1、熱軋帶鋼生產線自動化控制系統摘 要 本文通過對西南不銹 1450mm 熱軋帶鋼生產線自動化控制系統的分析，詳細闡述了熱軋帶鋼生產線自動化控制系統的基本結構、控制功能等方面的內容，為以后類似工程提供借鑒。關鍵詞 基礎自動化級過程自動化級網絡西南不銹鋼有限責任公司 1450 熱軋不銹帶鋼生產線，是我公司設計的一條較為先進的帶鋼生產線。在設計過程中，本著對客戶認真負責的宗旨，對整個熱軋生產線的自動化控制系統不斷優化，精益求精，使西南不銹 1450 熱軋生產線的自動化程度達到了國內領先水平。一、系統的總體配置近年來，隨著對軋制的最終產品的要求越來越嚴格，人們對軋制工藝、控制技術的要求也相應提高，因此，

2、有必要采用多級自動化控制系統對生產過程進行全面有效控制。而各級控制系統之間大量的信息交換需要通過更先進的組織管理，所以，設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可分三級，即：傳動級（ 0 級），基礎自動化級（1 級），過程自動化級（2 級），并留有同加熱爐、連鑄自動化系統和三級自動化系統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的等級進行設備操作。該術語還意味著各級之間的接口是最少的。在生產過程中維修人員操作的簡化和這種設計方式帶來的優越性是不可低估的。該配置方式還為將來

3、設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線上從板坯運輸輥道開始到鋼卷運輸結束的各段的功能，以確保各項工作以正確的、協調的方式進行。本系統配置的總體原則：先進、可靠、開放、經濟、合理。我們為西南不銹 1450 熱軋生產線自動化系統作了 SIEMENS PLC+TDC 配置方案。西南不銹 1450 熱軋生產線自動化系統在縱向分過程控制級（ L2 級）、基礎自動化級（ L1 級）和傳動級（ L0 級），在橫向劃分為加熱爐區、粗軋區、精軋區、卷取區四個區域。在熱軋的過程控制級和基礎自動化級，各個區域均設置一個子網，將本區域的過程機、 HMI 服務器和 PLC 等控制設備連接起來

4、， 使得同一區域的 PLC 之間可以快速交換資料，同時過程機和 HMI 服務器也可以很方便地與本區的 PLC 交換資料。而各區域的過程機及其終端、 HMI 服務器和 HMI 設備是通過主干網實現互連的，以形成一個完整的整體。通過主干網，各區域的過程機以及過程控制級的終端設備可以相互交換資料，各區域的過程機和 HMI 服務器也可以相互交換資料，同時，基礎自動化級的 HMI 設備也可以和本區域的 HMI 服務器交換資料。二、網絡系統西南不銹熱連軋自動化控制系統的網絡設備采用具有極高可靠性的工業以太網產品。具體而言，系統采用具有高速冗余環功能的交換機，在控制設備相對集中的加熱爐區、粗軋區、精軋區和卷

5、取區構筑4 個100M 冗余環以太網，這些交換機分布在各個區域的操作室與主電室。同時，采用一個高性能的以太網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，而位于調度室的二級交換機和 4 個區域環網由于距離遠或者布線環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，網絡系統就成為一個統一的整體。網絡系統使用 TCP/IP 協議。過程機放置在計算機房，直接與主交換機相接，它們配置有兩塊網卡，一塊用于上主干網，另一塊用于上相應的區域子網。 HMI服務器放置在區域操作室，與操作室的交換機相接。它們也配置有兩塊網卡，一塊用于上主干網，另一塊用于上

6、相應的區域子網。分布在系統中各個地方的HMI 和網絡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上。由于絕大多數基礎自動化級的HMI 和它們需要頻繁訪問的 HMI 服務器處于同一個交換機中，因而這種內部的資料交換不會增大主干網的負擔。放置在各個區域的主電室的 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（預留）、平直度儀（預留）將直接連接到精軋區域的以太網上， 通過 TCP/IP 協議實現儀表與自動化控制系統之間的資料交換。上述網絡終端設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、個區域，系統采用通訊速度高達 640Mb/s 的 GDM 網絡將相關 PLC 連接起來。另外還可采用12M Profibus-DP 總線實現粗軋和精軋、卷取 3 個區域的 PLC 的相互構通。三、其他部分過程控制級采用 5 臺高性能服務器作為過程機。其中 3 臺用于粗軋、精軋 /卷取、層流冷卻的過程監控，1 臺用作資料中心處理機，還有 1 臺是備用機兼作應用開發。 5 臺過程機的操作系統均采用 Windows 2003Server，數據庫采用 Oracle 9i。本系統所使用的人機交互設備包括L2 終端、HMI服務器、 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。系統在每個區域各配置一臺HMI 服務器，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，由于這些控制系統包括軋線上的傳動系統以及人機接口的 W