基于現場總線的連鑄機控制系統
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近年來，鋼鐵行業競爭日漸激烈，而企業只有不斷進行技術改造，提高產品質量，降低生產成本，才能獲得進一步的發展。宣鋼為適應市場需要，新建了兩臺機型一致的六機六流連鑄機，并在隨后的升級改造中，進行了連鑄機的增流改造，目前單機年生產能力已超百萬噸。本文主要介紹了兩臺連鑄機改造后的自動化系統的網絡結構，總線布局及主要功能。
2概述
宣鋼煉鋼廠4#、5#連鑄機是宣鋼的重點工程項目，其自動化控制水平已達到國內先進水平，系統采用目前流行的三電一體化設計，大量使用現場總線技術，自動化系統軟硬件以RockwellAutomation的產品為主，構成三級網絡結構，實現連鑄機的生產的自動控制和生產調度指揮、產品質量控制。
系統網絡結構如圖1：
圖1控制系統網絡結構圖
從上圖可以看出，連鑄機的自動化系統考慮了實際應用的需要，充分利用軟硬件的資源特點，構建三層網絡結構，即信息層，控制層，設備層。
2.1信息層
信息層要為連鑄機本體的操作、維護及廠級計算機系統提供網絡接口，訪問車間級的生產及管理數據，為全廠范圍內控制系統的數據匯集、監視提供服務，并接受生產調度指令，協調全廠生產。這一層的特點是數據量較大，但對實時性無過高要求，同時為便于不同廠商的PLC及計算機系統的互聯，進行必要的控制和協調，因而采用符合公共標準的TCP/IP協議的100Mbps速率以太網。
考慮到工業控制對可靠性的要求和工業現場的惡劣環境，以太網采用冗余光線環網構成，兩臺工業級以太網交換機具備冗余管理功能。連鑄機的一臺服務器、四臺操作站通過以太網卡接入網絡，PLC系統每個安裝有CPU模塊的框架通過以太網接口模塊接入。
2.2控制層
控制層負責在公用PLC系統、各鑄流PLC系統及遠程FlexI/O之間進行控制數據的傳遞、交換，協調控制，并且提供網絡編程、程序維護、設備組態、故障排除等功能。
這一層的網絡不僅要求穩定可靠的連接，而且要確保信息傳遞的實時性。ControlNet采用總線拓撲結構，通訊速率5Mbps，其特色在于ControlNet是確定性的，這也就意味著網絡上的I/O設備和控制器都是在預定的時刻進行通訊的。ControlNet中的每一個部件都已經在組態時提前確定好了通訊時刻和時長，因此它非常穩定和可靠，特別適用于對時間要求較高的工業應用。同時為確保通訊不會出現中斷，在這一層我們使用了冗余的通訊介質來進一步提高可靠性。
2.3設備層
設備層主要用于將主線傳動設備，即變頻器、軟啟動器直接連接到所屬的PLC系統中，不再通過傳統的數字、模擬量連接來實現控制，這樣做不僅方便而快速，還可以采集現場設備的數據，對其進行配置、監視和實時控制。這一層采用RemoteIO網。
三層網絡結構使得可以根據連鑄機系統的具體應用要求選擇合適的通訊方式，這種網絡架構不僅提供了EtherNet/IP、ControlNet、RemoteIO網絡連接，還包含了面向自動控制而優化的高級軟件接口，以保證高效的數據傳輸。
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