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前言  
 
    隨著市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車，儀器儀表、無線電，國防及航空航天工業(yè)等尖端技術(shù)領(lǐng)域?qū)т摰钠贩N、規(guī)格，性能和質(zhì)量不斷提出更高的要求，在帶鋼生產(chǎn)上冷軋較熱軋更能滿足各行各業(yè)發(fā)展的需要。當(dāng)生產(chǎn)厚度減小到一定尺寸的薄帶鋼時，大多數(shù)都采用冷軋方式。現(xiàn)代帶鋼生產(chǎn)，大多是熱軋后又進(jìn)行冷軋，為提高帶鋼表面質(zhì)量、改善力學(xué)性能和獲得精確尺寸偏差提供了保證。寶鋼五冷軋帶鋼工程是寶鋼“十一五”規(guī)劃中的重大工程項目，也是國內(nèi)乃至國際單體規(guī)模最大的冶金工程項目之一。一期主要建設(shè)內(nèi)容包括熱軋鋼卷運輸機(jī)組、連續(xù)常化酸洗機(jī)組（APL）、酸洗軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組（PL-TCM）、1#2#單機(jī)架軋機(jī)機(jī)組（RCM1/RCM2）、冷卷準(zhǔn)備機(jī)組（CPL）、連續(xù)退火機(jī)組(CAL)、1#2#連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組（1#2#CGL）、4#硅
鋼連續(xù)退火涂層機(jī)組（4#SACL）、熱鍍鋅重卷機(jī)組（RCL）、冷軋重卷機(jī)組、無取向硅鋼精整機(jī)組（RTL）、取向硅鋼精整機(jī)組、1#2#取向硅鋼脫碳退火機(jī)組（DCL）、高溫罩式退火爐（BAF）、高溫環(huán)形罩式退火爐（RAF）、熱拉伸平整機(jī)（FCL）。二期預(yù)留3#單機(jī)架軋機(jī)機(jī)組（RCM3）、3#取向硅鋼脫碳退火機(jī)組、熱拉伸平整機(jī)組等多條機(jī)組。

    魏德米勒作為一個全球電氣聯(lián)接技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先制造商，憑借其卓越的功能性、方便性、可靠性及安全性，15 年來始終不移的服務(wù)于中國廣大客戶，得到客戶的廣泛認(rèn)可。在此工程中，為該項目提供了全面的電聯(lián)接解決方案及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，包括從端子、接線盒（包括防爆接線盒）、重載接插件到繼電器、電源、模擬信號隔離器、浪涌保護(hù)器再到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的各類優(yōu)質(zhì)電氣聯(lián)接產(chǎn)品。

正文

一、項目設(shè)計負(fù)責(zé)及魏德米勒產(chǎn)品

    寶鋼五冷軋帶鋼工程項目工廠設(shè)計由中冶南方工程技術(shù)有限公司（WISDRI）和上海寶鋼工程技術(shù)有限公司（BSEE）負(fù)責(zé)完成，其中中方負(fù)責(zé)的系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備成套主要由中冶南方、寶菱電氣、寶信等公司提供。該工程是匯聚了國內(nèi)冶金行業(yè)專家們智慧和寶貴經(jīng)驗的巨制，集中體現(xiàn)了中國冶金自動化和設(shè)備系統(tǒng)制造的較高水平。

     魏德米勒產(chǎn)品可靠安全的產(chǎn)品品質(zhì)，使其滿足不同機(jī)組，不同應(yīng)用場合的使用要求。在連續(xù)常化酸洗機(jī)組、酸洗軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組中，根據(jù)工況特點，要求采用的產(chǎn)品具有良好的抗腐蝕性；連續(xù)退火機(jī)組、取向硅鋼脫碳退火機(jī)組、高溫罩式退火爐和高溫環(huán)形爐，則需要充分考慮產(chǎn)品使用在高溫環(huán)境中的穩(wěn)定性……特別是PROFIBUS 總線技術(shù)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在冶金行業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用，魏德米勒以太網(wǎng)交換機(jī)以其適用于苛刻的工業(yè)環(huán)境的更寬操作溫度，同時秉承魏德米勒一貫的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，給用戶最安全保證。

二、魏德米勒以太網(wǎng)產(chǎn)品的特性及應(yīng)用

工業(yè)以太網(wǎng)已逐漸成為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)具有很好的通用性，保證系統(tǒng)間可互相兼容；辦公室設(shè)備可直接訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而無需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換；以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到今天已具有更高的速度、更寬的帶寬，可以實現(xiàn)更多的新功能；利用以太網(wǎng)的TCP/IP 協(xié)議，可以實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)試和維護(hù)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)給系統(tǒng)設(shè)計者和操作人員帶來很高的附加值，由于標(biāo)準(zhǔn)的通用性，最終用戶可以很容易的將現(xiàn)有設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合。

    對于在工業(yè)場合建立一個可靠的網(wǎng)絡(luò)，會面臨很多挑戰(zhàn)，特別是線纜的聯(lián)接。經(jīng)過調(diào)查，大約80％的網(wǎng)絡(luò)故障是由于各種聯(lián)接問題造成的，如：插頭松脫、接觸不良、潮濕、斷線、EMC 干擾等。魏德米勒以太網(wǎng)產(chǎn)品符合“在開發(fā)式自動化工廠”時代的客戶要求，產(chǎn)品面向網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，為客戶提供品質(zhì)可靠的各種連接產(chǎn)品。交換機(jī)是工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的核心，魏德米勒擁有獨有的以太網(wǎng)快速光纖環(huán)網(wǎng)專利技術(shù)。滿足冶金工業(yè)生產(chǎn)中高速、實時性、大數(shù)據(jù)量處理，以及冗余備份、快速恢復(fù)的應(yīng)用要求。以下列舉了具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的魏德米勒管理型交換機(jī)的主要特征。

魏德米勒 IE SWxx-M 工業(yè)以太網(wǎng)管理型交換機(jī)的產(chǎn)品特征：

     10BaseT，100BaseTX

     RJ45 接口/每段長度100m

     溫度范圍：－40℃到＋75℃
 
     鋁制外殼/TS35 導(dǎo)軌安裝或強面安裝

     IEEE802.3x；IEEE802.3；IEEE802.3u

     CE，UL508 認(rèn)證

     冗余供電（10…36VDC，8…24VDC）

     半雙工/全雙工

     LED 指示：電源，速率，溫度監(jiān)測，連接建立/工作

     自適應(yīng)和流量控制

     自動交叉

     廣播風(fēng)暴控制

     通過終端程序或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器設(shè)置

     速率自適應(yīng)或固定速率，單雙工方式可選，流量控制

     端口干路，實現(xiàn)高速骨干網(wǎng)和鏈路故障轉(zhuǎn)移功能

     支持服務(wù)質(zhì)量（QoS）802.1p

     支持虛擬局域網(wǎng) 802.1q

     可設(shè)置的故障繼電器

     SNMP 協(xié)議管理

     端口鏡像

     IGMP 偵聽
  
    生成樹 IEEE802.1s，快速生成樹IEEE802.1w

而且還具有適用于工業(yè)場合的特性：

    堅固的金屬外殼，很好的 EMC 性能和高品質(zhì)的外觀。

    2 個可選的光纖接口，用于強電磁干擾環(huán)境下的長距離傳輸。

    全部產(chǎn)品寬度一致，便于設(shè)備擴(kuò)展。

    插拔式電源接頭，有冗余供電接頭可選

    MTBF 時間>60 年

    下圖1 是該工程中的包裝機(jī)組的系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)圖，由1 臺IE SW14/2SC-M做主站，兩臺IE SW8-M 及4 個光電轉(zhuǎn)換器做從站構(gòu)建的光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)被稱為RapidRing?技術(shù)的快環(huán)，工程師們可以簡單有效地實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)冗余，可以防止由于單根線路故障而導(dǎo)致的錯誤。使用時首先選定一個交換機(jī)設(shè)為主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)中其他交換機(jī)設(shè)為輔機(jī)。只用端口1 和2 來組環(huán)，一個交換機(jī)的端口1 連到環(huán)中下一個交換機(jī)的端口2，形成一個邏輯環(huán)（如圖2）。備用鏈路總是連到主交換機(jī)的端口2，這個鏈路可以預(yù)先定義，完成后即可使用。另外RapidRing?技術(shù)還支持使用光電轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)。

     
                                  
                                       圖 1 包裝線系統(tǒng)配置圖

           
                             
                               圖2 環(huán)網(wǎng)冗余圖示（支持帶光電轉(zhuǎn)換器）

    管理型交換機(jī)第一次使用前需要進(jìn)行組態(tài)，可以通過以太網(wǎng)接口組態(tài)，也可以通過RS232 串口組態(tài)。操作簡單的交換機(jī)組態(tài)界面（圖3），可對多種功能進(jìn)行設(shè)置，如端口干路Trunking、虛擬局域網(wǎng)VLAN、快環(huán)RapidRing?、DHCP 協(xié)議（自動分配IP 地址）等等。


               

                                    IP 地址組態(tài)畫面


              

                                     系統(tǒng)組態(tài)界面 1

               


                                            系統(tǒng)組態(tài)界面2

            
                                       RapidRing 冗余組態(tài)畫面

                                    圖3交換機(jī)組態(tài)界面舉例（共四幅）


    針對環(huán)網(wǎng)冗余的組態(tài)，每臺交換機(jī)提供兩項選擇，一種是公共標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（即眾所周知的拓補樹協(xié)議），另一種是魏德米勒專利快環(huán)冗余協(xié)議。根據(jù)默認(rèn)，組態(tài)窗口設(shè)定是依照公共協(xié)議RSTP 并顯示它的決定性參數(shù)來評估每個交換機(jī)。若需要選擇快環(huán)作為冗余配置，點擊快環(huán)控鍵按鈕，選擇快環(huán)顯示。于是界面跳轉(zhuǎn)到一個相應(yīng)新的屏幕頁。接下來是對1.“輸入傳輸速率控制組態(tài)”傳輸類型限制的設(shè)定（包括廣播傳輸、多點傳輸、單位傳輸、目標(biāo)LOOKUP 失敗、MAC 控制框架）；端口及最大數(shù)率的設(shè)定。2.“輸出傳輸速率控制組態(tài)”端口及最大數(shù)率的設(shè)定。百兆交換機(jī)的最大數(shù)率原
始默認(rèn)設(shè)置是100Mbps。

    對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配 IP 地址是組態(tài)中很重要的一個環(huán)節(jié)，地址設(shè)置必須保證不被其他以太網(wǎng)設(shè)備使用。用戶組態(tài)時可根據(jù)實際情況改變交換機(jī)的默認(rèn)設(shè)置到設(shè)計要求的IP 值；交換機(jī)也可通過DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）從網(wǎng)絡(luò)中的一個DHCP 服務(wù)器獲得IP 地址。用戶自行手動設(shè)置時，IP 地址允許0 到254，如果你試圖設(shè)置更高地址，輸入將不被接受并顯示出錯信息。在該冷軋項目的包裝線中，組態(tài)交換機(jī)IP 地址設(shè)置情況如下圖4：
             

                                   圖 4 組態(tài)交換機(jī)IP 地址設(shè)置

主站交換機(jī) SW1：192.168.1.1、

從站交換機(jī) SW2：192.168.1.2、SW3：192.168.1.3;

HMI 計算機(jī)IP 地址設(shè)置：HMI SERVER：192.168.1.10、

HMI CLENT（OS1）：192.168.1.11、

HMI CLENT（OS2）：192.168.1.22;

三、冶金自動化及魏德米勒交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓補結(jié)構(gòu)

    寶鋼五冷軋帶鋼工程各條機(jī)組的自動控制系統(tǒng)是一個典型的冶金信息化系統(tǒng)，囊括所有工序的4 級控制，即L4-企業(yè)管理級，L3-生產(chǎn)控制級，L2-過程控制級，L1-基礎(chǔ)自動化級。其中L1 負(fù)責(zé)各個工序電氣、儀表的自動控制，主要完成生產(chǎn)過程的順序控制和邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、工藝顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲、故障報警等功能。L2負(fù)責(zé)各個工序的過程控制，主要完成過程日志、過程監(jiān)視、優(yōu)化控制、物流跟蹤、生產(chǎn)作業(yè)管理等功能。交換機(jī)常被使用于過程控制和生產(chǎn)控制級功能區(qū)（圖5）。



         
                      圖 5 冶金自動化4 levels 魏德米勒產(chǎn)品

    交換機(jī)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有多種拓補結(jié)構(gòu)，比如星型、環(huán)型和樹型結(jié)構(gòu)（圖6），可以采用各拓補結(jié)構(gòu)相結(jié)合的組網(wǎng)方式。若主干網(wǎng)分為兩個環(huán)型網(wǎng)絡(luò)且互為冗余，可以提供系統(tǒng)的可靠性（圖7）。



       
                                  圖6 交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓補結(jié)構(gòu)




                      圖7 RapidRing?支持雙環(huán)冗余（帶或不帶光電轉(zhuǎn)換器）

結(jié)束語

    冶金生產(chǎn)是典型的重工業(yè)生產(chǎn)，對生產(chǎn)設(shè)備和電氣產(chǎn)品有嚴(yán)格的要求。魏德米勒秉承著為客戶提供性能卓越、質(zhì)量可靠的電聯(lián)接產(chǎn)品的一貫追求目標(biāo)，在此項目中，為客戶提供了從控制室到現(xiàn)場的全系列電聯(lián)接產(chǎn)品。尤其是冶金行業(yè)在市場競爭日益激烈下，對企業(yè)信息化建設(shè)和管理要求的提高，魏德米勒從企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)延伸到生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)的電聯(lián)接技術(shù)，力求成為客戶最可靠的合作伙伴。該項目各條機(jī)組目前已陸續(xù)投產(chǎn)，建成后可使寶鋼冷軋帶鋼生產(chǎn)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的提高。