)字傳輸，易于正確接收和差錯(cuò)檢驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，有利于降低工廠低層設(shè)備之間的電纜連接成本，易于安裝、維修和擴(kuò)充，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，便于及早處理。它的最大優(yōu)點(diǎn)是能充分利用智能設(shè)備的能力。

    （4）ET200M是一種模塊化的分布式I／O站，作為從站通過IM-153接口與PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，本系統(tǒng)中用屏蔽雙絞線將主站CPU的DP接口與所有的ET200M從站DP接口依次串接。

四、結(jié)束語

    安鋼高線過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的PROFIBUS-DP總線技術(shù)，以PLC為主站，6SE70，6RA70，ET200M為從站，主、從站之間的數(shù)據(jù)交換通過數(shù)字通信方式進(jìn)行，因而為系統(tǒng)的安裝調(diào)試維護(hù)工作都帶來了極大的方便。安鋼高速線材軋機(jī)過程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有90年代較高的控制水平，就其系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置及軟件實(shí)現(xiàn)方法都有獨(dú)到之處，另外，由于采用分級(jí)控制，使得該系統(tǒng)安全、簡單、速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，保證了該控制系統(tǒng)的可靠性。