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摘 要 本文通过对西南不锈1450mm热轧带钢生产线自动化控制系统的分析，详细阐述了热轧带钢生产线自动化控制系统的基本结构、控制功能等方面的内容，为以后类似工程提供借鉴。
关键词 基础自动化级 过程自动化级 网络
西南不锈钢有限责任公司1450热轧不锈带钢生产线，是我公司设计的一条较为先进的带钢生产线。在设计过程中，本着对客户认真负责的宗旨，对整个热轧生产线的自动化控制系统不断优化，精益求精，使西南不锈1450热轧生产线的自动化程度达到了国内领先水平。
一、系统的总体配置
近年来，随着对轧制的最终产品的要求越来越严格，人们对轧制工艺、控制技术的要求也相应提高，因此，有必要采用多级自动化控制系统对生产过程进行全面有效控制。而各级控制系统之间大量的信息交换需要通过更先进的组织管理，所以，设备的特点和功能配置需要几个自动化级之间相互配合。西南不锈1450热轧带钢自动化控制系统可分三级，即：传动级（0级），基础自动化级（1级），过程自动化级（2级），并留有同加热炉、连铸自动化系统和三级自动化系统接口
该分类的一个重要特点就是各级中本身包括的功能范围。本身包括的功能范围是指：各级安装后，操作员就可以按照其相对应的等级进行设备操作。该术语还意味着各级之间的接口是最少的。在生产过程中维修人员操作的简化和这种设计方式带来的优越性是不可低估的。该配置方式还为将来设备的扩建和改造带来更多的益处。
本项目自动化功能包括热带轧制生产线上从板坯运输辊道开始到钢卷运输结束的各段的功能，以确保各项工作以正确的、协调的方式进行。
本系统配置的总体原则：先进、可靠、开放、经济、合理。
我们为西南不锈1450热轧生产线自动化系统作了SIEMENS PLC+TDC配置方案。
西南不锈1450热轧生产线自动化系统在纵向分过程控制级（L2级）、基础自动化级（L1级）和传动级（L0级），在横向划分为加热炉区、粗轧区、精轧区、卷取区四个区域。
在热轧的过程控制级和基础自动化级，各个区域均设置一个子网，将本区域的过程机、HMI服务器和PLC等控制设备连接起来，使得同一区域的PLC之间可以快速交换资料，同时过程机和HMI服务器也可以很方便地与本区的PLC交换资料。而各区域的过程机及其终端、HMI服务器和HMI设备是通过主干网实现互连的，以形成一个完整的整体。通过主干网，各区域的过程机以及过程控制级的终端设备可以相互交换资料，各区域的过程机和HMI服务器也可以相互交换资料，同时，基础自动化级的HMI设备也可以和本区域的HMI服务器交换资料。
二、网络系统
西南不锈热连轧自动化控制系统的网络设备采用具有极高可靠性的工业以太网产品。具体而言，系统采用具有高速冗余环功能的交换机，在控制设备相对集中的加热炉区、粗轧区、精轧区和卷取区构筑4个100M冗余环以太网，这些交换机分布在各个区域的操作室与主电室。同时，采用一个高性能的以太网交换机作为主交换机，放置在过程机房。位于机房的二级交换机使用双绞线与主交换机相接，而位于调度室的二级交换机和4个区域环网由于距离远或者布线环境恶劣需要通过光纤与主交换机相接，这些连接的速率均为100M。这样，网络系统就成为一个统一的整体。
网络系统使用TCP/IP协议。过程机放置在计算机房，直接与主交换机相接，它们配置有两块网卡，一块用于上主干网，另一块用于上相应的区域子网。HMI服务器放置在区域操作室，与操作室的交换机相接。它们也配置有两块网卡，一块用于上主干网，另一块用于上相应的区域子网。分布在系统中各个地方的HMI和网络打印机可以就近连接到任何交换机中，它们都连接到主干网上。由于绝大多数基础自动化级的HMI和它们需要频繁访问的HMI服务器处于同一个交换机中，因而这种内部的资料交换不会增大主干网的负担。放置在各个区域的主电室的PLC将分组连接到主电室的交换机上。位于精轧机出口测宽仪、测厚仪、凸度仪（预留）、平直度仪（预留）将直接连接到精轧区域的以太网上，通过TCP/IP协议实现仪表与自动化控制系统之间的资料交换。上述网络终端设备与交换机的连接均采用双绞线，速率为100M。
对于彼此之间关系密切、资料交换量较大、实时性要求非常严格的精轧及卷取两个区域，系统采用通讯速度高达640Mb/s的GDM网络将相关PLC连接起来。另外还可采用12M Profibus-DP总线实现粗轧和精轧、卷取3个区域的PLC的相互构通。
三、其他部分
过程控制级采用5台高性能服务器作为过程机。其中3台用于粗轧、精轧/卷取、层流冷却的过程监控，1台用作资料中心处理机，还有1台是备用机兼作应用开发。5台过程机的操作系统均采用Windows 2003 Server，数据库采用Oracle 9i。
本系统所使用的人机交互设备包括L2终端、HMI服务器、HMI客户机（简称HMI）和打印机。过程控制级（L2级）终端采用P4微机，一共有7台，均放置在过程机房。系统在每个区域各配置一台HMI服务器，它们分别安装在粗轧操作室、精轧操作室和卷取操作室。
在整个自动化控制系统中，主轧线上共使用9套西门子公司的SIMATIC TDC和6套S7-400 PLC，由于这些控制系统包括轧线上的传动系统以及人机接口的WinCC同属西门子公司产品，所以，从以太网、Profibus-DP网、MPI网的网络连接上具有通讯比较简单、容易维护的特点。各个区域的PLC设备分别安装在本区域的主电室。
（作者单位：中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院）
关键词 基础自动化级 过程自动化级 网络
西南不锈钢有限责任公司1450热轧不锈带钢生产线，是我公司设计的一条较为先进的带钢生产线。在设计过程中，本着对客户认真负责的宗旨，对整个热轧生产线的自动化控制系统不断优化，精益求精，使西南不锈1450热轧生产线的自动化程度达到了国内领先水平。
一、系统的总体配置
近年来，随着对轧制的最终产品的要求越来越严格，人们对轧制工艺、控制技术的要求也相应提高，因此，有必要采用多级自动化控制系统对生产过程进行全面有效控制。而各级控制系统之间大量的信息交换需要通过更先进的组织管理，所以，设备的特点和功能配置需要几个自动化级之间相互配合。西南不锈1450热轧带钢自动化控制系统可分三级，即：传动级（0级），基础自动化级（1级），过程自动化级（2级），并留有同加热炉、连铸自动化系统和三级自动化系统接口
该分类的一个重要特点就是各级中本身包括的功能范围。本身包括的功能范围是指：各级安装后，操作员就可以按照其相对应的等级进行设备操作。该术语还意味着各级之间的接口是最少的。在生产过程中维修人员操作的简化和这种设计方式带来的优越性是不可低估的。该配置方式还为将来设备的扩建和改造带来更多的益处。
本项目自动化功能包括热带轧制生产线上从板坯运输辊道开始到钢卷运输结束的各段的功能，以确保各项工作以正确的、协调的方式进行。
本系统配置的总体原则：先进、可靠、开放、经济、合理。
我们为西南不锈1450热轧生产线自动化系统作了SIEMENS PLC+TDC配置方案。
西南不锈1450热轧生产线自动化系统在纵向分过程控制级（L2级）、基础自动化级（L1级）和传动级（L0级），在横向划分为加热炉区、粗轧区、精轧区、卷取区四个区域。
在热轧的过程控制级和基础自动化级，各个区域均设置一个子网，将本区域的过程机、HMI服务器和PLC等控制设备连接起来，使得同一区域的PLC之间可以快速交换资料，同时过程机和HMI服务器也可以很方便地与本区的PLC交换资料。而各区域的过程机及其终端、HMI服务器和HMI设备是通过主干网实现互连的，以形成一个完整的整体。通过主干网，各区域的过程机以及过程控制级的终端设备可以相互交换资料，各区域的过程机和HMI服务器也可以相互交换资料，同时，基础自动化级的HMI设备也可以和本区域的HMI服务器交换资料。
二、网络系统
西南不锈热连轧自动化控制系统的网络设备采用具有极高可靠性的工业以太网产品。具体而言，系统采用具有高速冗余环功能的交换机，在控制设备相对集中的加热炉区、粗轧区、精轧区和卷取区构筑4个100M冗余环以太网，这些交换机分布在各个区域的操作室与主电室。同时，采用一个高性能的以太网交换机作为主交换机，放置在过程机房。位于机房的二级交换机使用双绞线与主交换机相接，而位于调度室的二级交换机和4个区域环网由于距离远或者布线环境恶劣需要通过光纤与主交换机相接，这些连接的速率均为100M。这样，网络系统就成为一个统一的整体。
网络系统使用TCP/IP协议。过程机放置在计算机房，直接与主交换机相接，它们配置有两块网卡，一块用于上主干网，另一块用于上相应的区域子网。HMI服务器放置在区域操作室，与操作室的交换机相接。它们也配置有两块网卡，一块用于上主干网，另一块用于上相应的区域子网。分布在系统中各个地方的HMI和网络打印机可以就近连接到任何交换机中，它们都连接到主干网上。由于绝大多数基础自动化级的HMI和它们需要频繁访问的HMI服务器处于同一个交换机中，因而这种内部的资料交换不会增大主干网的负担。放置在各个区域的主电室的PLC将分组连接到主电室的交换机上。位于精轧机出口测宽仪、测厚仪、凸度仪（预留）、平直度仪（预留）将直接连接到精轧区域的以太网上，通过TCP/IP协议实现仪表与自动化控制系统之间的资料交换。上述网络终端设备与交换机的连接均采用双绞线，速率为100M。
对于彼此之间关系密切、资料交换量较大、实时性要求非常严格的精轧及卷取两个区域，系统采用通讯速度高达640Mb/s的GDM网络将相关PLC连接起来。另外还可采用12M Profibus-DP总线实现粗轧和精轧、卷取3个区域的PLC的相互构通。
三、其他部分
过程控制级采用5台高性能服务器作为过程机。其中3台用于粗轧、精轧/卷取、层流冷却的过程监控，1台用作资料中心处理机，还有1台是备用机兼作应用开发。5台过程机的操作系统均采用Windows 2003 Server，数据库采用Oracle 9i。
本系统所使用的人机交互设备包括L2终端、HMI服务器、HMI客户机（简称HMI）和打印机。过程控制级（L2级）终端采用P4微机，一共有7台，均放置在过程机房。系统在每个区域各配置一台HMI服务器，它们分别安装在粗轧操作室、精轧操作室和卷取操作室。
在整个自动化控制系统中，主轧线上共使用9套西门子公司的SIMATIC TDC和6套S7-400 PLC，由于这些控制系统包括轧线上的传动系统以及人机接口的WinCC同属西门子公司产品，所以，从以太网、Profibus-DP网、MPI网的网络连接上具有通讯比较简单、容易维护的特点。各个区域的PLC设备分别安装在本区域的主电室。
（作者单位：中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院）