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一、廠況簡介

    安鋼第一煉軋廠高速線材連軋機組采用國內外先進技術與裝備，原料采用熱裝熱送工藝，加熱爐為引進日本中外爐關鍵燃燒裝置的步進梁式加熱爐，具有加熱質量好，成本低的特點。全車間共有30架軋機，其中粗、中軋平-立交替14架，45度預精軋4架，精軋機8架，減定徑機8架，設計最大速度140m/s，最大軋制速度120m/s，保證軋制速度為112m/s，全線設6個活套，3 臺飛剪和在線自動測徑裝置，產品公差±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，大風量強冷式延遲型散卷保溫罩進行低溫軋制強制冷卻，實現索氏體處理，又可實現緩慢冷卻。設計能力的40萬t／年，主要產品為光面盤條線材：Φ5.5～Φ20mm，螺紋帶肋線材：Φ6.0～Φ16mm。生產鋼種有：碳素結構鋼、優量碳素結構鋼、中高碳鋼、合金結構鋼等8個鋼種。

二、過程自動化網絡系統構成

    該系統配置5臺SIEMENS公司的S7-400系列PLC，設有3個操作站，加熱爐區、軋機區、精整區各1個，另外還在主電室設有工程師站。每個站均配有SIEMENS公司的 PIII工控機，操作面板采用SIEMENS公司的PMU，各站操作系統為中文WindowsNT4．0，監控畫面采用美國Intellution公司的FIXDMACS軟件編制?，F場的潤滑、液壓系統以及軋線各區域配有59臺ET200M，主傳動采用SIEMENS公司的6RA70系列產品，交流輔傳動采用SIEMENS公司的6SE70系列產品，每套傳動裝置均配有一塊CBP通信模板，用作6RA70和6SE70調速裝置與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以太網，通信介質采用同軸電纜，PROFIBUS-DP主要完成PLC與6RA70、6SE70、WINCC以及遠程ET200M之間的數據信息通信功能，PROFIBUS-DP的通信介質采用工業屏蔽雙絞線。這條軋線配備了水平較高的電氣自動化控制系統，其網絡系統配置如圖1所示：

                          圖1  過程自動化網絡系統圖1

三、過程自動化網絡系統的特點

自動化系統通訊網絡分為三層：

    (1) 人機接口與服務器之間、PLC與PLC之間、PLC與服務器之間聯成一種總線型局部網絡以態網，采用TCP／IP協議實現相互之間的大量信息交換。以態網的性能指標介于遠程網和多處理器之間，它主要用于辦工自動化，分布式數據處理，終端訪問以及其它高速、突發式信息交換系統，通過以態網，把軋制工藝參數設定值和對電氣設備的操作從人機接口傳送到PLC，把各設備的狀態和工藝、電氣參數及故障由PLC收集送到人機接口的CRT顯示。即以態網主要進行信息傳送量大的數據通訊。其主要特點如下：

    ●數據傳輸率：    可達10Mbps
    ●網上工作站數：    最多1024個
    ●傳輸介質：    光纜
    ●拓樸結構：    總線
    ●信息協議：    幀的大小可變，64至1518Byte

    (2)各PIC的CPU之間聯成MPI網，實現CPU之間的少量快速的信息交換。MPI網為多點接口通訊，其通訊口集成在CPU上，可同時連接編程器和PC機(例HM工)，聯網的CPU可以利用全局數據服務(GD)周期性地相互進行數據交換(每個程序周期允許16個GD包，每包可達64字節)，CPU的MPI是直接與S7的K總線相連。

MPI的基本數據如下：

    ●數據傳輸速率：187．5Kbps,
    ●網上工作站數：最多32個；
    ●傳輸介質：    雙絞屏蔽電纜；
    ●傳輸距離：    50m不帶中繼器；1100m帶2個中繼器，9100m帶10個中繼器。

    (3)PROFIBUS-DP網實現主、從站的連接。用于主站S7-400系列PLC的CPU選型為CPU416-2DP，該型CPU數學處理能力極強，帶有內部集成的PROFIBUS-DP接口，其組態靈活，速度快，操作簡捷。每個PLC均采用一塊CPU模板和數塊SM422、SM421模板，完成整條軋線在網絡狀態下的順序控制和閉環控制。由于從站較多，每臺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網的基本數據如下：

    ●數據傳輸速率：  1．5Mbps,
    ●網上工作站數：  最多32個；
    ●傳輸介質：    雙絞屏蔽電纜；
    ● 數據傳輸方式：  主―從站令牌方式。

    直流調速系統6RA70和交流調速系統6SE70作為從站，安鋼線材生產線共采用20臺6RA70系列直流調速裝置，分別控制14架初中軋機、2架兩架6RA70系列直流調速裝置并聯控制的預精軋機、2臺飛剪。交流輔助傳動共采用34臺6SE70系列交流調速裝置，分別控制入爐、出爐以及爐內輥道，7臺軋機用提升機，3臺夾送輥，12臺風冷線電機。6RA70和6SE70通過CBP通信模板與CPU上的PROFIBUS-DP接口相連，實現數據在PROFIBUS-DP網上快速準確的數據和信息傳輸。在主站硬件配置時，用STEP7軟件為每個6RA70、6SE70從站分配PROHBUS地址，通過6RA70、6SE70的操作面板將總線地址設定到參數P918中。PROFIBUS-DP現場總線周期數據傳輸的報文編碼結構如下：

    網絡數據結構采用的參數過程數據對象為PP04，可用數據無參數區，有6個字過程數據，主站DP數據區的數據在PROFIBUS-DP的支持下，周期性地與從站中的DP數據區進行數據交換。SFCl4接收指令將DP接收區的數據傳輸到存貯字中，那么主站就知道了6RA70、6SE70從站中的各種邏輯狀態以及各種實際值，用戶根據這些數據編寫相應的程序，將這些狀態和實際值傳給畫面，操作員根據畫面上的狀態和實際值來判斷6BA70和6SE70運行的實際情況。同樣各種指令和速度參數通過存貯字發送指令SFCl5發送到6RA70和6SE70中，實現主站對從站的控制。

    Profibus網是一種實時、開放性工業現場總線網絡。它的特點是：使用數字傳輸，易于正確接收和差錯檢驗，保證數據的可靠性和準確性，有利于降低工廠低層設備之間的電纜連接成本，易于安裝、維修和擴充，能及時發現故障，便于及早處理。它的最大優點是能充分利用智能設備的能力。

    （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現場總線連接，本系統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、結束語

    安鋼高線過程自動化網絡系統采用的PROFIBUS-DP總線技術，以PLC為主站，6SE70，6RA70，ET200M為從站，主、從站之間的數據交換通過數字通信方式進行，因而為系統的安裝調試維護工作都帶來了極大的方便。安鋼高速線材軋機過程自動化網絡系統有90年代較高的控制水平，就其系統構成、硬件配置及軟件實現方法都有獨到之處，另外，由于采用分級控制，使得該系統安全、簡單、速度快、實時性強，保證了該控制系統的可靠性。