熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)

1、熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)摘 要 本文通過對西南不銹 1450mm 熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)的分析，詳細闡述了熱軋帶鋼生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、控制功能等方面的內(nèi)容，為以后類似工程提供借鑒。關(guān)鍵詞 基礎(chǔ)自動化級過程自動化級網(wǎng)絡(luò)西南不銹鋼有限責任公司 1450 熱軋不銹帶鋼生產(chǎn)線，是我公司設(shè)計的一條較為先進的帶鋼生產(chǎn)線。在設(shè)計過程中，本著對客戶認真負責的宗旨，對整個熱軋生產(chǎn)線的自動化控制系統(tǒng)不斷優(yōu)化，精益求精，使西南不銹 1450 熱軋生產(chǎn)線的自動化程度達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。一、系統(tǒng)的總體配置近年來，隨著對軋制的最終產(chǎn)品的要求越來越嚴格，人們對軋制工藝、控制技術(shù)的要求也相應(yīng)提高，因此，

2、有必要采用多級自動化控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行全面有效控制。而各級控制系統(tǒng)之間大量的信息交換需要通過更先進的組織管理，所以，設(shè)備的特點和功能配置需要幾個自動化級之間相互配合。西南不銹 1450 熱軋帶鋼自動化控制系統(tǒng)可分三級，即：傳動級（ 0 級），基礎(chǔ)自動化級（1 級），過程自動化級（2 級），并留有同加熱爐、連鑄自動化系統(tǒng)和三級自動化系統(tǒng)接口該分類的一個重要特點就是各級中本身包括的功能范圍。本身包括的功能范圍是指：各級安裝后，操作員就可以按照其相對應(yīng)的等級進行設(shè)備操作。該術(shù)語還意味著各級之間的接口是最少的。在生產(chǎn)過程中維修人員操作的簡化和這種設(shè)計方式帶來的優(yōu)越性是不可低估的。該配置方式還為將來

3、設(shè)備的擴建和改造帶來更多的益處。本項目自動化功能包括熱帶軋制生產(chǎn)線上從板坯運輸輥道開始到鋼卷運輸結(jié)束的各段的功能，以確保各項工作以正確的、協(xié)調(diào)的方式進行。本系統(tǒng)配置的總體原則：先進、可靠、開放、經(jīng)濟、合理。我們?yōu)槲髂喜讳P 1450 熱軋生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)作了 SIEMENS PLC+TDC 配置方案。西南不銹 1450 熱軋生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)在縱向分過程控制級（ L2 級）、基礎(chǔ)自動化級（ L1 級）和傳動級（ L0 級），在橫向劃分為加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)四個區(qū)域。在熱軋的過程控制級和基礎(chǔ)自動化級，各個區(qū)域均設(shè)置一個子網(wǎng)，將本區(qū)域的過程機、 HMI 服務(wù)器和 PLC 等控制設(shè)備連接起來

4、， 使得同一區(qū)域的 PLC 之間可以快速交換資料，同時過程機和 HMI 服務(wù)器也可以很方便地與本區(qū)的 PLC 交換資料。而各區(qū)域的過程機及其終端、 HMI 服務(wù)器和 HMI 設(shè)備是通過主干網(wǎng)實現(xiàn)互連的，以形成一個完整的整體。通過主干網(wǎng)，各區(qū)域的過程機以及過程控制級的終端設(shè)備可以相互交換資料，各區(qū)域的過程機和 HMI 服務(wù)器也可以相互交換資料，同時，基礎(chǔ)自動化級的 HMI 設(shè)備也可以和本區(qū)域的 HMI 服務(wù)器交換資料。二、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)西南不銹熱連軋自動化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用具有極高可靠性的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。具體而言，系統(tǒng)采用具有高速冗余環(huán)功能的交換機，在控制設(shè)備相對集中的加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)和卷

5、取區(qū)構(gòu)筑4 個100M 冗余環(huán)以太網(wǎng)，這些交換機分布在各個區(qū)域的操作室與主電室。同時，采用一個高性能的以太網(wǎng)交換機作為主交換機，放置在過程機房。位于機房的二級交換機使用雙絞線與主交換機相接，而位于調(diào)度室的二級交換機和 4 個區(qū)域環(huán)網(wǎng)由于距離遠或者布線環(huán)境惡劣需要通過光纖與主交換機相接，這些連接的速率均為 100M。這樣，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就成為一個統(tǒng)一的整體。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用 TCP/IP 協(xié)議。過程機放置在計算機房，直接與主交換機相接，它們配置有兩塊網(wǎng)卡，一塊用于上主干網(wǎng)，另一塊用于上相應(yīng)的區(qū)域子網(wǎng)。 HMI服務(wù)器放置在區(qū)域操作室，與操作室的交換機相接。它們也配置有兩塊網(wǎng)卡，一塊用于上主干網(wǎng)，另一塊用于上

6、相應(yīng)的區(qū)域子網(wǎng)。分布在系統(tǒng)中各個地方的HMI 和網(wǎng)絡(luò)打印機可以就近連接到任何交換機中， 它們都連接到主干網(wǎng)上。由于絕大多數(shù)基礎(chǔ)自動化級的HMI 和它們需要頻繁訪問的 HMI 服務(wù)器處于同一個交換機中，因而這種內(nèi)部的資料交換不會增大主干網(wǎng)的負擔。放置在各個區(qū)域的主電室的 PLC 將分組連接到主電室的交換機上。位于精軋機出口測寬儀、測厚儀、凸度儀（預(yù)留）、平直度儀（預(yù)留）將直接連接到精軋區(qū)域的以太網(wǎng)上， 通過 TCP/IP 協(xié)議實現(xiàn)儀表與自動化控制系統(tǒng)之間的資料交換。上述網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備與交換機的連接均采用雙絞線，速率為 100M。對于彼此之間關(guān)系密切、資料交換量較大、實時性要求非常嚴格的精軋及卷取兩

7、個區(qū)域，系統(tǒng)采用通訊速度高達 640Mb/s 的 GDM 網(wǎng)絡(luò)將相關(guān) PLC 連接起來。另外還可采用12M Profibus-DP 總線實現(xiàn)粗軋和精軋、卷取 3 個區(qū)域的 PLC 的相互構(gòu)通。三、其他部分過程控制級采用 5 臺高性能服務(wù)器作為過程機。其中 3 臺用于粗軋、精軋 /卷取、層流冷卻的過程監(jiān)控，1 臺用作資料中心處理機，還有 1 臺是備用機兼作應(yīng)用開發(fā)。 5 臺過程機的操作系統(tǒng)均采用 Windows 2003Server，數(shù)據(jù)庫采用 Oracle 9i。本系統(tǒng)所使用的人機交互設(shè)備包括L2 終端、HMI服務(wù)器、 HMI 客戶機（簡稱 HMI ）和打印機。過程控制級（ L2 級）終端采用 P4 微機，一共有 7 臺，均放置在過程機房。系統(tǒng)在每個區(qū)域各配置一臺HMI 服務(wù)器，它們分別安裝在粗軋操作室、精軋操作室和卷取操作室。在整個自動化控制系統(tǒng)中，主軋線上共使用9 套西門子公司的 SIMATIC TDC 和 6 套 S7-400 PLC，由于這些控制系統(tǒng)包括軋線上的傳動系統(tǒng)以及人機接口的 W