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 包鋼連軋不銹鋼管廠熱軋線計算機控制系統(tǒng)采用多種型式的局域網(wǎng)絡(luò)，將Decnet、TCP/P、TPL網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組建成多級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用Open VMS、Unx、Windows操作系統(tǒng)支持下的GKS、Motif、RDB、C、Fortran、LabV iew等多種語言編制開發(fā)，完成多進程的實時控制，從而實現(xiàn)了過程控制和生產(chǎn)管理的自動化。

包鋼連軋不銹鋼管廠采用從意大利NNSE公司引進的五機架連軋管機組，可生產(chǎn)外徑60~245mm的各種無縫不銹鋼管，設(shè)計能力為20萬噸/年，主機潛力可達30萬噸/年。機組于2000年8月投產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)能力已達20000噸/月。本套機組主體設(shè)備包括2臺管坯鋸、p35m（中徑）環(huán)形加熱爐、菌式穿孔機、五機架連軋管機、三機架脫管機、再加熱爐、12架三輥式定徑機、24架三輥式張力減徑機、步進式冷床、2臺管排鋸。熱軋線計算機控制系統(tǒng)采用多種型式的局域網(wǎng)絡(luò)和軟件結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全自動生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)計劃管理、物流管理等功能。

一、熱軋線控制系統(tǒng)概況

 熱軋線采用二級控制系統(tǒng)，包括二級計算機控制系統(tǒng)和一級計算機控制系統(tǒng)，所控制區(qū)域的設(shè)備有流體系統(tǒng)、穿孔機、連軋機、芯棒循環(huán)系統(tǒng)、定徑/張減機。

 二級計算機系統(tǒng)：由2臺小型機PCC（Process Control Computer）和LCC（Line Control Copmuter）組成，其中PCC完成實時數(shù)據(jù)采集及顯示、數(shù)學(xué)模型計算和設(shè)定、工藝報表生成，LCC實現(xiàn)物料跟蹤、生產(chǎn)計劃管理。

 一級計算機系統(tǒng)：由2臺TCI（TPL Computer Interface）、3臺AMS（A nsaldo M icro Systm）、1臺HCCS（Hydrau lic Cap su le Control System）組成和6套PLC（GE90/70）組成。2臺TCI為二級計算機與TPL網(wǎng)的接口，是一級與二級之間數(shù)據(jù)通訊的接口設(shè)備。3臺AMS分別管理穿孔區(qū)、連軋區(qū)、定徑/張減區(qū)所屬的設(shè)備，完成通訊管理、接收二級設(shè)定值、速度給定、接收傳動診斷、采集實時數(shù)據(jù)等功能。

 HCCS實現(xiàn)機架輥縫控制、計算軋制力、頭尾削尖等功能。6套PLC分別完成流體系統(tǒng)、穿孔機、芯棒循環(huán)、連軋機、換輥、定徑張減機的邏輯控制，接收現(xiàn)場信號和控制信號的功能。系統(tǒng)采用了多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議共存的解決方案，提供多種監(jiān)控手段和設(shè)定方式，有很好的冗余性和安全性。

二、一級計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 TCIAMS和各PLC站點通過TPL（TokenPassingLine）網(wǎng)連接，網(wǎng)上各單元均包含MM11和MM87兩塊板，MM11是站點與TPL網(wǎng)的接口，MM87實現(xiàn)信號傳輸?shù)目刂?。每個單元循環(huán)地將信息傳送到總線上，使得他們都有一個相同的全局存儲器，以保證各單元間的信息交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。信息的傳送按照ArCNET標(biāo)準，有廣播方式和點對點兩種傳送方式。兩條相冗余的TPL網(wǎng)互為熱備，當(dāng)一條發(fā)生故障時自動切換到另一條。

 TCL、AMS、開發(fā)系統(tǒng)、組態(tài)器、監(jiān)控器還通過以太網(wǎng)使用TCP/IP協(xié)議通訊，HCCS通過Bit3適配器與AMSMO2相連，還通過以太網(wǎng)使用TCP/IP協(xié)議同開發(fā)系統(tǒng)和維護終端通訊。TC、AMS、HCCS、開發(fā)系統(tǒng)硬件都采用Moto rola VMEbus系列產(chǎn)品，開發(fā)系統(tǒng)使用SYSTEMV68Unix，編程語言為C，使用Motormal68000系列微處理器，采用嵌入式Unx，將應(yīng)用任務(wù)下裝到框架中獨立運行，配合使用多種接口板，構(gòu)成可完成各種不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)。

 21TCI TCI是二級小型機和TPL網(wǎng)的接口，使用SCSI總線和ALPHA相連，通過TPL網(wǎng)和AMS、PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并內(nèi)置網(wǎng)卡和開發(fā)系統(tǒng)、組態(tài)器、監(jiān)控器實現(xiàn)通訊。

 22AMS系統(tǒng)是一級的核心，內(nèi)置多塊CPU板控制多任務(wù)實時應(yīng)用系統(tǒng)的運行，RAM存儲板裝載應(yīng)用程序，DVME板通過RS485串行線連接電機傳動（SPD）實現(xiàn)速度給定并接收反饋，數(shù)字16、模擬o板接收現(xiàn)場傳感器來的信號，以太網(wǎng)卡和一級操作員接口（OIS）建立連接，MM87、MM11板可與二級系統(tǒng)（TCID、PLC系統(tǒng)通訊。另外，M02通過Bit3適配器與HCCS連接。

 5臺OIS（PC機）提供給操作員，可以進行預(yù)設(shè)定和調(diào)整，實時顯示來自現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，確認二級的設(shè)定參數(shù)，通過視頻頁來對現(xiàn)場生產(chǎn)過程進行控制。組態(tài)器（PC機）是所有信號的處理中樞，可運行于Micro soft Windows環(huán)境的ARTICS組態(tài)軟件可方便地生成各單元間交換的信號，定義下裝任務(wù)的功能，配置單元的硬件結(jié)構(gòu)。監(jiān)控器（PC機）則由可運行于Micro soft Windows環(huán)境的MON ITOR軟件顯示任務(wù)狀態(tài)、變量狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、ID組態(tài)，并可管理信息交換和進行輸入輸出強制。

 23HCCS HCCS系統(tǒng)包含多塊集成Flash Mamory的CPU板，分別存儲5個機架的應(yīng)用程序，由多塊輸入和輸出模塊接收來自傳感器的信號并下達指令，以太網(wǎng)卡連接開發(fā)系統(tǒng)及維護終端，Bit3適配器與AMSMO2相連。HCCS系統(tǒng)接收二級系統(tǒng)的設(shè)定值并將軋制數(shù)據(jù)送到二級系統(tǒng)。

 HCCS系統(tǒng)可完成機架的輥縫自動控制，液壓缸報警管理，計算軋制力，實現(xiàn)AGC（自動輥縫修正）控制和頭尾削尖功能。維護終端是1臺PC機，連接到HCCS以太網(wǎng)卡，在Micro soft Windows環(huán)境下使用LabV iew軟件開發(fā)，可實時顯示現(xiàn)場的V O信號，選擇執(zhí)行指令，監(jiān)視和記錄控制系統(tǒng)的重要信號，更改控制參數(shù)。

 24PLC PLC系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的邏輯控制，其包含的1）模板連接現(xiàn)場傳感器，DVME模板連接變頻器，實現(xiàn)和傳動的數(shù)據(jù)交換。

三、二級計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 1. 系統(tǒng)組成

  二級系統(tǒng)由2臺主機（ALPHA Server 2100）PCC、LCC和5臺終端（VXT2000）組成，通過以太網(wǎng)使用DECnet通訊協(xié)議互聯(lián)，終端放在操作臺上，作為二級的人機接口（MMD。存儲應(yīng)用軟件的硬盤使用DSSI線路構(gòu)成磁盤陣列，實現(xiàn)應(yīng)用程序共享。完成多進程的實時控制。

 2. 系統(tǒng)主要功能

 二級軟件功能主要包括數(shù)據(jù)記錄、數(shù)學(xué)模型、物料跟蹤、生產(chǎn)管理。數(shù)據(jù)記錄、數(shù)學(xué)模型由PCC完成；物料跟蹤，生產(chǎn)管理由LCC完成。

 數(shù)據(jù)采集：通過高速SCS1接口從一級系統(tǒng)以20ms為周期進行數(shù)據(jù)采集，采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)可實時顯示、存檔及調(diào)用，并可生成每根鋼管的工藝報表，以提高鋼管質(zhì)量。

 數(shù)學(xué)模型：設(shè)定模型根據(jù)每一批不銹鋼管的原始數(shù)據(jù)，計算穿孔機、連軋機和定徑/張減機的設(shè)定值并下裝到一級。

 物料跟蹤：通過批爐號和芯棒代碼，保證軋制過程中能夠自動識別每一根物料，數(shù)據(jù)來源為TPL網(wǎng)。

 生產(chǎn)管理：通過輸入生產(chǎn)計劃實現(xiàn)規(guī)范的生產(chǎn)管理，并收集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)。

 3. 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

 二級系統(tǒng)應(yīng)用軟件是在OpenVMS操作系統(tǒng)下，使用DECC語言和DEC FORTRAN語言編寫，圖形界面使用MOTF、GKS等工具制作。

四、任務(wù)間通訊的實現(xiàn)

 系統(tǒng)中每個子程序稱為任務(wù)，任務(wù)之間的通訊采用郵箱的方式,任務(wù)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)提供一些例程（routines）方便用戶使用郵箱，這些例程可編譯為英文件，便于用戶程序調(diào)用。

五、控制系統(tǒng)的技術(shù)特點

 網(wǎng)絡(luò)便于拓展：二級、一級計算機系統(tǒng)均采用Cs網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，靈活可靠，可以方便地增加客戶端進行網(wǎng)絡(luò)擴展，能夠適應(yīng)多種用戶管理模式。系統(tǒng)安全可靠：采取多種措施實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)局部發(fā)生故障時不影響生產(chǎn)，另備份數(shù)據(jù)、設(shè)定值多重確認等手段也提高了系統(tǒng)的安全性。

 易于維護和操作：系統(tǒng)硬件和軟件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于開發(fā)新功能以滿足生產(chǎn)和管理的需要，客戶端操作簡單，方便靈活。生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融合；二級系統(tǒng)既可完成數(shù)學(xué)模型的大運算量，又實現(xiàn)了生產(chǎn)管理的功能，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和應(yīng)用水平。

六、應(yīng)用效果

 現(xiàn)在二級計算機系統(tǒng)已經(jīng)正式交付使用，系統(tǒng)自投入使用以來，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了生產(chǎn)控制和管理的全自動化?？焖俚木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)實時性的要求，采集的數(shù)據(jù)和計算后的工藝報表為分析和排除設(shè)備故障，提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了科學(xué)的依據(jù)；數(shù)學(xué)模型功能充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)控制運算精確的優(yōu)點；生產(chǎn)計劃和跟蹤功能提高了全廠的生產(chǎn)管理水平。為提高企業(yè)的自動化控制應(yīng)用水平及產(chǎn)品的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。