森吉米爾廿輥可逆式冷軋機計算機控制系統

摘要：本文簡要描述了森吉米爾廿輥軋機計算機控制系統的硬件組成，網絡結構，軟件控制功能以及系統特點。該系統投入運行后產量極大的提高，產生了較好的經濟效益。
關鍵詞：軋機 計算機 控制系統

Abstract: This article instroduce Hardware and software and network of production of computer control systerm for twenty rools of sendzimir mill.
Key words: mill ; computer ; control systerm

一、概述
森吉米爾（SENDZIMIR）二十輥冷軋機由法國DMS公司制造，總長約二十七米，軋制線高度為1.1米。軋機主體設備由二十輥森吉米爾軋機、三臺鋼卷移動小車、開卷機、一套CPU對中裝置、五輥矯直機、左右卷取機、五套卷墊紙機、兩套擦油器、兩套測厚儀、板型儀、兩套橫移式圓盤剪、換輥小車、地下油庫、液壓潤滑系統、軋制油過濾系統、油庫排煙系統、消防系統組成。二十輥軋機計算機系統采用一臺HPC控制計算機，8臺工作站，2臺服務器，與傳動系統共同構成三級以太網絡，分別用于控制開卷、左右卷取、主軋機等交流主傳動系統，馬達控制中心，液壓電磁閥，軋制順控，液壓系統，過濾分配系統，潤滑系統等部分。工藝簡圖見圖1。

二、硬件組成
廿輥軋機計算機系統采用1套HPC計算機控制柜，用于控制開卷、卷取、主軋機等交流主傳動系統，馬達控制中心、液壓電磁閥、軋制順控、液壓、過濾、潤滑順控部分。HPC機架配置見圖2。

HPC計算機控制柜硬件由CPU卡、模擬量輸入模塊ICV 150、數字量輸入輸出模塊ICV196、脈沖計數器輸入模塊DZ232、模擬量輸出模塊MI16IAO、HE700-GEN200（N80網絡接口）、ProfiBUS總線轉換模塊SST5136、OptoBUS總線轉換模塊VLI041、機架等組成。
■CPU卡 型號：VMIVME-7698-345
Celeron處理器
256M DRAM內存
64位AGP圖形加速顯卡
■模擬量輸入模塊ICV 150
32路差分通道或64路單通道
輸入電平 ± 10V
■數字量輸入輸出模塊ICV196
提供96個數字輸入/輸出（12組8通道）
最大保護70V
最大電流300 mA
■脈沖計數器輸入模塊DZ232
允許以下類型的測量：
32位位置測量（脈沖記數）
24位周期測量（時間記數），周期由旋轉傳感器2個邊沿脈沖的時間間隔決定。時間基準由可變成計時器或VME總線的多路同步信號決定。
■模擬量輸出模塊MI16IAO
12位分辨率
最大電流 4-20 mA
■HE700-GEN200（N80網絡接口）
HE700-GEN200為單插槽VME模板。網絡設備支持通訊終端，串口1，串口2，屏蔽in，屏蔽out。網絡終點有一個終端電阻。電阻值需要與電纜的阻抗特性相匹配。若電纜的阻抗特性未知，則選用120歐姆的電阻。
■ProfiBUS總線轉換模塊SST5136
SST5136應用在VME總線中，主機與使用Profibus DP和FDL的ProfiBus網絡通訊。SST5136卡支持所有模式下的同步操作。支持標準ProfiBus下9.6K、19.2K、93.75K、7.5K,500K,750K,1.5M,3M,6M和12M的波特率。
■OptoBUS總線轉換模塊VLI041
2串口連接RS232和RS422/RS485
OPTOBUS及VME狀態指示燈
■機架
包括機械部分，底板，風扇，PSU及用于基于VME總線的微處理器系統顯示板。

三、網絡系統
系統采用分布式局域網，包括8臺操作站，1臺數據庫服務器，1臺應用程序服務器。
1、一級以太網
使用以太網光纖、雙絞網線，以太網光纜-RJ45介質轉換器、交換機，各PC機使用網絡適配器，構成工業以太網。HPC、工程師站P6、遠程維護站P7、數據服務器P8，INTOUCH服務器P10，板型維護工作站P3、P9，以及測厚儀使用TCP/IP通訊協議。 P80C程序中的ACO資源實現各工作站與HPC、板型儀，測厚儀在應用程序間的數據通訊成功。
2、二級以太網
實現一級以太網與主控制站P1、輔助控制站P2、軋制程序站P4、維護工作站P5以及P8，INTOUCH服務器P10的通訊。
3、N80遠程I/O網
N80遠程I/O網使用21個N80通訊接口單元，連接所有N80網遠程I/O點，包括64個16路數字量輸入模塊，33個16路數字量輸出模塊，8個4路溫度值輸入模塊。使用手持編程器對各通訊接口單元配置站頭地址，模塊數量、類型，通訊參數， P80C程序的AIO資源模塊，實現HPC與馬達控制中心、主操作臺、輔助操作臺、電磁閥、遠程I/O等之間通訊成功。
4、ProfiBUS網
在HPC計算機控制柜使用SST-5136 ProfiBUS通訊模板，配置摸板地址、軋機顯示儀ANSS、ANLD、ANED、ANEG通訊地址。由P80C程序的ACO資源模塊中PROFIBUS通訊程序，實現顯示軋機上壓下、軋線高度、左偏心輥、右偏心輥等重要工藝參數。
5、RS485網
在HPC計算機控制柜使用VMIVME-7698-345模板，配置模板的地址、COM1、COM2工作參數，軋機輔助操作臺ANLB、ANRB的顯示屏工作參數。連接RS232-RS485轉換模塊，由P80C程序的ACO資源模塊中RS485通訊軟件，發送數據，實現正確顯示工藝參數。
6、OptoBUS網
使用SST-5136模板，通過網關研華IPC-610 EP-250的OptoBUS通訊卡PCO41 （ST connection），由P80C程序的ACO資源模塊中OPTOBUS INTERFACE通訊軟件，實現HPC、以太網與傳動系統的正常通訊。
各工作站及控制柜IP地址配置見表2：

系統網絡結構示意圖如圖3所示。

四、軟件控制功能
控制系統的軟件有：HPC的VX—WORKS實時操作系統、P80C程序開發平臺（版本2.6h）、組態軟件INTOUCH 7.1。
●HPC控制軟件
HPC控制軟件由下列幾部分組成：
1.ACO通訊軟件實現了厚度曲線、報表軟件、概要和普通數據通訊、用于軋機顯示儀的Profibus通訊、厚度曲線、報表通訊、TCP/IP協議通訊等。
2.AIO遠程I/O實現了N80網絡通訊、輸入、輸出、接口單元控制。
3、ASL帶鋼驅動壓下順控實現了數據曲線繪制、任務同步控制、軋制輔助順控、過程順控、部分順控以及卷紙機控制等。
4、ASM鋼卷予處理實現了數據曲線繪制、輸入采集及仿真、入口張力、出口張力控制、監視畫面接口等。
5、ASU液壓同步控制實現了200帕、130帕水壓控制、過濾器控制、冷卻水循環控制、潤滑油泵控制等。
6、ARE帶鋼驅動控制實現了開卷張力測量、直流驅動順控、交流驅動順控等。
7、ARF板型控制實現了板型曲線繪制、軋機1#中間輥位置控制等。
8、ARG 測厚控制上輥壓下位置控制、測厚及糾偏控制等。
9、ARP軋制過程控制組成步驟管理、出/入口選擇、板型測量系統、鋼種特性處理等。
●HMI內容列表

五、系統特點
1、森吉米爾（SENDZIMIR）二十輥冷軋機計算機控制系統采用的C80—PEC/HPC是基于Intel Architecture vxWorks實時系統的高性能控制器，它功能強大、編程環境友好，編程語言先進。
■響應快（VDM6000為400 µS）；
■可安裝多個處理器（最多可達4個）；
■一個處理器可以處理多個資源；
■一個資源中可以處理所有任務的多個循環；
■在程序運行過程中可以自動定義優先權；
■可以對I/O信號進行仿真修改；
■系統自診斷；
■每一個處理器都可以與以太網連接。
2、森吉米爾（SENDZIMIR）冷軋機傳動控制系統采用世界先進的高壓交直交變頻，將電容浮充法直接應用于交直交變頻的整流部分，構成3400V、1200A的高壓、大電流裝置，技術先進。太鋼2#、3#森吉米爾軋機是世界上實際應用的第二和第三套。
3、森吉米爾（SENDZIMIR）冷軋機傳動控制系統變頻裝置和整流回饋單元都使用IGBT（絕緣柵雙極晶體管），其母線連接方式效率高，主回路線路簡單，整流側變壓器和交流進線側低諧波電流裝置容量小，但對控制功能和電網電壓波動幅度要求高。