森吉米尔廿辊可逆式冷轧机计算机控制系统

摘要：本文简要描述了森吉米尔廿辊轧机计算机 控制系统的硬件组成，网络结构，软件控制功能以及系统特点。该系统投入运行后产量极大的提高，产生了较好的经济效益。
关键词：轧机 计算机 控制系统

Computer control system for sendzimir mill
Ren Jianzhong

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
森吉米尔（SENDZIMIR）二十辊冷轧机由法国DMS公司制造，总长约二十七米，轧制线高度为1.1米。轧机主体设备由二十辊森吉米尔轧机、三台钢卷移动小车、开卷机、一套CPU对中装置、五辊矫直机、左右卷取机、五套卷垫纸机、两套擦油器、两套测厚仪、板型仪、两套横移式圆盘剪、换辊小车、地下油库、液压润滑系统、轧制油过滤系统、油库排烟系统、消防系统组成。二十辊轧机计算机系统采用一台HPC控制计算机，8台工作站，2台服务器，与 传动系统共同构成三级以太网络，分别用于控制开卷、左右卷取、主轧机等交流主传动系统，马达控制中心，液压电磁阀，轧制顺控，液压系统，过滤分配系统，润滑系统等部分。工艺简图见图1。


二、硬件组成
廿辊轧机计算机系统采用1套HPC计算机控制柜，用于控制开卷、卷取、主轧机等交流主传动系统，马达控制中心、液压电磁阀、轧制顺控、液压、过滤、润滑顺控部分。HPC机架配置见图2。

HPC计算机控制柜硬件由CPU卡、模拟量输入模块ICV 150、数字量输入输出模块ICV196、脉冲计数器输入模块DZ232、模拟量输出模块MI16IAO、HE700-GEN200（N80网络接口）、ProfiBUS总线转换模块SST5136、OptoBUS总线转换模块VLI041、机架等组成。
■CPU卡 型号：VMIVME-7698-345
Celeron处理器
256M DRAM内存
64位AGP图形加速显卡
■模拟量输入模块ICV 150
32路差分通道或64路单通道
输入电平 ± 10V
■数字量输入输出模块ICV196
提供96个数字输入/输出（12组8通道）
最大保护70V
最大电流300 mA
■脉冲计数器输入模块DZ232
允许以下类型的测量：
32位位置测量（脉冲记数）
24位周期测量（时间记数），周期由旋转传感器2个边沿脉冲的时间间隔决定。时间基准由可变成计时器或VME总线的多路同步信号决定。
■模拟量输出模块MI16IAO
12位分辨率
最大电流 4-20 mA
■HE700-GEN200（N80网络接口）
HE700-GEN200为单插槽VME模板。网络设备支持通讯终端，串口1，串口2，屏蔽in，屏蔽out。网络终点有一个终端电阻。电阻值需要与电缆的阻抗特性相匹配。若电缆的阻抗特性未知，则选用120欧姆的电阻。
■ProfiBUS总线转换模块SST5136
SST5136应用在VME总线中，主机与使用Profibus DP和FDL的ProfiBus网络通讯。SST5136卡支持所有模式下的同步操作。支持标准ProfiBus下9.6K、19.2K、93.75K、7.5K,500K,750K,1.5M,3M,6M和12M的波特率。
■OptoBUS总线转换模块VLI041
2串口连接RS232和RS422/RS485
OPTOBUS及VME状态指示灯
■机架
包括机械部分，底板，风扇，PSU及用于基于VME总线的微处理器系统显示板。

三、网络系统
系统采用分布式局域网，包括8台操作站，1台数据库服务器，1台应用程序服务器。
1、一级以太网
使用以太网光纤、双绞网线， 以太网光缆-RJ45介质转换器、交换机，各PC机使用网络适配器，构成工业以太网。HPC、工程师站P6、远程维护站P7、数据服务器P8，INTOUCH服务器P10，板型维护工作站P3、P9，以及测厚仪使用TCP/IP通讯协议。 P80C程序中的ACO资源实现各工作站与HPC、板型仪，测厚仪在应用程序间的数据通讯成功。
2、二级以太网
实现一级以太网与主控制站P1、辅助控制站P2、轧制程序站P4、维护工作站P5以及P8，INTOUCH服务器P10的通讯。
3、N80远程I/O网
N80远程I/O网使用21个N80通讯接口单元，连接所有N80网远程I/O点，包括64个16路数字量输入模块，33个16路数字量输出模块，8个4路温度值输入模块。使用手持编程器对各通讯接口单元配置站头地址，模块数量、类型，通讯参数， P80C程序的AIO资源模块，实现HPC与马达控制中心、主操作台、辅助操作台、电磁阀、远程I/O等之间通讯成功。
4、ProfiBUS网
在HPC计算机控制柜使用SST-5136 ProfiBUS通讯模板，配置摸板地址、轧机显示仪ANSS、ANLD、ANED、ANEG通讯地址。由P80C程序的ACO资源模块中PROFIBUS通讯程序，实现显示轧机上压下、轧线高度、左偏心辊、右偏心辊等重要工艺参数。
5、RS485网
在HPC计算机控制柜使用VMIVME-7698-345模板，配置模板的地址、COM1、COM2工作参数，轧机辅助操作台ANLB、ANRB的显示屏工作参数。连接RS232-RS485转换模块，由P80C程序的ACO资源模块中RS485通讯软件，发送数据，实现正确显示工艺参数。
6、OptoBUS网
使用SST-5136模板，通过网关研华IPC-610 EP-250的OptoBUS通讯卡PCO41 （ST connection），由P80C程序的ACO资源模块中OPTOBUS INTERFACE通讯软件，实现HPC、 以太网与传动系统的正常通讯。
各工作站及控制柜IP地址配置见表2：

系统网络结构示意图如图3所示。


四、软件控制功能
控制系统的软件有：HPC的VX—WORKS实时操作系统、P80C程序开发平台（版本2.6h）、组态软件INTOUCH 7.1。
●HPC控制软件
HPC控制软件由下列几部分组成：
1.ACO通讯软件实现了厚度曲线、报表软件、概要和普通数据通讯、用于轧机显示仪的Profibus通讯、厚度曲线、报表通讯、TCP/IP协议通讯等。
2.AIO远程I/O实现了N80网络通讯、输入、输出、接口单元控制。
3、ASL带钢驱动压下顺控实现了数据曲线绘制、任务同步控制、轧制辅助顺控、过程顺控、部分顺控以及卷纸机控制等。
4、ASM钢卷予处理实现了数据曲线绘制、输入采集及仿真、入口张力、出口张力控制、监视画面接口等。
5、ASU液压同步控制实现了200帕、130帕水压控制、过滤器控制、冷却水循环控制、润滑油泵控制等。
6、ARE带钢驱动控制实现了开卷张力测量、直流驱动顺控、交流驱动顺控等。
7、ARF板型控制实现了板型曲线绘制、轧机1#中间辊位置控制等。
8、ARG 测厚控制上辊压下位置控制、测厚及纠偏控制等。
9、ARP轧制过程控制组成步骤管理、出/入口选择、板型测量系统、钢种特性处理等。
●HMI内容列表


五、系统特点
1、森吉米尔（SENDZIMIR）二十辊冷轧机计算机控制系统采用的C80—PEC/HPC是基于Intel Architecture vxWorks实时系统的高性能控制器，它功能强大、编程环境友好，编程语言先进。
■响应快（VDM6000为400 µS）；
■可安装多个处理器（最多可达4个）；
■一个处理器可以处理多个资源；
■一个资源中可以处理所有任务的多个循环；
■在程序运行过程中可以自动定义优先权；
■可以对I/O信号进行仿真修改；
■系统自诊断；
■每一个处理器都可以与以太网连接。
2、森吉米尔（SENDZIMIR）冷轧机传动控制系统采用世界先进的高压交直交变频，将电容浮充法直接应用于交直交变频的整流部分，构成3400V、1200A的高压、大电流装置，技术先进。太钢2#、3#森吉米尔轧机是世界上实际应用的第二和第三套。
3、森吉米尔（SENDZIMIR）冷轧机传动控制系统变频装置和整流回馈单元都使用IGBT（绝缘栅双极晶体管），其母线连接方式效率高，主回路线路简单，整流侧变压器和交流进线侧低谐波电流装置容量小，但对控制功能和电网电压波动幅度要求高。