1概述
濟南鋼鐵集團總公司
將新建一條年產250萬噸熱軋鋼卷的1700mm中薄板坯連鑄連軋生產線。濟鋼1700熱軋生產線主要由：兩座步進式加熱爐，一臺帶前立輥的四輥可逆式粗軋機，一臺切頭飛剪，六機架精軋機組，一套帶鋼層流冷卻裝置，兩臺卷取機，一套鋼卷運輸系統等設備組成。
熱軋生產線自動化控制系統設計由兩級網絡組成，一級為基礎自動化級（簡稱Level1），二級為過程控制級（簡稱Level2）。
基礎自動化級（LEVEL1）控制器采用GEFanuc的PACsystemsRX7i系列作為主控制器，而其中液壓控制采用基于德國MEN公司的POWERPCCPU板及必要的I/O模塊構成的液壓控制器。主要完成數據采集、加熱爐熱工參數控制、設備順序控制、位置控制、速度控制、帶鋼厚度、寬度、溫度、板形控制等任務。
過程控制自動化級控制范圍：從加熱爐爐前輥道開始，到鋼卷運輸系統的鋼卷在線稱重結束。主要完成初始數據輸入、物料跟蹤、過程參數設定計算、數據記錄和報表、人機對話處理、數據通訊、模擬軋鋼、歷史數據處理、應用系統起動、事件監視等任務。過程控制自動化級計算機系統預留與連鑄、冷軋計算機系統的通訊接口。
2網絡結構
由于熱連軋要求其計算機控制系統具有“高速控制”和“高速通訊”的“二高”生能，因此基礎自動化系統的設計應滿足熱連軋控制對系統提出的“二高”要求，具體地說，為了滿足液壓系統控制以及各功能間互通信，所配系統應具有二個“1ms”，即控制周期可以達到1ms及高速通訊中數據更新周期小于1ms的要求。因此整個連軋機自動化系統的配置由三層通訊網絡構成。
*層：2Gb/s的超高速光纖內存映像網。內存映像主網將直接與過程控制級服務器相連，是該系統主網，連接軋線上各主要功能控制器、數據存儲站、實時仿真站及二級系統；數據（記錄）存儲及分析站直接連在內存映像主網上以能直接獲取設定，采樣以及操作的數據。
第二層：l00Mb/s的基于TCP/IP協議的以太網。主要完成控制器、操作員站、特殊功能站、軋線儀表及二級系統之間通訊，同時亦作各控制器遠程編程用。
第三層：現場總線ProfibusDP網。主要提供各區域的控制器與主/輔電氣傳動、遠程I/O及CPU的通訊，zui高通訊速度12Mb/s。軋線上的所有主、輔電氣傳動部通過ProfibusDP網與相應區域的控制器相連，控制器為DP網主站，電氣傳動控制器為從站；各區域的遠程I/O及相應操作臺與操作箱I/O和操作單元CPU的I/O單元均通過ProfibusDP網與主控制器相連，公輔系統遠程I/O通過ProfibusDP網與相應區域的控制器相連。現場總線和遠程I/O的普遍采用實現了以少量通訊電纜代替大量控制電纜的目的。
根據連軋線工藝特點及設備分布，各功能控制器及0PS基本上分為四個區，即加熱爐區、粗軋區、精軋區和卷取區。
各區域控制器主要完成本區域邏輯控制、人機對話、數據傳輸、數據處理及物料跟蹤等功能。各臺控制器分布如下：
（1）加熱爐區共設6臺PLC。GE的PACSystemsRX7i系統3套，GE90-30PLC系統3套。爐區系統數據采用以太網、Profibus-DP網等多種方式進行通訊，主控制器采用以太網的方式與上位機及軋線其他區域進行數據傳輸。爐區主要向上位機傳送鋼坯數據，A輥道有無鋼坯信號，入爐信號和出鋼信號等，同時從粗軋區獲取要鋼信號，向傳動設備發送運轉信號等。
加熱爐區基礎自動化要完成的功能有：爐前輥道邏輯順序控制、入爐輥道板坯對中控制、裝料機裝鋼控制、出料機抽鋼控制、爐內步進梁控制、出爐輥道控制。
（2）粗軋區共設3臺PLC。其中GE的PACSystemsRX7i系統2套，GE90-30PLCl套。粗軋區的任務是把出爐的板坯先經高壓水除鱗，再由E/R進行3~5道次往復軋制，zui后經D、E輥道輸送到精軋區。具體包括：D輥道、粗軋機速度控制、粗軋除鱗水控制、粗軋區入口／出口側導板APC控制、立輥VE1開口度APC控制、平輥R1軋機的壓下APC控制、粗軋機速度順序控制、粗軋機立/平輥間徽張力控制、保溫罩控制、自動寬度控制（AWC）。
（3）精軋區共設14臺PLC。其中GE的PACSystemsRX7i系統12套，GE90-30PLC2套。成品帶鋼的質量與精軋區控制精度密切相關，因此該區域是控制功能密集區。該區控制包括：中間輥道（E輥道）控制、飛剪前導尺控制、飛剪控制、精軋除鱗控制、精軋機順序控制、主速度控制，活套高度和活套張力控制、精軋機彎輥、串輥控制、精軋液壓壓下APC及壓下零調、精軋液壓AGC控制、精軋終軋溫度控制、精軋機工作輥和支撐輥換輥控制。考慮到精軋機組液壓傳動比較集中，因此在精軋區采用了“機架控制器”，即每一臺精軋機設一臺機架控制器，內設一個PⅢCPU，兩個PowerPC液壓控制模塊，來控制該機架的液壓壓下、彎輥、竄輥、液壓活套等。
（4）卷取區共設5臺PLC。其中GE的PACSystemsRX7i系統4套，GE90-30PLC1套。卷取區完成任務：熱軋帶鋼的層流冷卻、模擬軋鋼、質量分類、輸出輥道速度控制、卷取前導尺開口度控制、夾送輥速度控制、張力控制與助卷輥輥縫調節、速度控制與自動跳步控制（AJC）、卷筒主速度控制和卷取張力控制、卷取順序控制、卸卷控制等。
3硬件特點
GEFanuc的PACSystemsRX7i及相關產品的主要特點：
（1）PACSystemsRX7i系列采用InPentiumⅢ芯片，主頻有300MHz/700MHz兩檔，10MB內存，運算速度大大提高，應用梯形圖來實現順序邏輯控制，同時又能完成閉環控制。高容量的電源（100W和350W），無須外接電源。
（2）CPU板集成以太網口，支持10/100M通訊，大大提高通訊能力。
（3）基于VME總線的開放式結構，支持90-70系列I/O、GEHIUS總線控制器體系結構和廣泛的第三方的基于VME的CPU板及I/O模塊。在同樣的機架里支持現有的90-70I/O和新的I/O。
（4）Windows環境下的集成開發工程環境CimplicityME為PACSystemsRX7i系列的所有編程、配置和診斷提供了廣義的工程開發環境。除I/O點外，可以直接使用變量名編程而無須關心其地址分配，使得設計更靈活同時提高了工程設計的效率。
（5）系統采用開放的VME總線結構，可安裝超過300家不同廠商的VME標準模塊。在系統配置中，除本身的機架I/O模塊外還可通過現場總線（如ProfibusDP）與遠程I/O模塊相連接，構成一個功能強大、價格合理的控制平臺，以滿足各種大規模、復雜的高速控制要求。
（6）GE90-30PLC系列成本低、性能高，可以方便取代從簡便的繼電器到復雜的中型自動化系統應用場合。它的CPU具有強大的功能，如內置PID調節、結構化編程、中斷控制、間接尋址及各種功能模塊，能順利完成復雜的操作。另外，90-30系列有功能很強的特殊模塊可供選擇，如高速計數模塊、ProfibusDP通訊模塊等。
（7）versaMax系列PLC提供了廣泛的I/O模塊，組態更加靈活。通訊模塊能將versaMax與ProfibusDP網（或其它工業現場總線）相連，實現遠程控制。
4結柬浯
帶鋼熱連軋生產的特點是連續性、快速性、實時性、控制精度高。這就要求計算機系統具有高速控制、高速通訊能力，以實現高精度的控制，而本設計正能夠滿足此要求。系統采用了美國通用電氣公司（GE）的產品，在穩定性和成熟性上具有可靠的保證。此系統將為熱連軋廠的順利投產提供堅實保障，熱連軋生產線的投運將給濟鋼帶來巨大經濟效益。
參考文獻
1袁宇峰，我國鋼鐵工業自動化的現狀和發展，鋼鐵研究，2004（6）。
2馬宏遠，開放式工業過程自動化系統，鋼鐵技術，2002（3）。
